冶金含鐵塵泥的基本特征與再資源化

1、冶金含鐵塵泥的基本特征與再資源化第14卷第3期 2004年7月 安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院 JournalofAnHuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnology V01.14.No.3 Ju1.2004 冶金含鐵塵泥的基本特征與再資源化 邱顯冰 (安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院安徽馬鞍山243000) 摘要:闡述了冶金含鐵塵泥的特性以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害,概述了冶金含鐵塵泥作為二次資源綜合利用的資源化技術(shù) 與進(jìn)展.從而表明含鐵塵泥的開發(fā)利用是解決資源桔竭和環(huán)境污染矛盾的唯一出路. 關(guān)鍵司-冶金含鐵塵泥;二次資源;綜合利用;環(huán)境保護(hù) 中圖分類號(hào):X757文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼-A文

2、章編號(hào):10095136(2004)03005403 在鋼鐵工業(yè)中,從燃料和原料的裝卸運(yùn)輸開 始,經(jīng)過原料燒結(jié),高爐冶煉,煉鋼甚至軋鋼,所有 生產(chǎn)工序都產(chǎn)生各種含鐵粉塵.按每噸鋼342kg (其中鋼渣150kg)計(jì)算,2003年全國(guó)鋼產(chǎn)量22234 萬t,共產(chǎn)生冶金含鐵塵泥7604萬t(其中鋼渣3335 萬t).冶金含鐵塵泥的再資源化已逐漸納入全國(guó) 鋼鐵企業(yè)的行業(yè)規(guī)劃中. l冶金含鐵塵泥的基本特征 1.1含鐵塵泥的基本特性 冶金含鐵塵泥主要包括高爐瓦斯泥,瓦斯灰, 平爐灰,轉(zhuǎn)爐泥,電爐粉塵等,各種塵泥分別產(chǎn)自冶 煉的各個(gè)不同工序. (1)高爐瓦斯泥是煉鐵廠高爐煤氣洗滌污水 排放于沉淀池中經(jīng)沉淀

3、處理而得到的固體廢料. 主要由鐵礦物,鐵的氧化物,CaO,MgO,SiO, A1,O,Zn,Pb,Bi等組成,呈黑色泥漿狀,粒度較細(xì) 且表面粗糙,有孔隙,呈不規(guī)則形狀.瓦斯泥鐵品 位一般為25%一45%,鐵礦物以FeO和FeO為 主,約占85%,一200目含量一般為50%一85%,其 它化學(xué)成分的含量,隨不同廠家,不同礦源而異. (2)瓦斯灰主要來自高爐煉鐵過程中隨高爐 煤氣一起排出的煙塵,經(jīng)收集之后統(tǒng)稱為高爐瓦斯 灰,又稱布袋灰,呈灰色粉未狀,粒度較高爐瓦斯泥 粗.由于高爐煉鐵過程中使用的鐵礦石,焦炭,石 灰石,白云石以及螢石等原料經(jīng)過高爐內(nèi)部爐膛中 收稿Et期:20040520 作者簡(jiǎn)介:

4、邱顯冰(1957一),男,安徽治金科技職業(yè)學(xué)院自動(dòng)控制 系,高級(jí)工程師. 不同溫度區(qū)域十分復(fù)雜的氧化一還原等物理化學(xué) 變化,其排放出來的煙塵中含有多種元素的自由態(tài) 和結(jié)合態(tài)的復(fù)合物.其主要化學(xué)成分同高爐瓦斯 泥,但鐵礦物以FeO為主.瓦斯灰干燥,易流動(dòng),堆 放,運(yùn)輸污染嚴(yán)重. (3)平爐塵為平爐吹氧煉鋼生產(chǎn)過程中煙氣 凈化電除塵收集下來的粉未,其中90%以上的粒 度小于10/xm,呈棕紅色或黃棕色粉未狀,其主要成 分是FeO,含量在90%以上,具有粘度大,粒度 細(xì),極干燥,含鐵量高,雜質(zhì)少等特點(diǎn). (4)轉(zhuǎn)爐泥是煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵污泥,呈膠體 狀,很難濃縮脫水,使用壓濾機(jī)脫水的濾餅含水也 很高,且

