浅析钢铁冶炼二次资源在冶金辅料中地应用.doc

word摘要通过对攀钢本部与其某某公司在生产中所产生的钢铁冶炼二次资源进展分类并分析其产生途径和化学成分，结合冶辅分公司生产冶金辅料的经验以与瑞海冶金材料分公司项目初设，对如何将钢铁冶炼二次资源应用到冶金辅料的生产中进展了阐述，并提出如何更加合理的应用这些二次资源，比如说利用这些二次资源生产新型造渣剂、终渣调整剂以与提钒冷固球团等。对钢铁冶炼二次资源的利用是所有钢铁企业所共同关注的问题，也是我们瑞海冶金材料分公司所重视的问题，回收利用好这些二次资源，不但大大节约了生产本钱，提高了经济效益，也为环境的保护做出了巨大的贡献关键词：二次资源；冶金辅料；造渣剂；环境保护目录第一章绪论11.1 钢铁冶炼二次资源概述11.2 攀钢钢铁冶炼二次资源概况11.3 可应用于冶金辅料生产的钢铁冶炼二次资源11.3.1 可应用于冶金辅料生产的二次资源的产生途径21.3.1.1 氧化铁皮的产生途径21.3.1.2 污泥、油泥的产生途径21.3.1.3 除尘灰的产生途径21.3.1.4 废旧耐火材料21.3.2 可应用于冶金辅料生产的二次资源的具体分类与化学成分31.3.2.1 氧化铁皮的分类和主要化学成分31.3.2.2 污泥、油泥的分类和主要化学成分31.3.2.3 各类除尘灰的分类和主要化学成分31.3.2.4 废旧耐火材料的分类和主要化学成分41.4 小结5第二章对攀钢与其某某公司所产生的二次资源的应用62.1 氧化铁皮的应用62.2 污泥、油泥的应用62.2.1 炼钢污泥的应用62.2.2 提钒污泥和油泥的应用72.3 除尘灰的应用72.3.1 炼铁除尘灰和提矾转炉除尘灰的应用72.3.2 炼钢除尘灰和厂房无组织排放灰尘的应用72.4 废旧耐火材料的应用82.5 小结10第三章总结11参考文献1212 / 14第一章 绪论1.1 钢铁冶炼二次资源概述随着国家经济的高速增长，资源环境约束的矛盾日益突出，环境保护面临严峻的挑战，钢铁工业是我国国民经济的根底产业，钢铁用量占结构材料用量的80%90%，在社会经济开展中占重要的地位，但是过去我国钢铁工业的开展是粗放型，资源、能源消耗非常高，污染也相当严重。钢铁工业生产的主要特点是工序多、流程长、设备规模大、资源密集、能源消耗大、环境污染严重1。而且生产过程中会产生大量的二次资源，例如：氧化铁皮、各类污泥、各类除尘灰、废旧耐火材料、钢渣、铁渣等。这些二次资源假如直接排放不仅能给环境造成重大的污染，也会造成资源的极度浪费，因此对这些二次资源的回收利用已经成为所有钢铁行业共同关注的问题。1.2 攀钢钢铁冶炼二次资源概况攀钢本部目前综合生产规模2007年大概为年产钢664万吨、生铁659万吨、钢材612万吨，攀钢某某钒钛资源综合利用项目设计综合生产规模一期为年产铁万吨，钢万吨，钢材万吨。这么大规模的钢铁产量，在生产过程中必然会产生大量的二次资源，对于这些二次资源的利用值得我们重视。根据冶辅分公司和攀钢多年的合作以与冶辅分公司多年开发冶金辅料的经验，某某冶金材料分公司准备将攀钢某某钒钛资源综合利用项目所产生的二次资源加以利用进展冶金辅料的开发。攀钢某某钒钛资源综合利用项目所产生的几种具有代表性钢铁冶炼二次资源量大致如表1-1。表1-1 攀钢某某钒钛资源综合利用项目所产生的钢铁冶炼二次资源量局部资源名称氧化铁皮污泥、油泥瓦斯灰泥各类除尘灰废旧耐火材料产量/万吨/年1.3 可应用于冶金辅料生产的钢铁冶炼二次资源钢铁冶炼二次资源种类很多，其中只有一局部可以用于冶金辅料的生产，还有一局部用于其他用途。其中可用于生产冶金辅料的钢铁冶炼二次资源主要有四大类，分别是氧化铁皮、各类污泥、各类除尘灰以与废旧耐火材料。