利用除尘灰生产海绵铁

所谓除尘灰，是指工业企业排放的大气污染物经过布袋除尘器等除尘设备处理所收集得到的飞灰。钢铁企业会产生大量除尘灰，据统计，我国大型联合钢铁企业产生的含铁尘泥约占钢产量的10%，其中烧结工序粉尘产出量占烧结矿产量的2%~4%，炼铁工序粉尘产出量约占铁水产量的2%~3%，炼钢工序尘泥产出量约占钢产量的2%~4%。这些冶金过程中所产生的大量含铁固体废弃物，未加利用是一个很大的资源浪费。然而，这些粉尘一方面粒度很细，另一方面含有对高炉冶炼不利的有害元素Zn及碱金属K、Na等，直接配用除尘灰对高炉会造成不利影响。如何更好地利用除尘灰二次资源，是一个很值得开展研究的节能降耗课题。

山西太钢不锈钢公司史永林等人，近来采用隧道窑工艺，以转炉除灰尘、AOD除灰尘、铁鳞、高炉瓦斯灰等配料进行了试验研究，获得了可喜的效果。结果表明，采用该工艺处理除尘灰生产海绵铁是可行的。

他们采取的处理方法及工艺流程如下，将除尘灰与一定比例的铁鳞配合混匀，也可以加入一定量的内配焦粉，以玻璃水及腐质酸为粘结剂，在液压机25MPa压力下，压制成Φ150mm×40mm饼状，再将压饼装罐(6块/罐)，外置10%焦粉密封料罐，放入隧道窑内，在1200℃温度下焙烧37小时。

经检测，上述处理后饼球铁品位都有不同程度的提高，最高达到23.79%。Fe金属化率（即已还原为单质Fe的摩尔数与Fe总摩尔数之比）相当高，一般都在88%以上。可见，这种处理方法有希望开辟出利用除尘灰生产海绵铁的新路子。此外，Cr、Ni质量分数也得到了不同程度的提高。实验表明，配加铁鳞可显著提高海绵铁金属品位。

另一方面，Zn的脱除效果十分明显，各试样处理后Zn的质量分数均小于0.01%，Zn脱除率均大于93%，最高达到98.77%。碱金属的质量分数也有明显降低，Na2O质量分数均小于0.01%，K2O的脱除率一般也可达到80%以上。碱金属和锌的去除如此明显，与钾、钠、锌的沸点较低有很大关系。由于物质氧势线的斜率在高于沸点后有很大的变化，使用碳还原氧化钾、氧化钠和氧化锌变得更加容易。根据热力学分析，用碳直接还原K2O、Na2O和ZnO的开始反应温度分别为830、990和950℃，隧道窑的高温区温度为1200℃，因此反应完全可以进行。这些有害元素的去除为除尘灰的有效利用扫除了障碍。

试验表明，残碳率与Fe金属化率的变化呈同一趋势，随着残碳率的增加，Fe的金属化率也提高。其原因是残碳率大，还原反应进行得比较充分，而且由于残余碳的保护，出窑后再氧化的机率较小，故Fe金属化率增加。因此，增加处理过程中的碳量，可减少海绵铁二次氧化，提高海绵铁的质量。但是，残碳量与K2O脱除率成反比，残碳量越高，K2O脱除率越低。这可能是由于碱金属在高温条件下，易形成低熔点物相，被焦炭吸附的缘故。