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吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

日志

 
 

炼钢残渣最佳回收技术(上)  

2018-06-07 10:51:52|  分类: 工业和生活垃圾处 |  标签: |举报 |字号 订阅

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徐鸿麟,辛宪诚

原载于太钢译文2009年3期,21-28页

据【铁与钢】英文2008, №5报道从炼铁和炼钢工序中形成产物与循环已成为大多数钢厂优先考虑的问题,这因为原始材料成本很高。由于Paul Wurth具有不同的工程背景,因此可以运用许多技术处理冶金副产品和残渣,如BF熔渣球化、炼钢熔渣处理、转底炉、多膛焙烧炉等。

最近几年来,世界范围内钢铁行业的粗钢生产总量在不断地突破纪录,去年的钢产量已达到12. 4亿吨,而今年可能会更高。与此同时,钢铁行业所产生的炼钢副产品和残渣总量也一直在增长。假设在具有较高比例的联合生产路线约占世界产品的三分之二和比例较低的、以废钢为主的生产路线中产生的固体废物的平均值为400公斤/吨,仅固体废物粗略估计达到5亿吨/年。

当然,5亿吨固体废物中绝大部分是各种熔渣,它们不太可能在钢铁行业里进行内部回收,但在钢铁行业外却有广泛的用途,尤其在水泥和建筑行业。由于节约了自然资源,理所当然是环境友好型的回收方式。因此,可以在工厂里对炼钢熔渣尤其是来自于BOF转炉的熔渣进行较为经济的加工,如图1略所示。大量金属颗粒可以通过粉碎、筛选和磁性分离的方法得到回收。

除去熔渣,还有1亿吨/年以上的炼钢熔渣,其中一些尤为麻烦,如含油轧钢厂氧化皮金属碎渣或EAF粉尘。这些废物常常被作为氧化物废弃物来处理,因为它们含有大量以氧化物形式存在的铁或其它具有回收潜力的金属。

炼钢残渣最佳回收技术(上) - 吉建斌 - 吉建斌的网易博客

拥有烧结厂的联合钢厂有可能进行内部回收。如果合理混合多种废弃物并形成冷固结球团矿,就有可能通过高炉回收废物。但是所有的可能性都有限制和弊端。因此,目前还有一部分这种氧化物废物仍然倾倒至废物填埋里。这对公司来说,意味着成本、单位铁的损失、没有环境责任感并涉及形象问题。

不幸的是,这些问题不能通过简单的标准方法来解决,主要是因为废物的多样性。不同的残渣可能需要不同的回收技术,甚至是相同类型的残渣也需要根据具体条件考虑备选方案。

根据废物的行业来源,可把炼钢废物基本划分为三种(1)不锈钢或高合金钢工厂;(2)以EAF为主生产碳钢的工厂;(3)联合钢厂。

表1表示,每种钢厂产生的主要废弃物、典型废弃物的具体数量及目前世界范围内估计值。

表1 炼钢残渣的主要类型、具体数量及总量

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第一种废物数量虽然相对较少,但从经济上来说仍具吸引力。这是因为其中含有高价值可进行回收的合金元素Ni、Cr、Mo,相比较而言,可回收的铁几乎可以忽略不计。尽管合金价格有波动,但合金价值可以弥补处理费用。

第二种废物主要由排气滤网搜集到的粉尘组成。这种废物的特征是含有大量的锌和铁,锌的价值高于铁,因此处理粉尘的目的在于回收锌。

第三种废物来自联合钢厂,分析其物理性质非常复杂,因此需要在同一钢厂内采用多种回收技术。

1 处理炼钢残渣的方法

从氧化物里回收金属需要进行还原常用碳作为还原剂,随后进行熔化以把金属与其它造渣成分中分离出来除了锌,锌常通过电解工艺进行分离。这两个步骤既可在同一炉子进行,也可分别在独立的炉子里进行。在独立的炉子里进行时,可在一个专用设备里进行熔化。另一种可供选择的方法是,预还原残渣可以返回主要生产设备如高炉、BOF转炉或EAF而得到处理。

根据残渣处理工艺中是否含有两台分别用于还原和熔炼独立设备或只含有一台设备,可称之为“两步法”或“一步法”。比如,生产用于投入高炉的预还原球团以原来的形状或热坯块投入或不锈钢粉尘在电炉里同时进行还原和熔炼,即为“一步法”。

Redmelt是一种“两步法”工艺,在球团化后,残渣在转底炉里进行预还原,然后热装入电炉并熔炼。

如果废物中的金属含量很低,就不需要预还原处理,这样就几乎影响不到总体能量消耗。

对于来自不锈钢行业的残渣两种选择都是可行的,但是进行预还原处理可降低冶炼炉的电能消耗,因而降低总体换算成本。

对于从碳钢生产中回收的EAF粉尘,现在的主要工艺仍然是Walz工艺旋转式烘干炉。这种工艺可以回收大部分锌,但是所有的铁、部分残留锌和铅仍残存于大量的熔渣中。采用“两步法”如Primus工艺由Paul Wurth研发可以完全回收锌、铅和大部分铁,因而使残余熔渣数量减少许多,而且残渣成分更纯。

如果残渣来自于联合钢厂,首先生产出球团状和块状预还原废物,然后重新返到高炉是很明智的方法。然而,当优先考虑某个完全独立于主要生产线时,可以在专用设备里进行熔炼。在这种情况下,电炉熔炼设备常常比使用焦炭和煤基熔炼的设备更具有竞争力、更容易操作。

2 Paul Wurth的残渣处理技术

Paul Wurth同时开发了预还原和熔炼技术。“预还原”意味着在该阶段,合金化没有彻底结束,这取决炉子的操作温度、废物在炉内的停留时间及被还原的金属。

Paul Wurth为预还原工序提供了如下两种技术多膛炉MHF和转底炉RHF)。

如图2所示,在多膛炉MHF中,从炉顶倒入可能含有金属碎渣、油污轧制氧化铁皮碎屑、粉尘、煤的残渣混合物,并用旋转浆叶对残渣进行搅拌。残渣从一个炉膛落入下一个炉膛,通过逆向流动气体对残渣进行干燥、预热和预还原。

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