5、很粘,其氧化亞鐵成分很高,如鞍鋼的轉(zhuǎn)爐 泥,TFe含量為56.44%,FeO含量為48.11%. (5)電爐粉塵是電爐煉鋼時(shí)產(chǎn)生的粉塵,這些 粉塵粒度很細(xì),除含鐵外,還含有鋅,鉛,鉻等金屬, 具體化學(xué)成分及含量與冶煉鋼種有關(guān),通常冶煉碳 鋼和低合金鋼含較多的鋅和鉛,冶煉不銹鋼和特種 鋼的粉塵含鉻,鎳,鉬等. 1.2對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染 (1)對(duì)大氣的污染.含鐵塵泥粒度很細(xì),風(fēng)干 后遇風(fēng)而起,微細(xì)粒粉塵飄散于大氣中,嚴(yán)重污染 周圍的環(huán)境;另外含鐵塵泥中含有較多粒徑小的低 沸點(diǎn)堿金屬,與空氣接觸時(shí)易與空氣中的氧反應(yīng), 產(chǎn)生自燃(氧化反應(yīng)),生成有害氣體,從而造成對(duì) 大氣的污染. (2)對(duì)水資源的污染.

6、含鐵塵泥中含有CN一, S,As,Pb,Gd,六價(jià)Cr等有害元素,具有較大的 化學(xué)毒性,如韶鋼瓦斯泥的綜合毒性系數(shù)評(píng)價(jià)表 總第25期邱顯冰:冶金含鐵塵泥的基本特征與再資源化?55? 明,其綜合毒性系數(shù)達(dá)到12.16,超過鑒別有害有 毒物質(zhì)規(guī)定的11.16倍,這些堆積物在雨水的作用 下,往往會(huì)將有害成分浸入地下,造成對(duì)地下水的 污染;位于長(zhǎng)江流域的鋼鐵企業(yè),常常將有些固體 廢棄物直接排入江河湖海之中.據(jù)1995年統(tǒng)計(jì)資 料表明,武鋼一年向長(zhǎng)江排放瓦斯泥5萬t,不僅造 成了長(zhǎng)江水域的污染,還會(huì)造成河道淤塞. (3)對(duì)土壤的污染.冶金塵泥的堆放占用了 大量土地,毀壞了農(nóng)田和森林,而且所含有的有害 成

7、分會(huì)隨著雨水滲入土壤,改變土壤成分,致使植 物中的有害物質(zhì)含量超標(biāo),如法國(guó)某冶金工廠附近 的土壤中含鉛,鋅,銅的量分別達(dá)到正常土壤的5 43,648,3232倍,其植物中含量為正常植物 含量的80260倍,26800倍,3050倍,這種植 物必然危及人類健康. 2冶金塵泥的再資源化技術(shù) 環(huán)境污染的實(shí)質(zhì)是資源得不到有效合理的利 用,是資源和能源的一種浪費(fèi),我國(guó)的鐵礦石資源 儲(chǔ)量逐漸減少,國(guó)內(nèi)礦石生產(chǎn)無法完全保證鋼鐵工 業(yè)發(fā)展需要,有三分之一的鐵礦石依賴進(jìn)口,供給 不足的矛盾將長(zhǎng)期存在,因此,實(shí)現(xiàn)冶金含鐵塵泥 的再資源化,這已成為發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì).近年 來,我國(guó)各鋼鐵企業(yè),科研院所和高等院校均對(duì)

8、此 展開了大量的綜合利用試驗(yàn)研究,并取得了較大的 進(jìn)展,許多科研成果已付諸于生產(chǎn). 2.1高爐瓦斯泥(灰)的綜合利用 我國(guó)鋼鐵企業(yè)對(duì)高爐瓦斯泥(灰)處理方法大 致有三種:一是直接外排堆存,這種方法易造成環(huán) 境污染,且造成資源和能源的浪費(fèi);二是直接利用, 該方法簡(jiǎn)單易行,但利用量十分有限,通常是作為 燒結(jié)配料或建筑材料的原料;三是綜合回收,通常 采用物理方法或化學(xué)方法對(duì)其中的鐵,碳,有色金 屬等有用礦物進(jìn)行回收,該方法是處理高爐瓦斯泥 (灰)的最有效的方法,徹底消除了高爐瓦斯泥(灰) 對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的污染,有效地回收了二次資源與 能源. (1)鐵礦物是高爐瓦斯泥(灰)的主要成分,全 鐵含量為25