1.3.1 可应用于冶金辅料生产的二次资源的产生途径1.3.1.1 氧化铁皮的产生途径氧化铁皮的形成过程也是氧和铁两种元素的扩散过程，氧由外表向铁的内部扩散，而铁如此向外部扩散。外层氧的浓度大，铁的浓度小，生成铁的高价氧化物；内层铁的浓度大，而氧的浓度小，生成氧的低价氧化物。氧化铁皮的结构是分层的，一般氧化铁皮的层次有三层：最外一层为Fe2O3，约占整个氧化铁皮厚度的10%，其性质是：细腻有光泽、松脆、易脱落，并且有阻止内部继续剧烈氧化的作用；第二层是Fe2O3和FeO的混合体，通常写成Fe3O4，约占全部厚度的50%；与金属本体相连的第三层是FeO，约占氧化铁皮厚度的40%，FeO的性质发粘，粘到钢料上不易除掉2。在连铸轧钢过程中，钢材料外表的的氧化铁皮经机械或水力作用脱落，落入铁皮沟内经水冲至沉淀池，捞出后运至料场堆存，再经筛分后可予以利用。我国的氧化铁皮平均产出量为20kg/t钢材3，按照攀钢某某钒钛资源综合利用项目的钢材产量可以估算出每年该项目能产生轧钢氧化铁皮万吨左右。1.3.1.2 污泥、油泥的产生途径炼钢污泥是炼钢湿法除尘的产品，其产量较大，含铁高，有害杂质少，并含有相当数量的氧化钙等碱性氧化物。炼钢污泥粒度细，小于0.074mm粒级在90%以上，故而脱水困难。污泥品位高，碱性物含量也高，污泥质量分数20%以下时，静置3h无沉淀；质量分数在50%65%时，粘度大脱水困难4,5。提钒污泥是转炉提钒时，一次除尘烟尘湿法冷却后形成的含铁泥尘。根本的物理特性和炼钢污泥相似。热轧冷却系统的水中含有较多的润滑油脂，粗、细氧化铁皮、泥砂等杂质。由于热轧过程中产生的氧化铁皮颗粒较细，油与金属颗粒以与泥砂等杂质粘合在一起，形成了具有较大粘性的油泥。1.3.1.3 除尘灰的产生途径工业生产中排放的大气污染物经过一定的除尘设备的处理，大局部颗粒废物经收集得到飞灰6。其成分于所收集的颗粒物气体有关，钢铁企业会产生大量的各类除尘灰，一般都有很好的利用价值。1.3.1.4 废旧耐火材料耐火材料是钢铁冶金行业的重要辅助材料，在钢铁企业有着广泛的应用。钢铁行业每年消耗大量的耐火材料，同时也会产生大量的废旧耐火材料，废旧耐火材料的回收循环利用是我们急需解决的一个问题。炼钢过程中使用的耐火材料是有使用期限的，当这些耐火材料到达使用期限后，就成了废旧耐火材料，废旧耐火材料的可利用价值非常高，值得我们重视。1.3.2 可应用于冶金辅料生产的二次资源的具体分类与化学成分下面我们详细介绍一下能作为冶金辅料生产原料的钢铁冶炼二次资源的分类与其化学成分。1.3.2.1 氧化铁皮的分类和主要化学成分攀钢以与攀钢某某钒钛资源综合利用项目在钢铁冶炼过程中产生的氧化铁皮主要有轧钢氧化铁皮和炼钢氧化铁皮两种。X射线衍射物相分析明确，在氧化铁皮物相中浮氏体约占50%，其余为磁铁矿和-赤铁矿。钢料氧化后在扫描电镜观察下可以看出钢料外表氧化铁皮呈多孔结构，浮氏体出现在贴近钢料一面，其最外层-赤铁矿，两层间是磁铁矿7。轧钢、炼钢氧化铁皮的主要化学成分如表1-2。表1-2 轧钢氧化铁皮的主要化学成分8二次资源名称化学成分/%TFeMFeCaOSiO2轧钢氧化铁皮炼钢氧化铁皮1.3.2.2 污泥、油泥的分类和主要化学成分攀钢生产所产生的污泥、油泥主要分为炼钢污泥、提矾污泥和油泥三类。目前攀钢某某钒钛资源综合利用项目一起产生少量的污泥，根本没有油泥。污泥、油泥的主要化学成分如表1-3。表1-3 炼钢污泥的主要化学成分8二次资源名称化学成分/%TFeMFeCaOSiO2炼钢污泥提钒污泥油泥1.3.2.3 各类除尘灰的分类和主要化学成分攀钢以与攀钢某某钒钛资源综合利用项目在钢铁冶炼所产生的除尘灰主要分为：铁水罐除尘灰，炼铁其他除尘灰，炼钢高钙除尘灰，炼钢转炉除尘灰，提矾转炉除尘灰与提矾、炼钢厂房内无组织排放灰尘。