D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.s1.005 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 庄昌凌)刘建华)崔衡)刘松涛)Daniele R Attorre2)Jim Hunti2 1)北京科技大学治金工程研究院，北京1000832)哈斯科金属，北京100020 通信作者，E-mail:237229412@163.com 摘要对国内8家具有行业代表性的长、短流程钢铁企业含铁粉尘利用现状进行调研，并采用X射线荧光光谱、化学分析、 激光粒度分析、X射线衍射和扫描电子显微分析等手段对含铁粉尘性状进行了分析.结果表明：炼钢粉尘铁、钙、锌元素含量 较高，不仅可在钢铁生产中回收利用，还可开发为高附加值产品，用于化工、材料等行业：但产自不同工序的粉尘的粒度、比表 面积、水分等物性差异较大：铁主要以磁铁矿、赤铁矿、氧化亚铁、少量金属铁及铁酸钙形式存在，Z以铁酸锌存在.炼钢粉尘 的研发利用必须充分考虑上述诸多因素.目前炼钢粉尘外售比例较大，部分用作烧结配料，少量用于炼钢造渣剂，利用层次较 低，需研究高效利用工艺技术. 关键词炼钢：粉尘；固体废弃物：综合利用 分类号TF09 Basic properties and comprehensive utilization of iron-containing sludge dust in the steelmaking process ZHUANG Chang-ling,LIU Jian-hua,CUl Heng",LIU Song-ao,Daniele R Atorre.Jim Hunt 1)Institute of Metallurgical Engineering,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Harsco Metals Group Ltd.Beijing 100020,China Corresponding author.E-mail:237229412@163.com ABSTRACT The utilization status of iron-containing sludges dusts in eight domestic steel plants including typical EAF short route and BOF long route metallurgical processes was investigated,and the basic properties of iron-containing sludges dusts were studied using X-ray fluorescence spectrometry,chemical analysis,size distribution analysis,X-ray diffraction,scanning electron microscopy and other analytical methods.The results show that the steelmaking sludges dusts have high contents of Fe,Ca,and Zn.They can not only be recycled inside the steel plants,but also can be used to develop high value-added products,which relate to the chemical and materials industry.There are more differences in particle size,specific surface,and moisture for the sludges dusts from different processes.And the iron is present as magnetite,ferrous oxide,hematite,calcium ferrite,and metallic iron,and zinc exists in zinc fer- rite.Such above factors must be taken into consideration when the steelmaking dust is studied and utilized.At present,the proportion of steelmaking dust for sale is large and some is used as the sintering raw material,and a small portion of steelmaking dust is used for the slag forming agent.Considering the low utilization levels,relevant technology should be studied to utilize iron-containing sludge& dust efficiently. KEY WORDS steelmaking:dust;solid wastes:comprehensive utilization 近年来，我国钢铁工业生产规模不断扩大，钢铁 钢铁企业生产过程中产生的粉尘含有丰富的 企业生产过程中所产生的粉尘数量也随之增多， Fe元素，同时还有C、Zn、Pb、K等元素，具有较高 2009年中国粗钢产量达到5.68亿吨，炼钢过程产 的利用价值.由于各流程产生的含铁粉尘性质差异 生大量除尘灰副产品，包括电弧炉除尘灰、炼钢转炉 大，表现在化学成分、相组成、堆密度、粒度和湿度， 尘泥、精炼除尘灰、连铸铁鳞，这些副产品的回收利 这直接影响含铁粉状副产品的储存、运输和利用情 用引起了广泛的重视 况.根据钢铁厂不同生产流程产生含铁粉尘的特 收稿日期：201108-22
