钢铁厂除尘灰及其他废弃物的再利用技术
随着环境立法的要求越来越严，对钢铁企业环境适应性的要求也不断提高。因此，一些降低能源消耗、减少废弃物排放及废弃物回收再利用的技术方法在钢厂得到大力推广。近几年开发的一些钢厂废弃物回收、回用技术都已得到成功应用。这些技术可以实现诸如降低废弃物排放、节约废弃物处置费用、回收利用部分含Fe、Zn产品的作用。
废弃物主要来源于除尘器的细粉尘和各种生产过程中产生的尘泥。废弃物的回收利用过程中要求实现无尘处理，经常采用粘结成形、造球、压块、制砖等工艺方法。上述工艺处理方法的一个共同生产工序是废弃物的混合即混料过程。混料系统必须同时能够进行混料、加湿、混匀、紧密、预成球、反应、冷却等过程。采用逆流强力混合机可以实现上述功能。混合原料中常含有一些难处理的回收料，如坚硬的（烧结矿、焦炭）、腐蚀性的（含氯化物材料）、易产生火花的（含Fe粉材料）、易发生反应的（生石灰）或粘性大、易结成团的回收料。
1、除尘灰造球
近年来，锌的回收在钢厂越来越重要。随着表面热浸镀钢材使用量的增多，回收到钢厂重熔的锌量也大量增加。含锌废弃物的处理有两种方法：一种是仅对外观进行处理；另一种是将回收的锌加工成氧化物。
在奥地利林茨奥钢联钢厂，从转炉出来的含尘废气经冷却器和下步的电除尘进行除尘。从冷却器出来的粗粉尘以及从电除尘出来的低锌细粉尘在回转窑中进行加热，并在一条连续生产线上压制成团块，压制团块再直接返回到转炉中进行再利用。
从电除尘出来的富含锌的粉尘则被送到另一条生产线——造球系统。由于这种粉尘铁含量及生石灰含量高，且工作温度达到150℃时，易产生火花，因此，为防止铁发生反应，系统采用氮气进行保护。为了消除熟石灰的反应焓及其他热源，混合机同时也作为蒸汽冷却器使用。在混合机和圆盘造球机之间安装有改进的圆盘给料机作为反应器。由于混合机是批量间歇式非连续生产，而造球机是连续生产，圆盘给料机即可以作为间歇式生产和连续生产之间的缓冲装置，也可为熟石灰的完全反应提供充足的时间。虽然粉尘很难溶于水，但混合过程却需要大量的水。加水量由工艺控制系统根据检测数据自动计算出来，基本由以下几部分组成：CaO熟化用水量（化学计量）、消耗反应热用水、热粉尘冷却用水、消耗高温混合机机械能用水、粉尘造球需要加湿的用水。水的蒸发作用使混合机、反应器、造球机内产生大量的含尘蒸汽，这些蒸汽在净化器中被净化后循环使用，从净化器出来的污水又被送入混合机中使用，这些水在完全封闭的系统内循环，不会向外部排放，而且整个工艺所用的水都是加入到净化器中的新水。由于含石灰的粉尘加湿后很粘，混合机上一般配有自动清除装置。从造球机出来的湿球在带式干燥机上进行干燥，以利于储存。造好的球机械强度高，在潮湿的环境中也能保持良好的稳定性，且适于长距离运输。
2、Waelz回转窑工艺
1992年 BUS公司在德国弗莱堡市Saxonia工业区原钢铁厂的厂址上建起了一座现代化的生态环保型锌回收工厂。该厂用回转窑将含锌的工业废弃物转换成生态环保和环境友好的氧化物。在锌车间再将氧化物转换成锌。Waelz回转窑工艺可处理的原料有炼钢车间除尘灰、污泥、废球团，湿焦炭，干焦炭（石油焦、无烟煤焦），烟气脱硫石膏（湿的），碾碎的干石膏、生石灰、熟石灰等。炼钢车间的粉尘通常采用专用料罐车进行运输，然后储存在大容积的料仓中。
为提高原料性能，1997年又安装了一套混合造球系统，使炉子产量提高约20%。根据废弃物含锌量的不同选用不同的还原剂或粘结剂，然后进行混合、均匀、加湿。该造球系统主要设备是批量间歇式生产的强力混合机及连续生产的圆筒造球机。
