河钢邯钢炼钢污泥的资源利用实践：把污泥变成铁粉

炼钢污泥的综合利用一直是钢铁企业研究的课题之一。河北钢铁集团邯钢公司针对炼钢污泥产出量大、处理困难的现状，在对国内炼钢污泥主要利用工艺进行分析，并对其特性进行研究的基础上，开发出炼钢污泥利用新工艺。经工业化的实际生产和实践验证，该工艺是可行的，并且具有显著的经济效益和社会效益，可以在钢铁行业逐步推广。

统观炼钢污泥处理工艺

炼钢污泥是炼钢过程中产生的烟尘经湿法除尘、除尘污水固液分离得到的污泥。炼钢污泥的铁品位较高，杂质较少，是宝贵的二次资源。炼钢污泥主要含有金属铁、活性石灰和废钢熔化产生的各种有机物等，具有粒度细、有黏度的特点。当前钢铁企业对炼钢污泥的利用水平较低，主要是将其添加到烧结料中生产烧结矿，作为炼铁原料，或者作为烧结球团的原料和炼钢熔剂，但其中的金属铁未能得到更好的利用。

国内钢铁企业目前炼钢污泥利用工艺大致分为以下几种（见附表）。

烧结配料。把炼钢污泥直接作为铁精矿粉烧结的配料，这是我国目前炼钢污泥最主要的利用方法，占总利用量的85%以上。这种方法的优点是工艺简单、投资少，几乎无须添置加工设备。但这种方法的明显缺点是原料的物理化学性质波动大、烧结配料比较困难。因为与其他烧结原料的粒度相差悬殊，且黏性很大，该污泥不易混匀，会造成烧结矿成分偏析，导致一级品率下降5%；烧结料层透气性恶化，相应垂直烧结速度下降，会因烧结机利用系数降低而产量减少。因此，转炉污泥用于烧结生产效果较差。

烧结球团用于炼铁。烧结球团一般情况下优于烧结矿，这是因为烧结球团有利于高炉炉料透气性的改善和气流的均匀分布。邯钢炼钢污泥原来采用制污泥球法，但该方法有粉尘污染，运输中易造成二次污染，操作环境恶劣，同时耗费大量煤气。经过改造后，邯钢目前采用浓缩喷浆法，可以避免粉尘污染，改善环境和劳动条件，节省投资和运行费用，同时可最大限度地利用污泥，带来经济效益。

炼钢球团用于转炉。该方法是转炉污泥资源化处理的小循环模式，即转炉污泥制成碱性球团直接返回转炉。从铁资源回收率、能源消耗、工艺适应性和处理费用等4个方面与大循环模式相比，该方法是是比较合理的循环模式。转炉污泥球团的成分就是很好的FeO-CaO基炼钢合成渣剂，直接用于转炉炼钢冶金效果显著。一是起渣时间提前，冶炼时间可缩短0.5分钟~1分钟；二是可以不使用萤石；三是由于化渣快，并且增加了前期炉渣中FeO和CaO的含量，有利于早脱磷、多脱磷。但是，该工艺目前仅有小规模的生产试验和应用。

研究炼钢污泥特性

由于不同钢铁企业的炼钢过程存在差异，以及转炉工况的变化和除尘回收系统不同，得到的炼钢污泥成分也有所不同。邯钢三炼钢厂的转炉除尘采用湿法除尘，得到的炼钢污泥含水量较高，呈灰黑色，粒度较细，表面活性大，干燥后易扬尘。该污泥TFe（全铁）含量较高，以单质铁为主，主要杂质为CaO，呈强碱性，易受雨水的侵蚀而溶出，会造成水体和土壤的重金属污染。但是，该污泥组成简单，有利于综合回收利用，其主要特点是：粒度细(-200目占99%以上)、品位高(含铁55%以上)、碱度高(2.5以上)、含水分15%~20%、污泥中含有约20%~30%的铁粒。

从能谱和X射线衍射分析得出：炼钢污泥中的主要杂质为Ca、Mg、Si等，遍布于整个物质界面，这就需要很好的分离方法；其矿物组成主要为金属铁、磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(Fe2O3)、方铁矿(FeO)的含铁矿物和硅灰石(CaSiO3)、方解石(CaCO3)等非铁矿物。炼钢污泥中矿物间的磁性强弱差异大，而且强磁性矿物多分布于粗粒级中。综合分析认为，炼钢污泥属于细粒易选物料。

创新工艺生产高质铁粉

主要工艺流程。炼钢污泥经浓缩脱水后放入料仓中，经过两套球磨机和螺旋分级机进行粗磨和粗选，再经过两套球磨机和螺旋分级机进行细磨和细选，将炼钢污泥中的铁粉分选出来。分离出来的铁粉再经烘干机进行烘干、振筛后，装袋制成成品外卖。

球磨机。球磨机由给料部、出料部、回转部和传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。球磨机运转平稳，工作可靠，节能环保，其特点是：对物料的适应性强，可连续生产，生产能力大，适合于大规模工业生产；粉碎比大，易于调整产品细度；密封性好，可负压操作，防止粉尘飞扬。但球磨机也有其自身的缺点：工作效率低，有效电能利用率仅2%左右，其余大部分电能都转变为热量而损失；工作时噪音大。

邯钢使用的球磨机为卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，是两仓格子型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入球磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格的钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在球磨机第一仓经过粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓。该仓内镶有平衬板，内有球磨机钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过球磨机卸料箅板排出，完成粉磨作业。

螺旋分级机。邯钢采用高堰式单螺旋分级机，是借助于固体粒因大小不同、比重不同而在液体中的沉降速度不同的原理，将细矿粒浮游在水中，而粗矿粒沉于槽底并进行机械分级的一种分级设备。螺旋分级机能把从球磨机内磨出的料粉过滤，然后利用螺旋片把粗料旋入球磨机进料口，把过滤出的细料从溢流管排出。

烘干机。转筒烘干机广泛用于建材、冶金、化工、水泥工业烘干矿渣石灰石、煤粉、矿渣、黏土等物料。邯钢使用的烘干设备具有结构合理、制作精良、产量高、能耗低、运转方便等优点。

运行注意事项。设备在开机时，要采用从后往前的开启方式，即开启顺序为烘干窑→4号球磨机→3号球磨机→2号球磨机→1号球磨机。而在关闭设备时，要采用从前往后的关闭模式，即关闭顺序为停止供料→1号球磨机→2号球磨机→3号球磨机→4号球磨机→烘干窑，这样才能保证物料的正常运转与生产。

最终铁粉的铁含量检测显示：金属铁的含量为91.93%，铁粉的松装密度为3.42g/cm3。该活性铁粉是一种新型还原材料，以单质铁为主，晶体为橄榄石型，主要应用于化工行业，具有广阔的应用前景。

邯钢的实践表明，炼钢污泥直接用于生产铁粉是可行的。该工艺具有工艺流程短、投资少、占地面积小、污泥处理量大、运行成本低，以及安全、稳定、可靠的特点，具有经济和环保的双重价值。