不同鐵水條件對轉爐污泥資源利用率的影響

劉旭隆，崔洪權，任軍，薛亮

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部，山東萊蕪271105）

節能減排

不同鐵水條件對轉爐污泥資源利用率的影響

劉旭隆，崔洪權，任軍，薛亮

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部，山東萊蕪271105）

從鐵水溫度和鐵水中Si含量兩方面分析了污泥球在轉爐工序利用率情況，研究證明，在現有工藝條件下進一步增加污泥資源利用率是可行的，實驗中污泥球的最佳回收量達到了3.5 t/爐，高溫和高Si含量都有助于污泥球的回收利用。一般情況下，最適合轉爐回收利用污泥球的鐵水條件是溫度1 280℃，鐵水中Si含量0.5%。

污泥球；轉爐；吹氧；鐵水

1　前言

鋼鐵生產過程中，轉爐、LF都會生成大量的煙氣，而這些煙氣在經過濕法除塵后會形成大量的污泥，這些污泥如果不經處理直接堆放會造成資源浪費和環境污染［1］。目前，處理這種污泥的方式，一是把轉爐污泥與鋼鐵企業的其他含鐵塵泥集中到一起進行處理，制成球團直接供高爐或作燒結原料使用；二是采用分散、單獨的就地處理的方式［2］。萊鋼煉鋼二車間在滿負荷生產情況下，污泥120～130 t/天，處理方式是由泰東公司將轉爐污泥與石灰粉混合制成污泥球，然后返回轉爐煉鋼，作冷卻劑或助熔劑使用。

由于鐵水溫度以及成分的波動對操作造成不便，嚴重制約污泥球的回收利用量。目前該煉鋼車間的噸鋼污泥消耗量為16.7 kg，而目前噸鋼產污泥在22 kg左右，產量高于消耗量，轉爐污泥資源的利用能力有待提高。

2　污泥球成分分析

使用的污泥球的平均全鐵含量在55%以上，具體成分如表1所示。從表中可以看出，鐵在污泥球中主要以FeO和Fe2O3形態存在，具有較高的資源屬性，同時污泥球中還存在S、P兩種元素，其中S含量達到1.93%，這為污泥球的使用增加了困難。

表1　污泥球成分%

污泥球在轉爐煉鋼中主要以化渣劑、冷卻劑的形式加入［3］。吹煉開始前先根據鐵水溫度確定廢鋼比，當鐵水溫度較高時可以照常配加廢鋼，而當溫度較低時則適當減小廢鋼比；吹煉初期，鐵水量在90 t左右，以鐵水中Si含量40為例，石灰的加入量應控制在3 t左右，白云石加入量1.4～1.5 t，污泥球加入量控制在2 t左右。

污泥球的特點是高氧化性、高堿度，在這種條件下可以獲得較好的脫磷效果；吹煉中期，根據溫度和渣況適當補加冷料，尤其是在出現“返干”的現象時，加入污泥球可有效改善；在吹煉8 min以后，禁止加入污泥球。

3　不同鐵水條件對污泥球利用率的影響

3.1鐵水溫度對污泥球利用率的影響

在吹煉過程中，污泥球的加入量受到鐵水溫度的影響。在實際生產過程中，考察了連續5爐鐵水條件以及污泥球加入情況，如圖1所示。

圖1　污泥球加入量隨鐵水溫度的變化

所選取的5爐鐵水的情況是鐵水中Si含量基本保持在0.5%左右，溫度相差較大，以此考察溫度對污泥球加入量的影響。隨著鐵水溫度的升高，污泥球的加入量不斷增大。從吹煉的階段分析有兩方面的原因，首先是吹煉初期由于鐵水溫度高，而污泥球以冷料的方式加入，所以用量會增大；其次在“高氧化性、高堿度”的渣況下容易造成“返干”現象，造成化渣不好，加入污泥球可以改善這種狀況，故進一步增加了污泥球的用量。同時，以1 280℃為分界點，當鐵水溫度＜1 280℃時，隨著溫度的升高，污泥球的用量增加顯著；當鐵水溫度＞1 280℃時，隨著溫度的升高，污泥球的用量增加不明顯，這可能是由于隨著溫度的增加“返干”現象減弱，污泥球的用量隨之減少，由于污泥球中的S含量較高，也限制了污泥球的用量。

3.2鐵水中Si含量對污泥球利用率的影響

在吹煉過程中，污泥球的加入量受到鐵水中Si含量的影響。在實際生產過程中考察了5爐鋼的鐵水條件以及污泥球加入情況，如圖2所示。

圖2　污泥球加入量隨鐵水中Si含量的變化

所選取的5爐鐵水的情況是溫度基本保持在1 280℃左右，鐵水中Si含量相差較大，以此考察Si含量對污泥球加入量的影響。從圖中可以看出，隨著鐵水Si含量的升高，污泥球的加入量不斷增大。這是因為在吹煉過程中鐵水中的Si率先與氧氣反應，釋放大量熱能的同時，生成SiO2，鐵水中的C迅速氧化，FeO被大量消耗，熔渣的礦物組成隨之發生變化：2FeO·SiO2→CaO·FeO·SiO2→2CaO·SiO2［4］。從礦物組成變化過程可以看出，FeO來源于污泥球，CaO來源于冷料，SiO2來源于鐵水Si與氧氣的反應，所以鐵水中Si含量的增加就可以消耗更多的FeO，促進反應向右進行。同時，隨著鐵水中Si含量的增加，Si含量對污泥球使用量的影響逐漸減弱，當鐵水中Si含量增加到0.5%左右時，每爐鋼污泥球的使用量的增加很小。

4　結語

生產實踐證明，在轉爐生產過程中，針對不同的鐵水條件，配合相應的操作制度，增加污泥球的使用量是可行的。在鐵水溫度和Si含量都最佳的條件下，污泥球的最佳回收量達到了3.5 t/爐；高溫和高Si含量都有助于污泥球的回收利用。一般情況下，最適合轉爐回收利用污泥球的鐵水條件是溫度1 280℃、鐵水中Si含量0.5%。

［1］于淑娟，侯洪宇，王向鋒，等.鞍鋼含鐵塵泥再資源化研究與實踐［J］.鋼鐵，2012，47（7）：68-73.

［2］顏根發，金永明，朱培倫.轉爐污泥資源化處理循環模式合理性的探討［J］.鋼鐵，2008，43（12）：87-91.

［3］張光榮.轉爐污泥制作冷固球團的應用研究［J］.鋼鐵，2005，40（8）：76-79.

［4］任中興，許曉東，唐志勇，等.轉爐塵泥煉鋼造渣冷卻劑試制及應用研究［J］.中國冶金，2002，12（6）：15-19.

Abstrraacctt：The sludge pellet utilization in process of converter was analyzed on the two aspects of temperature and content of silicon. Studies had shown that it is feasible to further increase the utilization of converter utilization under the existing process conditions.The best recycled of the sludge pellet reached 3.5 t each furnace.Higher temperature and higher Si content can help to recycle the sludge pellet.The most suitable conditions of recycling sludge pellet was 1 280℃，Si content 0.5%under normal circumstances.

Key worrddss：sludge pellet；converter；Oxygen blowing；molten iron

Influence of the Different Molten Iron Conditions on Sludge Utilization

LIU Xulong，CUI Hongquan，REN Jun，XUE Liang
（The Special Steel Division of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271105，China）

X757

A

1004-4620（2016）03-0055-02

2016-03-11

劉旭隆，男，1988年生，2014年畢業于上海大學鋼鐵冶金專業，碩士。現為山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部質量保證科工程師，從事質量管理工作。