陕钢集团汉中钢铁有限责任公司烧结厂 陕西勉县 724200
摘要：随着钢铁企业的发展，建设资源节约型、环境友好型企业是钢铁企业发展的必然趋势。钢铁生产过程中不可避免地会产生一些废料，因此，合理回收利用这些废料，不但能节约资源，降低生产成本，提高企业竞争力，还能保护环境，促进钢铁制造业的绿色可持续发展。本文探讨了钢铁废料在烧结生产中的应用。
关键词：钢铁废料；烧结生产；应用
钢铁企业在生产过程中会产生一些废料，许多钢铁厂将这些废料用于烧结生产中。随着钢铁生产能力的不断提高，产生的废料数量也在增加。如何在烧结生产中合理、经济地回收利用这些废料，降低对烧结生产和下一道工序的影响，是烧结工作者不断研究的课题。
一、烧结概述
烧结是指把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布，进而影响材料的性能。
二、用于烧结矿生产的主要钢铁废料
某烧结厂采用的钢渣，其中小于8mm的粒级占87.10％，可利用成分TFe、caO、MgO含量较高，分别达到15％、48％、6.5％。将钢渣配加在烧结生产中可取代部分混匀料及熔剂生石灰、白云石。
所用氧化铁皮是轧钢工序的废料经筛分加工而成的。氧化铁皮具有含铁量高、杂质少的特点，TFe高达72％，粒度在10mm以下。在烧结过程中与其它矿石接触紧密，易形成液相，有利于烧结矿生产。氧化铁皮中的铁以Fe2+形式存在，FeO达41％，在烧结过程中发生放热反应。综合利用氧化铁皮可取代部分混匀料、减少焦粉的用量，并能提高烧结矿品位。
所用污泥是炼钢尘泥、高炉尘泥经混合喷水而成的含水80％的泥浆。其可利用成分TFe、CaO分别达到40％、23％，可利用价值较高。配加污泥有利于混合料造球，亦可取代部分混匀料和新水。
使用的除尘灰包括烧结过程中产生的除尘灰和焦化干熄焦除尘灰。烧结除尘灰由矿粉、熔剂和少量的焦粉组成，其TFe、CaO分别达到51.4％、10.6％。干熄焦除尘灰特点是含碳量高、粒度细，固定碳达到82.25％，3～0.5mm粒级占85％。用好除尘灰对保护环境、烧结生产、降低成本十分重要。
三、钢铁废料应用
1、钢渣。1）低品位渣：一般品位20%，其配比一般为3%～3.5%，最高达到4%。2）中品位渣：一般品位为27%～28%，其主要与高炉瓦斯灰在烧结机配料室加入，钢渣配比约为3%，钢渣加瓦斯灰配比一般在5%左右。3）高品位粒铁供炼钢：烧结生产工艺要求钢渣粒度＞8mm的比例不大于5%，但实际生产中没有达到要求。
2、污泥。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1）浓度为22%～23%的泥浆：用罐车运至炼铁厂，卸入污泥池，通过混匀搅拌，由管道输送到烧结机-混滚筒内，代替污环水加入；另一部分在烧结混匀矿大堆中喷洒，污泥喷入量一般为10车/天，冬季污泥喷入量减为4～5车/天。2）浓度63%的污泥：一部分在预混料高返仓里与高炉返矿、部分除尘灰一起加入，因返矿含有丰富的毛细孔隙及热量，与污泥混合后吸收、蒸发一部分污泥水分，去水后干污泥配比1.6%～1.7%；另一部分在竖炉里加入，去水后干污泥配比1.5%。
3、氯化铁皮。在配料室单配氧化铁皮，要控制好烧结矿FeO的含量，在配加1.5％、3.5％的氧化铁皮条件下，可提高烧结矿品位，FeO含量控制在10％内。在实际操作中应注意调整焦粉用量，以防止FeO升高，烧结矿的冶金性能受到影响。
4、除尘灰。过去采取每个班均放除尘灰的间断放灰制度，放灰量和放灰时间的变化造成烧结生产波动，尤其是水分难以控制。目前采取连续放灰、集中一个班放灰、延长放灰时间等措施，解决了因放灰量和时间的变化造成的系统波动，稳定了生产料批和混料操作，稳定了配碳。同时较好地处理了放除尘灰时的加水润湿问题及棚料、堵料现象，实现了稳定配料、均衡生产。烧结矿FeO合格率达到100％。
四、使用效果
1、钢渣