其主要主要化学成分如表1-4。表1-4 各类除尘灰的的主要化学成分8资源名称主要成分/%TFeCaOSiO2铁水罐除尘灰炼铁其它除尘灰炼钢高钙除尘灰MgO：1518炼钢转炉除尘灰提钒转炉除尘灰提钒、炼钢厂房内无组织排放灰尘1.3.2.4 废旧耐火材料的分类和主要化学成分钢铁冶金行业需要的耐火材料种类非常多，因此所产生的废旧耐火材料的种类也很多，废旧耐火材料的化学成分和未使用之前是有很大区别的，而且同一种耐火材料由于早不同的生产环境下使用，其废弃之后的成分也会有所区别，所以说废旧耐火材料的化学成分是不稳定的。下面列出攀钢以与攀钢某某公司一些常见的废旧耐火材料与其化学成分，如表1-5。表1-5 常见废旧耐火材料的种类与其主要化学成分9资源名称主要成分/MgO%其他成分%镁碳砖6570C：814白镁砖8588钢包镁砖5560Al2O3：1520挡渣墙7075废干式振动料5565CaO：46 SiO2：812镁铬砖5560滑板、水口、塞棒Al2O3：6575钒制品厂打结料6570CaO：24 SiO2：461.4 小结目前国内钢铁行业生产过程中产生的二次资源数量非常庞大，如果这些二次资源不能有效地加以利用就会成为危害我们赖以生存的自然环境，成为我们的社会的负担；如果我们能过找到一个有效而且彻底利用这些二次资源的途径，不仅能够给我们带来巨大的经济效益，而且还可以解决环境污染的问题；对于钢铁冶炼二次资源的有效合理利用已经成为需要整个钢铁冶金行业共同解决的问题。通过前面对攀钢某某钒钛资源综合利用项目可能产生的一些可利用的二次资源的细致分析，有一局部二次资源可以利用到冶金辅料的生产中，例如氧化铁皮、污泥、油泥、除尘灰和废旧耐火材料等，怎样合理的将这些二次资源应用到冶金辅料的生产中，接下来我们做进一步的探讨。第二章 对攀钢与其某某公司所产生的二次资源的应用2.1 氧化铁皮的应用由于氧化铁皮粒度较大05mm，因此不能直接分选金属铁粉，如果要选金属铁粉如此必须先进展烘干、细磨处理，但其硬度相对较高，需要特殊的磨矿设备才能处理，本钱较高。氧化铁皮还可以做复原铁粉和磁性材料。由表1-2和可以看出，氧化铁皮TFe、CaO、SiO2等主要成分相对稳定，且TFe含量较高，CaO和SiO2含量较低，目前冶辅公司利用该类资源配加铁精矿与结合剂生产提钒冷固球团。由于该类资源丰富，提钒转炉对提钒冷固球团的需求量与资源量接近持平，预计在某某新基地也用于加工提钒冷固球团。生产提矾冷固球团原料中氧化铁皮大概占37.5%。提钒冷固球团的生产工艺如图2-1。原料检测入料仓配料搅拌混合压球筛分冷固筛分成品仓筛分发货图2-1提钒冷固球团生产工艺102.2 污泥、油泥的应用2.2.1 炼钢污泥的应用炼钢污泥能够选金属铁粉和做复原铁粉，但不能做磁性材料，因为其含有较高的非铁氧化物CaO等不好处理。此外冶辅公司所拉来的炼钢污泥是经过合金分公司富集铁粉后的尾料，含铁量相对较低，从表1-3可看出其TFe为42.9147.6%，MFe为1.00%。1由表1-3可知炼钢污泥的化学成分，直接添加结合剂可用于生产炼钢污泥球，能达到产品TFe40.00%、SiO215.00%的要求，目前冶辅分公司本部年产炼钢污泥球2万吨。2炼钢污泥加上一定量的石英砂，锰矿，结合剂水泥可用于生产WN型造渣剂，其中需要炼钢污泥大概19%。WN型造渣剂在炼钢中能够起到造渣、护炉的作用。3炼钢污泥加以一定量的其他原料能够生产终渣调整剂，其中大概需要炼钢污泥10%。终渣调整剂有调整终渣成分和溅渣护炉的作用。WN型造渣剂和终渣调整剂生产工艺如图2-2。原料检测入料仓配料搅拌混合压球筛分枯燥筛分成品仓筛分发货010mm返料010mm返料图2-2 WN型造渣剂和终渣调整剂生产工艺10把炼钢污泥用来生产这些冶金辅料不但解决了炼钢污泥废弃污染环境的问题，而且生产出来的产品能够很好的辅助钢铁的冶炼，提高了资源的利用率。