1号Waelz回转窑轻微倾斜，长43m，直径3.6m，每分钟约旋转一次。加热气体与混合料（球团）运行方向相反，混合料缓慢通过炉子的同时被加热、烘干。金属氧化物在1200℃的反应区被还原，在此温度锌和镉被蒸发。工艺通风会使金属重新氧化，它们和废气一起进入气体洗涤系统，在扁管冷却器和过滤器处分离出金属氧化物，并输送到料仓进行中间储存。从Waelz回转窑出来的炉渣可以用来填埋或修路。Waelz窑炉工艺专利（SDHL）利用了回转窑内铁氧化物的反应热，极大地降低了能源（气体和焦炭）消耗，氧化物产量也提高近30%，这一工艺不产生废水，与没用铁氧化物反应热的普通工艺相比，CO2排放量减少40%。
第一座炉子生产很成功，于是在2002年又投建了2号长50m的Waelz回转窑。这次生产采用烧结工艺，产量明显提高，因而没有再安装造球圆筒。该生产线可以实现连续生产。混合烧结工艺采用了爱立许（Eirch）改进型强力混合机。混料塔设计采取提高产量的设计结构，可以为产量提高后的回转窑提供足够的原料，因此，2004年安装了爱立许混合系统，将粉尘和污泥用焦炭、粘结剂进行混合粘结成团块。
与高校及研究所的合作研究证明，含铁废弃物可以通过带式烧结机进行回收。这可以降低废弃物处置成本、回收循环使用材料中的铁，但是会使烧结料的渗透性变差，烧结机排放气体中的含尘量提高。为避免上述情况发生，进行了粉尘烧结的试验研究。1997年HKM（蒂森克虏伯曼内斯曼）公司建设了回收粉尘的烧结中试生产线，试验结果非常满意，因此试验持续了很多年，直到2001年才转成工业化生产。利用不同类型的混合机进行大量试验，研究了粉尘粘结团块的性能以及炼钢车间大型生产不同系统的适应性，对比了爱立许逆流强力混合机和带有头部切割机的单轴管式混合机，实践证明爱立许混合机使用性能表现良好。2002年HKM公司新生产线投入使用，可处理的原料包括高炉炉顶煤气粉尘（细而湿）、除尘室粉尘（粗大而坚硬）、烧结厂冷却过程粉尘（破碎、筛分过程）、铸造车间粉尘（干而细）、粘结剂（石灰、水泥等）、水。这些材料自动进行储存、运输、配料、称重、送入配料混合机。将混合机混合好的粘结团块倒进箱式喂料器，然后再连续加到烧结机台车上。
经过较长一段时间的生产，回收系统的设备配件及粘结系统得到优化，生产结果更加可控。粉尘团块提高了烧结混合料的透气性，使烧结产量得以提高，降低了烧结系统排放气体中的粉尘含量。除尘室中的含铜微粒加入到粉尘团块中，降低了废气中的铜含量及其对形成二恶英的催化作用。
3、Primus 工艺
在Primus 工艺中试生产成功后，首座工业化生产线于2003年建成投产。Primus 工艺的主要设备是多膛炉及电炉，电炉将预还原铁转变成生铁。另外该厂还装有废气检测装置以保证其最小排放量。
Primus 工艺利用铁矿粉生产海绵铁（DRI）和铁水，是一种生态环保型新工艺，也可把它看成微型高炉。再利用钢铁生产中废弃物的目的是重新获得铁、锌及其他有价金属。新工艺采用多膛炉技术进行直接还原，适合采用低级煤。该工厂设计回收卢森堡钢铁公司的所有废弃物，包括电炉粉尘和轧钢车间的含油尘泥，高炉及其他炼钢车间的粉尘及尘泥也能处理。
在混合机内，不同的废弃物和粘结剂分别进行混合、称重和处理。根据测量混合机内已混匀原料的湿度，在混合过程中可直接对基料进行不同含水量的补偿。混合的下道工序是造球，混合料在造球圆筒中造球，时间较长，然后进行烘干。