1）钢渣CaO含量高达40%，主要矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙，游离的CaO等低熔点矿物可代替部分熔剂，而且钢渣熔点、同化温度都较低，液相流动性好，有利于烧结过程液相生成，提高烧结矿强度，钢渣吸水率高，其粒度组成有利于成球，配加钢渣后，提高了混合料原始透气性。另外，钢渣中含磷较高，配加钢渣后，提高了烧结矿中的磷含量，降低了烧结矿的自然粉化现象。所以使用钢渣既改善了烧结矿产质量，又节省了燃料。
2）经济效益：钢渣进厂价50元/t，配加钢渣3%，可提高烧结矿转鼓强度0.4%，烧结矿FeO降低0.6%，燃耗降低1.5 kg/t矿，可降低烧结矿成本约2.3元/t。
3）存在问题及长远打算：钢渣配入量大于4%后，烧结矿品位降低，磷富集问题严重，给炼钢生产造成一定困难。通过近年来的生产实践，确定混匀矿大堆中钢渣配比为3%～3.5%，可维持钢渣产销平衡。从长远考虑，避免因磷富集而影响钢质量，钢渣在混匀矿大堆中的配比应适当降低，争取控制在2.5%以内，用于生产其他副产品；或根据炼钢生产要求，有计划地分期分批使用。
2、污泥
1）烧结机一混内配加温度为40℃污泥后，并在一混滚筒加入可提高混合料温度；而且污泥碱性强，粘度大，有利于混合料造球，一混合料粒度+3mm部分比配加污泥前提高了约8.25%，改善了烧结机原始料层透气性。但由于粘度大，碱性强，极易腐蚀和堵塞污泥管道及一混滚筒受料槽，混合料槽粘料、糊篦条现象严重。通过不断对污泥管道及滚筒受料槽进行改进，目前堵塞现象得到缓解，糊篦条问题基本解决。
2）竖炉配加污泥后，由于污泥含CaO较高，遇水生成的Ca（OH）2具有一定粘性，可代替部分膨润土，加快造球盘内生球的成长速度，提高了生球产量，而且生球表面光滑、粒度均匀。但生球强度降低，造球盘易粘料。
3）经济效益：去水后干污泥价格为120元/t，配加污泥后可降低烧结矿成本1.5元/t。
4）存在问题及改进措施：目前污泥浓度只有22%～23%，为保证污泥吃入量，烧结被迫降低了白灰消化水量，致使白灰不能充分消化，可提高污泥浓度到35%以上，在保证污泥全部内部消化的基础上，保证白灰充分消化。同时把污泥稀释后，作为污环水用于白灰消化，可节省水量。
3、除尘灰
1）除尘灰的使用：除尘灰中含碳较高，可节约烧结燃料和熔剂，也可替代部分含铁料，降低炼铁成本1.8元/t。烧结大烟道灰粒度较粗，可作为混合料造球核心，尤其是烧结机除尘灰造球投入使用后，改善了混合料制粒，提高了料层透气性。
2）存在问题及改进措施：由于除尘灰品种较多，灰量、成分和粒度组成有波动，而且部分除尘灰粒度细很难成球，也影响了混合料水分，对生产造成一定影响。在烧结生产中，可对各除尘点的灰都进行成分及粒度检测，根据各种灰成分和粒度组成的不同，结合生产反复实践，确定各种灰的配入点和配入量。如：配料室除尘灰较细，而且含CaO及C固较高，在白灰量小或烧结负压高时直接放到配料室皮带上，作为部分熔剂和燃料。
4、轧钢铁皮。1）铁皮使用效果：轧钢铁皮含铁达到70%以上，可提高烧结矿品位，且FeO含量为60%左右。在烧结生产中被氧化放热，可节约燃料。据统计，每千克铁皮可节约燃料0.09kg，而且降低了烧结矿成本。2）存在问题：铁皮片状结构不利于混合料制粒，但由于其回收量小，配加0.2%～0.3%不会对烧结生产造成影响。
五、结语
综上所述，钢铁企业在生产过程中不可避免地产生一些废料，如除尘灰、炼钢钢渣、污泥等。以前多数钢铁厂不很重视这些废料的再利用，当作垃圾扔掉或廉价外卖现象比较普遍。随着钢铁市场的飞速发展，循环经济再利用越来越受到钢铁企业的重视，节能减排、降本增效成了所有钢铁企业的发展主题。
参考文献
[1]孟建荣.含铁废料在烧结生产中的应用[J].河北冶金，2013（04）.
[2]王振海.钢铁废料在烧结生产中的应用研究[J].山东冶金，2014（03）.
论文作者:孙宁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/23
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