炼钢污泥在铁前系统生产实践

聂礼 毛锐 吴永康肖扬武

(首钢水钢（集团）公司技术中心、炼铁厂)  

摘要 通过生产攻关实践，采取有力措施，在炼铁烧结工序配加炼钢污泥,按5%的配比配加是可行的，取得的效果、效益是显著的。

关键词炼钢污泥  生产技术 铁前系统 攻关实践

1 前言

    水钢炼钢污泥是转炉工艺除尘收集的含铁尘泥，含铁量高，是宝贵的二次资源。由于出厂水分较高，不具备及时使用条件，只好外排暂堆存放。如果废弃，不仅浪费资源，还会造成环境污染。根据水钢（集团）公司经营生产用料与加快循环经济工作推进的总体部署，将露天存放的炼钢污泥预处理后，进入水钢中和料场，参与一次配料，堆入混匀料，于炼铁烧结工序使用。2013年下半年来，水钢炼铁厂对炼钢污泥的使用进行了生产攻关实践，取得了显著的成效。

2 炼钢污泥概况

2.1  化学成分

    炼钢污泥亲水性强，品位高，粒度细，有害元素高，粘性强，原料成分分析见表1。

表1     炼钢污泥成分 ,%

    由表1可见， FeO含量高，含铁量高，S含量稍高，P含量偏高，Pb含量较高，Zn含量较高，K₂O+Na₂O含量较高，分别为0.30%和0.38%，有害元素均超过了水钢铁矿石（块、粉）技术标准Q/SG-2007^[1]。

2.2  同化特性

同化特性^[2]是指铁矿粉与熔剂石灰石生成液相的结合能力，同化温度越低，则表明这种铁矿粉的同化性越强，液相生成越容易，反之亦然。同化温度在1260℃以上，说明该铁矿粉同化性较弱；同化温度在1220℃以下，说明该铁矿粉同化性较强；同化温度在1220-1240℃，同化性居中。一般来说，在烧结过程中，同化性过强生成液相量多，粘接范围较宽，易形成大孔薄壁结构，影响烧结矿机械强度，气孔周围的磁铁矿会被二次氧化，从而生成骸晶状赤铁矿，加剧低温还原粉化，同时影响烧结料层热态透气性；同化性过低，粘接范围较窄，也同样影响烧结矿强度，故要求铁矿粉同化性适宜。

2013年5月水钢炼铁厂原料小组送检了炼钢污泥的同化特性，最低同化温度为1260℃，由上所述，炼钢污泥同化特性弱，不宜大配比配加。按照铁矿粉高温烧结基础特性优势互补原则，小配比炼钢污泥与同化特性较强的铁矿粉优化搭配使用是可行的。

3 炼钢污泥配比及生产组织过程中的影响

3.1 配比情况

    2013年7月份，最初开始使用炼钢污泥配比3%；根据生产实际使用效果，上调配比到5%；与磁选粉混合后作为一种新矿种使用配加到8%；与返矿混合后作为一种新矿种最高配加到12%。因磁选粉水分低,成分接近，返矿是干料且有一定的温度，使用效果明显。

3.2 生产组织过程中的影响

    炼钢污泥亲水性强，抽查水分高达16.4%和20.8%，粒度比较细，粘性较强,虽然经过烘干预处理，由于这些因素，加上堆入露天料场存放，尤其是下雨天，较为突出，生产组织极为困难，皮带运输机堵漏嘴，糊梭槽严重，预配料槽槽壁粘料严重，篷槽频次较高，有的甚至篷为死槽，清理劳动强度大。水钢中和料场预配料槽高达30多米，组织处理贮矿槽难度较大，一次配料下料不畅，造成预配料成分波动大，堆料进度慢，混匀料堆库存量急剧下降，危及生产。

4 应对措施

4.1 成立炼钢污泥使用攻关组

    针对前期炼钢污泥的使用对生产的严重影响，成立了炼铁厂攻关组，制定月目标，明确各部门职责，提出有效措施，落实到人，责任到人。

4.2 配料方面

   中和料场预配料槽一次配料，正常情况下执行生产配比。保产应急时，缩矿种，启用临时配比，按照理论计算混匀料成分相近的原则确定临时配比。

4.3 预配料槽处理

   水钢中和料场一次配料新、老系统各9个预配料槽，其中各系统容量达900t以上的各有3个槽，共计6个槽，中下部均为倒锥体型，其余各预配料槽容量达600t以上的各有6个，共计12个，中下部均为倒台体结构，采取在槽体下部开活门清理、对死槽的物料打水渗透、用高炉大钩撞击矿仓壁、人工清槽、PLC控制高压气体打空气泡等系列措施。 

4.4 炼钢污泥料场处理

    针对前期使用炼钢污泥蓬槽频繁的问题，与相关职能部门协调，使用了成分接近、水分含量较低的磁选粉与炼钢污泥在堆场上由原料车间专人负责，按1:1的比例用挖机混合，要求混匀。混合前、后化学分析如下表2。