多膛炉是一套工艺简单、流程短、生产可靠的设备，由几个炉床竖着一个摞在另一个的上面排列组成。在每一层都有混料臂在工作，混料臂由一个冷却的旋转柱状轴带动。原料和煤一起被装进去，煤从炉子的顶部流到底部。混料臂驱使它们运动，在一层由外向里运动，在其下一层又从中心向外运动，空气从炉子的侧面进去然后从顶部出来。
废弃物在炉内被烘干、还原，整个过程要经过以下几个步骤：先在100℃左右被烘干，在400℃左右除油，在1100℃左右被还原。
在料床上还原气氛占主流，气流是氧化性的。这会使锌在气流中被重新氧化，而在废气清洁器中被分离出来，所以又叫做Primus氧化。从炉底出炉的海绵铁被连续装入Primus熔化炉——特制的三段式电弧炉，连续生产出铁水和渣，这种渣与高炉渣相比，不易发生反应，可用于铺路。
4、OxyCup工艺
2004年夏天，蒂森克虏伯钢铁公司（TKS）在德国杜伊斯堡建设的OxyCup工艺生产线投入使用。TKS拥有三个烧结厂，四座高炉和两个炼钢厂。利用这项技术该厂可以回收利用所有这些厂的废弃物，并使含铁产品得到回收。整个工程由德国某公司负责设计施工，并提供核心设备——竖炉。在TKS决定建设新工厂之前，已经与一些公司合作，利用改进的冲天炉成功进行了多年的中试试验。这一工艺是将含铁和碳的废弃物制成砖块，这些砖块在炉内被还原成DRI然后再被熔化成生铁。该工艺也可以处理不能在普通生产线上回收的含锌粉尘。能处理的原料包括烧结机粉尘、高炉污泥、转炉粉尘、轧机污泥、焦炭渣。这些废弃物经准备车间冷却、输送、分类后，送入特定的强力混合机内进行混合，并加入粘结剂混合成混凝土的样子，然后被送到110mm六边形的型砖生产线上，生产出铺路石用砖。含铁50%的原料制成的砖经过大约三天硬化后，可以直接进行熔化，也可以储存以后再用。
对于废弃物的统一处置和所制砖块的稳定性来说，原料准备中的混合工序最重要。不同种类的污泥需要进行分解破碎后与细粉尘均匀混合，经过大范围的多次系列试验后，TKS公司决定采用爱立许逆流强力混合机，该混合机不仅可以破碎污泥，还可以准确控制粘结剂和水分的分布范围和量。这两个性能是制砖过程中的先决条件，可以保证在制砖的压制过程中优化喂料，并使制成的砖具有合适的硬度。
由于回收废弃物颗粒细小、反应面积大、温度高，炉子内的反应速度非常快。由于所有的砖块都是一种尺寸，竖炉内比高炉内有很多有利的空洞。当砖块下行时被还原成DRI，然后进入熔化区，铁渣分离连续流出。废弃物中的锌被蒸发与废气一起从炉顶出来，在过滤器处收集起的富锌泥渣可以再回收锌。OxyCup工艺的通用性、适应性强，可处理的废弃物原料范围广泛，它的原料准备车间能根据制砖生产线的设计和布置灵活提供原料，还可以进行连续处理。
5、结论
通过对欧洲一些钢铁厂废弃物回收利用生产线的介绍发现，他们不是将废物堆积而是将其回收利用。烧结厂、高炉、铸造车间、炼钢厂和电弧炉的粉尘和污泥，加上粘结剂（有时还有还原剂），通过处理，其中的有用物质可以在高温下重新回收。这些废弃物中的大多数难以处理，具有很高的机械、化学和物理性能。
原料准备工序总是被低估，其实它在很大程度上决定着生产工艺的成功与否。原料准备最核心的工作是原料的混合。
逆流强力混合机在所有工艺中的应用证明，它可以达到极好地混合效果，能够保证中间产品（混合料）的稳定性以及其他所需要的性能。爱立许混合机具有耐磨、自清洁功能，适应性强，因此，可以处理与普通原料性能极为不同的各种性能的废弃物。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