第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 庄昌凌1) 刘建华1) 崔 衡1) 刘松涛2) Daniele R Attorre 2) Jim Hunt 2) 1) 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 2) 哈斯科金属，北京 100020 通信作者，E-mail: 237229412@ 163． com 摘 要 对国内 8 家具有行业代表性的长、短流程钢铁企业含铁粉尘利用现状进行调研，并采用 X 射线荧光光谱、化学分析、 激光粒度分析、X 射线衍射和扫描电子显微分析等手段对含铁粉尘性状进行了分析． 结果表明: 炼钢粉尘铁、钙、锌元素含量 较高，不仅可在钢铁生产中回收利用，还可开发为高附加值产品，用于化工、材料等行业; 但产自不同工序的粉尘的粒度、比表 面积、水分等物性差异较大; 铁主要以磁铁矿、赤铁矿、氧化亚铁、少量金属铁及铁酸钙形式存在，Zn 以铁酸锌存在． 炼钢粉尘 的研发利用必须充分考虑上述诸多因素． 目前炼钢粉尘外售比例较大，部分用作烧结配料，少量用于炼钢造渣剂，利用层次较 低，需研究高效利用工艺技术． 关键词 炼钢; 粉尘; 固体废弃物; 综合利用 分类号 TF09 Basic properties and comprehensive utilization of iron-containing sludge ＆ dust in the steelmaking process ZHUANG Chang-ling1) ，LIU Jian-hua1) ，CUI Heng1) ，LIU Song-tao 2) ，Daniele R Attorre 2) ，Jim Hunt 2) 1) Institute of Metallurgical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Harsco Metals Group Ltd． ，Beijing 100020，China Corresponding author，E-mail: 237229412@ 163． com ABSTRACT The utilization status of iron-containing sludges ＆ dusts in eight domestic steel plants including typical EAF short route and BOF long route metallurgical processes was investigated，and the basic properties of iron-containing sludges ＆ dusts were studied using X-ray fluorescence spectrometry，chemical analysis，size distribution analysis，X-ray diffraction，scanning electron microscopy and other analytical methods． The results show that the steelmaking sludges ＆ dusts have high contents of Fe，Ca，and Zn． They can not only be recycled inside the steel plants，but also can be used to develop high value-added products，which relate to the chemical and materials industry． There are more differences in particle size，specific surface，and moisture for the sludges ＆ dusts from different processes． And the iron is present as magnetite，ferrous oxide，hematite，calcium ferrite，and metallic iron，and zinc exists in zinc ferrite． Such above factors must be taken into consideration when the steelmaking dust is studied and utilized． At present，the proportion of steelmaking dust for sale is large and some is used as the sintering raw material，and a small portion of steelmaking dust is used for the slag forming agent． Considering the low utilization levels，relevant technology should be studied to utilize iron-containing sludge ＆ dust efficiently． KEY WORDS steelmaking; dust; solid wastes; comprehensive utilization 收稿日期: 2011--08--22 近年来，我国钢铁工业生产规模不断扩大，钢铁 企业生产过程中所产生的粉尘数量也随之增多， 2009 年中国粗钢产量达到 5. 68 亿吨，炼钢过程产 生大量除尘灰副产品，包括电弧炉除尘灰、炼钢转炉 尘泥、精炼除尘灰、连铸铁鳞，这些副产品的回收利 用引起了广泛的重视． 钢铁企业生产过程中产生的粉尘含有丰富的 Fe 元素，同时还有 C、Zn、Pb、K 等元素［1］，具有较高 的利用价值． 由于各流程产生的含铁粉尘性质差异 大，表现在化学成分、相组成、堆密度、粒度和湿度， 这直接影响含铁粉状副产品的储存、运输和利用情 况． 根据钢铁厂不同生产流程产生含铁粉尘的特 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.005