表2  炼钢污泥处理前、后化学成分比较,%    

4.5 炼钢污泥入厂管理

    加强验收管理，一经发现水分大，呈团状或块状的较多，经现场核实后，通知供方来人处理或拒收打回。不定期抽检分析，把好验收质量关。

5  烧结矿常温性能与冶金性能

5.1 常温性能

    从强度方面分析，通过工业生产攻关实践，新、老两系统烧结转鼓强度对比，2013年上半年平均转鼓6^#、7^#机79.27%，4^#、5^#机77.31%；下半年6^#、7^#机转鼓79.28%，4^#、5^#机77.30%。上半年未用炼钢污泥，上、下半年转鼓强度比较，基本持平。2014年上半年平均转鼓6^#、7^#机79.37%，较2013年上半年上升了0.10%，较2013年下半年上升了0.09%，4^#、5^#机上半年平均转鼓77.43%，较2013年上半年上升了0.12%，较2013年下半年上升了0.13%，机械强度有上升趋势，同时也说明了小配比使用对常温性能的影响不大。

5.2 冶金性能

    从冶金性能检测分析，2013年8月份配加5%的炼钢污泥的烧结矿，还原速率指数RVI=0.67%，还原度指数RI=86.95%，具有较好的还原性。从熔滴性能测定分析，最大压差5786Pa，软化开始温度1256℃，软化终了温度1292℃，软化温度区间36℃，软熔温度区间108℃，压缩率21.76%，滴落时压缩高度38.6mm，软化终了压缩高度18.8mm，滴落时温度1400℃，原始高度91mm。根据高炉对入炉矿石的性能要求，该配比下的烧结矿熔滴性能较好。烧结矿低温还原粉化性能如表3所示。

表3  烧结矿冶金性能  ,%

根据优质铁烧结矿技术标准YB/T421-2005^[3]，低温还原粉化指数RDI_+3.15≥72%，还原度指数RI≥78%，从表3可见配加与不配加污泥的烧结矿都有较好的还原性。5月7日和8月27日未配加污泥工业生产的烧结矿低温还原粉化严重，配加一定量的污泥后生产的烧结矿低温还原粉化得到了抑制，磨损指数RDI_-0.5均在10%以下，烧结矿的冶金性能尚可。

5.3      烧结矿有害元素

炼钢污泥使用前、后烧结矿有害元素的变化见表4。

表4   炼钢污泥使用前、后烧结矿有害元素的变化 ,%

    从表4中可见，4^#、5^#机烧结矿除P含量上升0.015%外，7月份正式用上炼钢污泥后与6月份未用炼钢污泥的烧结矿比较有害元素均下降，从生产实践同时也证明了小配比的污泥搭配使用影响较小，是可行的。

6 实施效果

6.1 措施有力

    多次抽检炼钢污泥单独使用和混合后使用的成分对比分析，水分含量减半，品位有所提升，有效降低了有害元素，粘性大大减弱，预配料槽蓬料频次大大降低，圆盘下料基本顺畅。

6.2 消耗量增加

    2013年7月份使用了炼钢污泥9650.34t，8月份消耗了4884.66t，8月份消耗低主要由于上旬雨水多暂停用以及新、老预配料槽粘料、漏眼清槽、篷槽以及死槽的处理，但与磁选粉混合后使用铁水含【P】有所上升，停用磁选，因磁选粉含P高达0.58%，改方案为高炉返矿与炼钢污泥混合，按同样的方式运作。 9月份消耗炼钢污泥11327.56t， 10月、11月、12月消耗呈逐月上升趋势，效果明显，炼钢污泥消耗量如表5。

表5  炼钢污泥消耗统计,t

说明：1、数据来源炼铁生产月报表；2、2014年下半年公司用料调整未使用。

7  经济效益

    2013年7-12月份共计使用炼钢污泥57662.92t，按照成分接近的48中粉价格与炼钢污泥的价差462.74元/t，替代部分48中粉的采购，节约采购成本=57662.92*462.74=26682939.60元，降低吨铁直接成本11.18元。

    2014年1-6月份共计使用炼钢污泥32233.58t，按照成分接近的48中粉价格与炼钢污泥的价差276.17元/t，替代部分48中粉的采购，节约采购成本=32233.58*376.17=12125305.79元，降低吨铁直接成本5.02元。

    2015年1-5月份共计使用炼钢污泥20655.86t，按照成分接近的48中粉价格与炼钢污泥的价差213.78元/t，替代部分48中粉的采购，节约采购成本=20655.86*213.78=4415809.75元，降低吨铁直接成本3.13元。

8  结语

水钢炼铁厂通过生产攻关实践，采取措施有力，在炼铁烧结工序配加炼钢污泥，按5%的配比配加是可行的，降低吨铁直接成本是有效的。虽与公司的目标和要求有一定的差距，但通过大家的共同努力，取得的效果、效益是明显的。

9  参考文献

[1]  水钢铁矿石(粉、块)使用技术标准Q/SG-2007

[2] 《基于铁矿粉高温基础性能的烧结配料优化研究》 《烧结球团》2013年第3期

[3]  优质铁烧结矿技术标准YB/T421-2005