9、50%,可直接用于燒結(jié)礦,但使用量 太少;采用選礦方法回收高爐瓦斯泥(灰)中的鐵礦 物,可從根本上解決高爐瓦斯泥(灰)的再資源化問 題. 在鋼鐵企業(yè)中,高爐瓦斯灰被廣泛用于燒結(jié), 高爐瓦斯泥與瓦斯灰有著相近的化學(xué)成分,尤其是 它含有大量的碳,對(duì)降低燒結(jié)能耗又有很大益處, 故也被用于燒結(jié).如梅山燒結(jié)廠配加高爐瓦斯泥 取得了顯著成效,年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益152.3萬元.但過 多配用會(huì)使燒結(jié)強(qiáng)度受影響,配比以1.5% 2.5%為宜:. 對(duì)不同廠家的高爐瓦斯泥,因其礦物組成差異 較大,所采用的選礦方法也不盡相同.有些高爐瓦 斯泥(灰)含強(qiáng)磁性礦物較多,一般采用弱磁選方法 進(jìn)行分選,如邯鋼高爐瓦斯泥,TFe含量

10、為 38.05%,經(jīng)兩次磁選后,可獲產(chǎn)率45.8%全鐵含量 為59.6%的鐵精礦;新鋼高爐瓦斯泥的磁鐵礦含 量較少,多以假象赤鐵礦的形式存在,粒度極不均 勻,采用單一的磁選和浮選方法均得不到高品位精 礦,比較而言,搖床分選效果較好,精礦品位可達(dá) 62.%.新鋼公司委托馬鞍山礦山研究院進(jìn)行了選 礦試驗(yàn)和選礦廠設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)規(guī)模為30000t?a,并 于2003年12月建成投產(chǎn).半年多的工業(yè)生產(chǎn)實(shí) 踐表明,對(duì)全鐵含量為30.37%的原礦,通過采用 磁選一搖床生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行分選,可獲得產(chǎn)率 30.34%,全鐵含量62.10%的鐵精礦. (2)碳的回收.有的高爐瓦斯泥(灰)的含碳量 高達(dá)20%左右,所含

11、碳粉多以焦粉形式存在,是可 回收的二次能源,如攀鋼從高爐瓦斯泥中富集碳, 用作煉鋼的噴碳小球,很有成效. 碳粉表面疏水,比重輕,可浮性好,采用浮選方 法極易與其它礦物進(jìn)行分離.如新鋼將高爐瓦斯 灰磨細(xì)后以柴油為捕收劑進(jìn)行浮選,可將碳含量由 22%提高到80%;寶鋼高爐瓦斯泥含碳量為 14.1%,經(jīng)一次粗選,三次精選后,可獲得產(chǎn)率為 18.65%,含碳量為67.6%的碳精礦. (3)有色金屬的回收.有色金屬的回收多采用 化學(xué)方法.在含量偏低的情況下,可采用選礦方法 進(jìn)行預(yù)富集.南昌鋼鐵廠采用七寶山礦石時(shí),高爐 瓦斯灰中的鋅含量在29%以上,研究表明,采用氯 化銨浸提,然后用鋅粉處理的回收方法,可

12、獲得純 度為98%以上的氧化鋅,同時(shí)還可回收不同量的 銅和鉛等元素. 韶鋼從1991年起,采用火法富集一濕法分離 的綜合處理方法回收高爐瓦斯泥中的有色金屬,該 法是將高爐瓦斯泥擠壓成球,與焦炭,鋼渣,溶劑按 ? 56?安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院2004年第3期 一 定比例混合加入鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行高溫熔煉,各種低 沸點(diǎn)的有色金屬成為金屬蒸汽隨爐氣帶出爐外,經(jīng) 燃燒冷卻后用布袋收集,然后進(jìn)行水洗,再經(jīng)過分 離,便可回收有色金屬zn,Bi,Ph等,其回收率分別 為72%,65%,85%. 通化鋼鐵公司高爐瓦斯泥含zn高達(dá)20%,含 TFe25%,經(jīng)還原焙燒后,其中鋅以氧化鋅揮發(fā)進(jìn)入 收塵系統(tǒng)回收的含鋅產(chǎn)品,回