冶辅分公司对炼钢污泥的综合利用效果显著，预计在某某新基地也用于生产炼钢污泥球团、WN型造渣剂和终渣调整剂。2.2.2 提钒污泥和油泥的应用由表1-3可以看出提钒污泥和油泥的主要化学成分TFe、CaO、SiO2相对稳定，TFe含量较高，CaO和SiO2含量较低，可配加铁精矿与结合剂生产提钒冷固球团。生产工艺见图2-1。但是攀钢某某钒钛资源综合利用项目根本没有油泥，所以说冶金材料分公司根本不予考虑。2.3 除尘灰的应用2.3.1 炼铁除尘灰和提矾转炉除尘灰的应用有表1-4可以看出，铁水罐除尘灰和提钒转炉除尘灰中TFe含量较高，而且主要的化学成分的含量根本稳定，符合生产提钒冷固球团的要求，可用来参加铁精矿与结合剂生产提钒冷固球团，这类除尘会在提钒冷固球团的生产原料中大概占到25%。预计在某某新基地这类除尘灰用于加工提钒冷固球团。铁水罐除尘灰以与其他炼铁除尘灰还可以由冶金材料分公司来生产瓦斯泥小球用于返回烧结，不过这种返回烧结的直接循环利用的方法会造成二次污染，不是最好的利用途径。2.3.2 炼钢除尘灰和厂房无组织排放灰尘的应用炼钢高钙除尘灰、炼钢转炉除尘灰、提钒炼钢厂房内无组织排放灰尘，这局部资源的产量比拟大，各收尘点之间成分波动较大。此类资源中地下料仓高钙除尘灰量最大，TFe含量低，CaO、MgO含量高，其他成分相对稳定，冶辅分公司已利用该除尘灰开发出终渣调整剂和脱硫渣调整剂；其他如炼钢转炉除尘灰、提钒炼钢厂房内无组织排放灰尘等资源目前利用较少，从检测结果分析来看其中局部高钙资源可作为终渣调整剂和脱硫渣调整剂生产原料。终渣调整剂的生产工艺如图2-2，脱硫渣调整剂生产工艺如图2-3。原料入场原料检测原料入库入料仓配料搅拌混合定量包装产品入库图2-3 脱硫渣调整剂生产工艺10预计在某某新基地主要也是利用这类除尘灰生产中调整剂和脱硫渣调整剂，假如半金属化球团试验成功，局部高铁除尘灰也可用于生产半金属化球团。2.4 废旧耐火材料的应用废旧的耐火材料成分相对复杂，要想合理的回收利用，要对其成分有细致的了解，并且将其中的不同的成分进展别离，利用不同的途径进展回收利用。下面我们先了解一下首钢回收利用废旧耐火材料的工艺。具体工艺流程为：废弃耐火材料经过集中收集，分选和切割，分为变质层和原生层两局部，其中变质层主要由亚铁侵蚀造成，在变质层外表含有一定量的磁性铁，经过破碎和磁选可以将含铁物质别离出来，别离的含铁颗粒可以作为烧结配料使用，不含铁颗粒可以进入炼钢造渣剂配料使用。原生层经过分选后，将镁碳、镁铝碳、铝碳等材料分开，经过分级破碎后，将不同粒级的颗粒作为耐火材料配料使用。一些高档次耐火材料，例如水口、滑板、塞棒等材料，可以经过修补后继续使用，也可以采用降级使用的方式回收利用。图2-4是具体的工艺流程图。废旧耐火材料变质层原生层含铁废料不含铁废料破碎磁选镁碳镁铝碳···铝碳分级破碎耐火材料骨料烧结炼钢造渣剂等分选切割图2-4 废旧耐火材料再利用工艺图11该回收工艺有如下优点：1表现了循环经济概念，本工艺处理的是钢铁企业生产过程中产生的废弃耐火材料，产品根本上全部回收利用，实现了废弃物的零排放；2工艺处理能力灵活，根据钢铁企业钢铁产量、产品结构、耐火材料寿命变化，可以灵活调整工艺设备配置和处理能力；3经济效益高，本工艺利用的是废弃的耐火材料，经过加工处理后，生产的产品多为高附加值产品，在当前资源、能源紧X的市场条件下，具有很高的经济效益11。目前来说，冶辅分公司本部对废旧耐火材料回收利用的工艺还相对简单，不够成熟，回收率还不够高，这是我们需要改良的地方，应该多多向这方面技术比拟先进的企业进展学习，冶金材料分公司在建设过程中需要进展一定的改良。