台湾中钢冶金粉尘和尘泥循环利用新工艺.docVIP

台湾中钢冶金粉尘和尘泥循环利用新工艺（2010.08） 钢铁集团公司在炼铁、炼钢和轧钢过程中不可避免的会产生大量粉尘和尘泥（简称废料）。在台湾的中国钢铁有限公司（简称台湾中钢公司）将所有废料用作烧结矿原料。为了减少烧结过程中的二噁英排放量，台湾中钢公司决定从烧结矿的混合废料中去除含有油污和氯的废料共计9种，每年总产量约22万t。 由于废料中的FeO和C含量很高，碳热还原技术被认为是台湾中钢公司实现废料处理的最佳技术。通过对技术可行性、设备适用性、产品质量、污染物排放和运行成本的研究，认为转底炉（RHF）工艺与冷粘结球团（CBP）工艺相结合是实现操作高效性、运行高稳定性、无二次废弃物和最低污染物排放的最好工艺技术组合。RHF工艺和CBP工艺生产的产品分别是用于高炉炼铁的直接还原铁DRI和冷粘结球团CBP。转底炉工艺的副产品是可售给炼锌厂的粗锌粉。台湾中钢公司的这座复合工艺于2007年1月开工建设，2008年初投产，2008年底达产。 1?基本情况 绝大多数废料是从炼钢和炼铁厂的除尘设备中收集的。在台湾中钢公司，废料按照来源和性质可分成大约20种，每年总重（干重）约60万t。为保护环境，台湾环保局不准许将废料作为垃圾倒掉，也不准许填埋处理。 2008年前，由于台湾中钢公司的废料中的FeO和C含量较高，所以绝大多数作为铁矿石烧结原料由烧结机生产烧结矿返回高炉炼铁。含Zn量很高的其它废料则送水泥厂用作生产水泥的辅助材料。 为了防止直接使用废料损坏烧结床的渗透性和引起烧结矿化学成分波动，2008年前台湾中钢公司设计、运行了一套废料预处理系统。废料经预处理后再进入烧结机生产烧结矿。预处理系统由三个单元组成：只有混合功能的X-混合料场；具有混合筛分和破碎功能的Y-混合料场；具有混合和成球功能的微型制球厂。因为三个单元并行工作，所以，任何一种废料在烧结前只能通过其中一个单元进入烧结机。每种类型废料的处理路线主要由材料的性质，特别是粒度尺寸和湿度决定。 自从2001年在烧结机排出的废气中检查出含有很高二噁英后，台湾中钢公司便承受着环保局要求逐年降低二噁英排放的巨大压力。2006年规定的二噁英排放极限为2.0ng-TEQ/Nm3，2008年降低至1.0ng-TEQ/Nm3。到2010年则要求降至0.5ng-TEQ/Nm3。2002年台湾中钢公司分析了烧结机排放二噁英浓度后发现目前的生产技术已不能满足2006年的二噁英排放要求。为此，启动了烧结工艺二噁英形成机理研究，同时进行了一系列测试。研究证实，二噁英是废料中的油和氯在一定温度条件下经一系列复杂的化学变化生成的。为了有效降低二噁英排放，台湾中钢公司决定从几十种废料组成的烧结混合料中去除9种含油和含氯的废料。同时研究其他路线以代替目前应用的废料处理路线。此后，称这9种废料为有害废料。为了减排二噁英，台湾中钢公司决定重建目前的废料处理系统。 2?处理废料的工艺选择 2.1?技术选择 重建的第一项任务是探索一种最佳的废料处理技术。台湾中钢公司根据技术成熟性、生产的清洁性、稳定性，对许多技术进行了选择与对比，确定氢化和高温冶金路线，碳热还原技术等是最好的技术。之后便开始在实验室进行了一系列的有害废料的碳热还原实验。结果发现，根据各种生产比例对有害废料混合料进行合理配方，在反应温度为1250℃和反应时间为15min-20min内可生产出金属化率很高（85.7%），而K、Na、Pb、Zn含量很低（去除率分别达到87.4%、88.9%、98.5%和99.38%）的高炉炼铁直接还原铁（DRI）。 2.2?反应器选择 实验证明，碳热还原反应可在回转窑（RK）、转底炉或多膛焙烧炉等不同的反应器中进行。通过分析和反应特点、二噁英形成、产品质量、能源供应、设备维护和可靠性比较，台湾中钢公司决定选择转底炉作为反应器处理有害废料。 转底炉的主要优点是整个反应室内温度高于1000℃，氧浓度低于5%，炉内无二噁英形成，有利于环境保护和满足2010年二噁英排放标准。 2.3?制块机选择 整个转底炉工艺可以分成三个子系统：即原料处理系统、转底炉和废气处理系统。 钢铁公司产生的废料就其形态而言可分为固体干态（即粉尘）和湿态（称之为尘泥）。为提高碳热还原效率，其先决条件是废料加进RHF炉反应器之前必须良好混合同时压制成块。因此，原料处理系统必须具备上述两种功能。系统的核心部分是制块设备。有三种类型的制块设备即罐式造球机、辊式制块机和螺旋式剂压机被广泛应用于粉末材料压块。因为螺旋式挤压机操作简单、成本低廉和生产清洁，加之挤压机之前不需要任何干燥设备。所以，中钢公司决定采用螺旋式挤压机。使用螺旋式挤压机唯一需要注意的是严格控制原料中的水含量。因为水份太多不仅影响成球效果和球的质量，而且含水量太多的球会在RHF反应器发生热炸裂。此外，球含水