13、收率高達(dá)98%以上, 同時(shí),又可獲得含鐵原料,焙燒渣中的鐵含量可望 達(dá)到提高至45%以上. 2.2煉鋼塵泥 煉鋼塵泥包括平爐塵,轉(zhuǎn)爐泥,電爐塵等,相對(duì) 于煉鐵塵泥(瓦斯泥,瓦斯灰)來說,煉鋼塵泥含鐵 較高,雜質(zhì)較少,因此,利用途徑也更廣. (I)直接利用.將煉鋼塵泥或與其它干粉及燒 結(jié)返礦等配料,混合,作為燒結(jié)原料予以利用;或?qū)?含鐵塵泥金屬化球團(tuán)后送入回轉(zhuǎn)窯還原焙燒,作為 高爐煉鐵原料;或?qū)⒑F塵泥混合料直接送入回轉(zhuǎn) 窯進(jìn)行還原焙燒,制成海綿鐵. (2)制備硬磁鐵氧體.平爐塵具有含鐵高,粒 度細(xì),雜質(zhì)少的特點(diǎn),主要以氧化鐵混合物的形式 存在.對(duì)其采用活化,轉(zhuǎn)化晶型的辦法使其達(dá)到具 有鐵氧體所

14、需的晶型,轉(zhuǎn)化后的細(xì)塵泥是制備硬磁 鐵氧體的優(yōu)質(zhì)材料,如以鞍鋼平爐塵為原料,制成 了(BH)max為7.28kJ?rn.的同性鋇鐵氧體,其性能 達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn). (3)制備氧化鐵紅.以平爐煙塵為原料時(shí).可 直接酸浸除雜,若以轉(zhuǎn)爐或電爐煙塵為原料時(shí)則需 鍛燒除碳,長(zhǎng)沙礦冶研究院以武鋼,湘鋼及漣鋼的 煉鋼塵泥為原料,經(jīng)酸浸除雜,過濾,燃燒氧化后制 得鐵紅,其產(chǎn)品符合一級(jí)鐵紅的要求;其氧化鐵紅 還可以用于磁性材料,由武鋼磁性氧化鐵紅生產(chǎn)出 的中波磁芯和部分焊接磁芯,均符合機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)和 IEC國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn) (4)制備FeC1.采用煉鋼煙塵酸浸除雜制備 氧化鐵紅時(shí),其過濾的濾液就可用于制備FeE1, Fe

15、C1可作為凈水劑和化工原料使用.如采用武鋼, 湘鋼煉鋼塵泥生產(chǎn)的FeC1其質(zhì)量達(dá)到了工業(yè)級(jí) 液體三氯化鐵(HG1102779)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn). (5)生產(chǎn)聚合硫酸鐵.以煉鋼塵泥,鋼渣,廢 硫酸和工業(yè)硫酸為原料,經(jīng)過配料,溶解,氧化,中 和,水解和聚合等步驟,就可以得到聚合硫酸鐵,采 用武鋼平爐塵制備的聚合硫酸鐵,質(zhì)量達(dá)到 HG215391中規(guī)定的一級(jí)品要求,對(duì)高爐煤氣洗 滌廢水的處理取得滿意效果. (6)回收有價(jià)金屬.煉鋼塵泥中有價(jià)金屬回 收的方法很多,有氯化法,還原法,硫酸浸出法,氯 鹽浸出法等.如該塵泥中鐵礦物較多時(shí),可采用選 礦方法進(jìn)行回收,同時(shí)也富集了有價(jià)金屬,減少了 用化學(xué)方法處理的數(shù)量

16、,可大大降低回收成本. 2.3尾泥的綜合利用 回收了各種有用元素后的煉鋼塵泥,還會(huì)殘留 20%一60%的尾泥,這部分尾泥的存在,仍將對(duì)周 圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染,唯一的方法是對(duì)其進(jìn)行綜合 利用.據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,這部分尾泥可用作水泥廠 鐵質(zhì)校正劑,制磚原料和其它建筑材料. (1)由于冶金含鐵塵泥為高溫產(chǎn)物,其礦石性 質(zhì)與天然礦物有所差異,磁性率相對(duì)較低,而使得 分選過程中尾礦的鐵品位較高,而且其粒度和密度 也比較適中,是理想的水泥鐵質(zhì)熟料.試驗(yàn)研究和 生產(chǎn)實(shí)踐均表明,此產(chǎn)品完全可以代替鐵礦物,形 成所需比例的水泥礦物,經(jīng)有關(guān)部門鑒定,用此作 原料配制的425#礦渣硅酸鹽水泥質(zhì)量完全符合 GB1344