186 北京科技大学学报 第33卷 点，对含铁尘泥进行资源化管理，兼顾投资大小、操 成分采用日本XRF-1800扫描型X射线荧光光谱 作难易等情况采用合适的方式进行高效处理，同时 仪、日本EMA一820V型碳硫仪以及化学方法综合 提高含铁尘泥的附加值，将成为钢铁厂提升效益的 分析；含水量、体积密度分别采用差重法和量筒法分 关注重点. 析；比表面积和平均粒径采用日本LMS-30激光粒 为了节能环保，加强对钢铁企业炼钢过程中产 度分析仪进行分析，因为粒度太大，连铸铁鳞的平均 生的含铁尘泥的利用，本文对国内具有行业代表性 粒度采用筛分法分析：此外，还采用日本玛柯公司生 的8家钢铁企业含铁尘泥的利用情况进行调查，并 产的M21X型X射线衍射仪和日本电子公司JSM- 且对含铁尘泥性状进行综合分析研究. 6480LV型扫描电镜对尘泥物相进行分析. 1含铁粉尘组成特性分析 1.1化学成分分析 对8家钢铁厂炼钢主要含铁尘泥进行成分分 本文对钢铁厂炼钢过程的电炉灰、转炉尘泥、精 析，表1是3家短流程钢铁厂的尘泥化学成分，表2 炼除尘灰、连铸铁鳞的基本特性进行分析，其中化学 是5家长流程钢铁厂的尘泥化学成分. 表1短流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥化学成分（质量分数） Table 1 Chemical compositions of different dusts and sludges from EAF short route processes % 类型 厂名TFe MFe SiO, MnO Pbo Zn0 C XC 53.78 0.262.45 1.39 0.49 1.92 1.451.23 2.29 0.56 8.92 0.92 电炉灰 HY 46.35 <0.105.303.450.632.68 3.310.751.74 1.41 11.07 0.93 TJ 41.99 <0.103.84 4.87 0.46 2.663.75 0.691.73 1.41 15.54 1.08 c 11.520.1810.4138.845.940.460.9114.712.790.04 0.12 5.61 精炼除尘灰 HY 4.02 0.54 5.86 56.832.49 1.151.6614.86 4.310.02 0.11 2.49 TJ 3.58 0.53 6.3364.142.63 0.811.35 5.01 2.11 0.03 0.29 9.36 XC 21.748.1521.0515.5012.941.860.292.981.21 0.00 0.02 0.30 连铸铁鳞 HY 68.14 <0.101.66 0.13 0.27 0.140.00 0.13 0.85 0.00 0.00 1.81 TJ 61.73 0.864.59 2.410.900.33 0.020.531.15 0.000.00 0.17 注：样品在检测部分元素时，是以氧化物形式给出，例如精炼灰中Ca以CCO,存在，检测结果以Ca0给出：MFc为金属铁 表2长流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥化学成分（质量分数 Table 2 Chemical compositions of different dusts and sludges from BOF long route processes % 类型 厂名 TFe MFe Si0, Ca0 Al203 NazO K20 Mgo MnO Zn0 C AG 55.92 2.4 2.10 6.74 0.27 0.29 0.59 3.07 0.63 0.36 2.31 转炉污泥 SG 53.66 1.8 1.52 8.34 0.38 0.36 1.40 3.57 0.64 0.94 3.13 NG 48.98 3.45 2.7210.01 1.02 0.54 0.311.68 0.77 3.06 3.99 AG 51.57 0.84 2.75 10.81 1.02 0.66 1.34 3.23 1.32 1.19 1.45 SG 62.69 1.95 3.54 1.13 0.47 0.21 0.02 0.22 1.53 0.00 0.22 转炉二次尘 XG 29.82 <0.1010.17 13.99 2.94 3.84 4.13 13.33 3.52 0.83 2.34 WG 35.74 0.59 4.00 19.73 1.25 1.68 1.33 7.62 1.00 5.05 4.21 AG 12.05 0.67 4.96 36.89 5.00 4.50 2.89 10.32 3.74 0.71 1.86 精炼除尘灰 XG 30.600.12 5.40 10.39 2.72 2.32 4.81 19.534.89 0.95 2.30 AG 42.63 9.2 14.01 3.63 2.66 2.28 0.12 0.94 1.64 0.01 0.33 连铸铁鳞 SG 62.69 1.95 3.54 1.13 0.47 0.21 0.02 0.22 1.53 0.00 0.22 WG 45.91 4.39 11.93 7.98 2.57 1.59 0.06 1.12 0.82 0.03 1.39 表1和2表明不同工序产生的粉尘化学组成存 41.99%-53.78%,Zn0达到8.92%-15.54%， 在明显差别： Pb0为0.56%~1.41%，Na20、K20含量均较高，分 (1)短流程钢铁厂电炉灰中含铁品位在 别是1.92%~2.68%和1.45%-3.75%
北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 点，对含铁尘泥进行资源化管理，兼顾投资大小、操 作难易等情况采用合适的方式进行高效处理，同时 提高含铁尘泥的附加值，将成为钢铁厂提升效益的 关注重点． 为了节能环保，加强对钢铁企业炼钢过程中产 生的含铁尘泥的利用，本文对国内具有行业代表性 的 8 家钢铁企业含铁尘泥的利用情况进行调查，并 且对含铁尘泥性状进行综合分析研究． 1 含铁粉尘组成特性分析 本文对钢铁厂炼钢过程的电炉灰、转炉尘泥、精 炼除尘灰、连铸铁鳞的基本特性进行分析，其中化学 成分采用日本 XRF--1800 扫描型 X 射线荧光光谱 仪、日本 EMIA--820V 型碳硫仪以及化学方法综合 分析; 含水量、体积密度分别采用差重法和量筒法分 析; 比表面积和平均粒径采用日本 LMS--30 激光粒 度分析仪进行分析，因为粒度太大，连铸铁鳞的平均 粒度采用筛分法分析; 此外，还采用日本玛柯公司生 产的 M21X 型 X 射线衍射仪和日本电子公司 JSM-- 6480LV 型扫描电镜对尘泥物相进行分析． 1. 