下面介绍一下冶辅分公司本部对废旧耐火材料的利用情况。镁碳砖、钢包镁砖、废干式振动料、钒制品厂打结料MgO含量较稳定，目前冶辅分公司对这局部资源回收加工后用于生产终渣调整剂生产工艺见图2-2，能够满足产品要求。白镁砖、挡渣墙、钒制品厂打结料MgO含量较稳定，目前冶辅分公司对这部份资源回收加工后用于生产干式振动料，能达到产品各项指标要求。镁铬砖，目前回收加工后主要用于生产镁质捣打料、打结料、浇注料等，效果良好。滑板、水口、塞棒等铝质材料经回收加工后用于生产铁水罐底浇注料、钢包永久层浇注料、钢包渣线喷补料、脱硫渣调整剂，产品效果稳定且良好。钒制品厂打结料，镁含量较稳定，目前回收加工后也用于生产镁质喷补料，能满足产品各项指标要求9。以上是冶辅分公司对这些废旧耐火材料的利用途径，预计某某基地所产生的这些废旧耐火材料也会通过这些途径加以回收利用。2.5 小结钢铁冶炼所产生的二次资源虽然说是钢铁冶炼过程中所产生的废弃物，但是我们只要能找到适宜的处理、利用途径，它们就能变废为宝，为我们创造经济价值。对于这些二次资源的利用来说，处理工艺是回收利用的关键，通过对处理工艺的不断改良，减少污染，提高二次资源的利用率，减少生产本钱，提高经济效益，是需要我们努力的方向。第三章 总结钢铁工业是国民经济的根底产业，是实现我国全面建设小康社会和经济社会可持续开展的重要物质保障。目前能源紧X和环境恶化已成为全球关注的热点，我国经济建设在取得巨大成就的同时，经济开展和资源环境的矛盾也日益突出。因此研究新工艺、新技术，提高资源利用率降低生产本钱势在必行。不同的工业部门可持续开展可能具有不同的内容，但对所有工业部门都要求最大限度实现零排放和零废料。所以建立副产品协同作用理念12，使一个工业部门的废料成为另一个工业部门的原料，然后通过综合利用途径可达到节约资源、保护资源环境的目的。钢铁冶炼产生的大量的二次资源，对这些二次资源的开发利用是急需我们去解决的问题，冶辅分公司采用攀钢所产生的一些二次资源进展冶金辅料的生产就很好的表现了副产品协同作用的理念，攀钢所产生的废料，冶辅分公司用来作为生产冶金辅料的原料。不过我们在这方面的处理、利用的技术上和国内先进指标相比，还有一定的差距，这是需要我们去改良的地方。比如说前面所提到的首钢对废旧耐火材料回收的方法，是一个非常有条理、回收利用率较高的处理工艺，这些都值得我们借鉴与学习。目前，攀钢在某某建设新的钒钛资源综合利用项目，我们瑞海冶金材料分公司任务也非常紧迫，将来我们要做好对攀钢某某项目所产生的二次资源的利用，吸取冶辅分公司以与国内其他先进企业的经验，扬长避短，搞好冶金辅料的生产。对于我们来说，仅仅学习先进是不够的，我们还要自我创新，做出具有我们自己特色的项目，这样我们才能够在同行业中占有一定的地位，才能够有竞争力。合理的利用好钢铁冶炼产生的二次资源，是符合当今可持续开展战略要求的，是紧跟社会开展脚步的。对钢铁冶炼二次资源的利用不仅解决了环境污染问题，还对社会创造了经济效益，实在是推动社会开展的大好事。参考文献1 黄国炳.炼钢除尘资源的二次循环利用实践.金属世界，2011：310-3122 田颖，李运刚.热轧氧化铁综合利用的开展.冶金能源，2010：54-573 颜秋，孟令和.利用氧化铁皮生产铁红颜料和软磁铁氧化体用氧化铁的可行性分析.冶金环境保护，2001，(2)：40-424 赵玉潮，曾香梅.X斌.济钢球团配加炼钢污泥的技术进步与开展.钢铁研究，2009，37(1)：45-475 X振林.球团配加炼钢污泥实验.球团烧结，2001，(1)：10-126 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