17、92標(biāo)準(zhǔn). (2)可作為制磚配料,從武鋼采用瓦斯泥尾泥 代替部分粘土的制磚試驗(yàn)表明,摻入一定量的尾泥 對(duì)磚的標(biāo)號(hào)基本上無影響,反而由于含碳而有助于 燒磚時(shí)節(jié)省燃料,降低能耗;馬鞍山礦山研究院以 此作為彩色地面磚的原料,結(jié)果表明,其抗凍性合 格.力學(xué)性能符合JC44691人行道磚一等品標(biāo) 準(zhǔn). (3)可作為其他建筑材料.如混凝土的摻和 料,路基鋪設(shè)等. 3結(jié)語(yǔ) 冶金含鐵塵泥資源化既消除了含鐵塵泥對(duì)周 圍環(huán)境的污染,又緩解了日益枯竭的礦產(chǎn)資源與迅 速增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)之間的矛盾.冶金含鐵塵泥的開發(fā) 利用不僅是保證資源再回收的現(xiàn)實(shí)選擇,也是提高 企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的有效途徑 和治理污染,改善

18、環(huán)境的重要措施. (下轉(zhuǎn)第62頁(yè)) ? 62?安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院2004年第3期 體操作上,學(xué)校可根據(jù)企業(yè)提出的培養(yǎng)目標(biāo),針對(duì)汽車運(yùn)輸管理專業(yè)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè), 企業(yè)實(shí)際需要培養(yǎng)畢業(yè)生,在畢業(yè)生學(xué)完規(guī)定的課沒有通過實(shí)踐體驗(yàn),很難獲得良好的教學(xué)效果,為 程后,最后一年讓學(xué)生與企業(yè)全方位接觸,直接參此,學(xué)校應(yīng)建設(shè)一定規(guī)模的實(shí)驗(yàn)基地,應(yīng)包括:汽車 與生產(chǎn)與管理,進(jìn)行實(shí)際操作.這樣培養(yǎng)出的學(xué)實(shí)驗(yàn)室,管理信息系統(tǒng)操作實(shí)驗(yàn)室,專業(yè)化運(yùn)輸軟 生,可立即走上工作崗位,上手快,適應(yīng)性強(qiáng).件操作實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)代物流實(shí)驗(yàn)室,電子商務(wù)實(shí)驗(yàn)室 4.2加強(qiáng)”雙師型”師資隊(duì)伍的建設(shè)等. (1)從高等學(xué)校畢業(yè)的教師,其基

19、礎(chǔ)理論知識(shí)(2)重視校外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè) 一 般都比較扎實(shí)但缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn),為此學(xué)校應(yīng)有學(xué)校應(yīng)與企業(yè)加強(qiáng)合作,讓各類汽車運(yùn)輸企 計(jì)劃地將專業(yè)老師送到企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐的見習(xí),根據(jù)業(yè),物流企業(yè),運(yùn)輸管理部門;公路局,交通局等部 教學(xué)需要進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn).門的基層單位成為學(xué)校的校外實(shí)訓(xùn)基地. 三簍.!.曼苧要參考文獻(xiàn)理能力強(qiáng)的工程技術(shù)人員或管理人員擔(dān)當(dāng)教學(xué)指” 導(dǎo),顧問或兼職教師,讓他們直接參與教學(xué)大綱和1交通部.道路運(yùn)輸業(yè)發(fā)展綱要(2oo12010) 教學(xué)計(jì)劃的制定,并直接承擔(dān)教學(xué)任務(wù).2交通部.國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃 4.3加強(qiáng)實(shí)I基地的建設(shè)3交通部.綜合交通體系發(fā)展重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃 (I)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室

20、建設(shè) AnalsisoftheDemandfortheVchicleTransportationManagementStaff GU0Xiangyang Abstract:Thetrainingofthetranspertationmanagementstuffmustberelatedtotheneedofthemax- ket.Toomanywelltrainedstaffonthemarketwillleadtotheclifficultyofjobseeking,andthelossofed- ucationinvestment.However.toofewwelltraineelstaffonthemarketwillnormeetthedemandforeco. nomicdevelopmentofthecountry.Baseclontheanalysisofthemarket,inthenearfutwrethedemandfor thetransportationmanagementstaffwillexceedthesupply. Keywords:transportation;transportationmanagement;thedemandforthewelltrainedstaff (上接第56頁(yè))3馬文驥