1 化学成分分析 对 8 家钢铁厂炼钢主要含铁尘泥进行成分分 析，表 1 是 3 家短流程钢铁厂的尘泥化学成分，表 2 是 5 家长流程钢铁厂的尘泥化学成分． 表 1 短流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical compositions of different dusts and sludges from EAF short route processes % 类型 厂名 TFe MFe SiO2 CaO Al2O3 Na2O K2O MgO MnO PbO ZnO C XC 53. 78 0. 26 2. 45 1. 39 0. 49 1. 92 1. 45 1. 23 2. 29 0. 56 8. 92 0. 92 电炉灰 HY 46. 35 ＜ 0. 10 5. 30 3. 45 0. 63 2. 68 3. 31 0. 75 1. 74 1. 41 11. 07 0. 93 TJ 41. 99 ＜ 0. 10 3. 84 4. 87 0. 46 2. 66 3. 75 0. 69 1. 73 1. 41 15. 54 1. 08 XC 11. 52 0. 18 10. 41 38. 84 5. 94 0. 46 0. 91 14. 71 2. 79 0. 04 0. 12 5. 61 精炼除尘灰 HY 4. 02 0. 54 5. 86 56. 83 2. 49 1. 15 1. 66 14. 86 4. 31 0. 02 0. 11 2. 49 TJ 3. 58 0. 53 6. 33 64. 14 2. 63 0. 81 1. 35 5. 01 2. 11 0. 03 0. 29 9. 36 XC 21. 74 8. 15 21. 05 15. 50 12. 94 1. 86 0. 29 2. 98 1. 21 0. 00 0. 02 0. 30 连铸铁鳞 HY 68. 14 ＜ 0. 10 1. 66 0. 13 0. 27 0. 14 0. 00 0. 13 0. 85 0. 00 0. 00 1. 81 TJ 61. 73 0. 86 4. 59 2. 41 0. 90 0. 33 0. 02 0. 53 1. 15 0. 00 0. 00 0. 17 注: 样品在检测部分元素时，是以氧化物形式给出，例如精炼灰中 Ca 以 CaCO3存在，检测结果以 CaO 给出; MFe 为金属铁． 表 2 长流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥化学成分( 质量分数) Table 2 Chemical compositions of different dusts and sludges from BOF long route processes % 类型 厂名 TFe MFe SiO2 CaO Al2O3 Na2O K2O MgO MnO ZnO C AG 55. 92 2. 4 2. 10 6. 74 0. 27 0. 29 0. 59 3. 07 0. 63 0. 36 2. 31 转炉污泥 SG 53. 66 1. 8 1. 52 8. 34 0. 38 0. 36 1. 40 3. 57 0. 64 0. 94 3. 13 NG 48. 98 3. 45 2. 72 10. 01 1. 02 0. 54 0. 31 1. 68 0. 77 3. 06 3. 99 AG 51. 57 0. 84 2. 75 10. 81 1. 02 0. 66 1. 34 3. 23 1. 32 1. 19 1. 45 转炉二次尘 SG 62. 69 1. 95 3. 54 1. 13 0. 47 0. 21 0. 02 0. 22 1. 53 0. 00 0. 22 XG 29. 82 ＜ 0. 10 10. 17 13. 99 2. 94 3. 84 4. 13 13. 33 3. 52 0. 83 2. 34 WG 35. 74 0. 59 4. 00 19. 73 1. 25 1. 68 1. 33 7. 62 1. 00 5. 05 4. 21 精炼除尘灰 AG 12. 05 0. 67 4. 96 36. 89 5. 00 4. 50 2. 89 10. 32 3. 74 0. 71 1. 86 XG 30. 60 0. 12 5. 40 10. 39 2. 72 2. 32 4. 81 19. 53 4. 89 0. 95 2. 30 AG 42. 63 9. 2 14. 01 3. 63 2. 66 2. 28 0. 12 0. 94 1. 64 0. 01 0. 33 连铸铁鳞 SG 62. 69 1. 95 3. 54 1. 13 0. 47 0. 21 0. 02 0. 22 1. 53 0. 00 0. 22 WG 45. 91 4. 39 11. 93 7. 98 2. 57 1. 59 0. 06 1. 12 0. 82 0. 03 1. 39 表 1 和 2 表明不同工序产生的粉尘化学组成存 在明显差别: ( 1 ) 短 流 程 钢 铁 厂 电 炉 灰 中 含 铁 品 位 在 41. 99% ～ 53. 78% ，ZnO 达 到 8. 92% ～ 15. 54% ， PbO 为 0. 56% ～ 1. 41% ，Na2O、K2O 含量均较高，分 别是 1. 92% ～ 2. 68% 和 1. 45% ～ 3. 75% ． ·186·
增刊1 庄昌凌等：炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 ·187· (2)转炉污泥含铁品位为48.98%~55.92%， (4)连铸铁鳞含铁品位为21.74%~68.14%， 金属铁为1.8%~3.45%，因生产操作原因，有的钢 不同钢铁厂的连铸铁鳞化学成分差异较大. 铁厂转炉污泥Zn0达到3.06%：转炉二次尘含铁品 因此在处理利用这些粉尘时应充分注意其 位在29.82%~62.69%，碱金属含量较高. 化学组成特点，充分利用粉尘中的Fe0和Ca0, (3)精炼除尘灰相对其他粉尘含铁品位较低， 富集Zn,规避Na20、K20可能的危害，解决Pb0 Ca0含量较高，短流程钢铁厂分别是3.58%~ 的危害. 11.52%和38.84%~64.14%，长流程钢铁厂是 1.2物性分析 12.05%~30.6%和10.39%-36.89% 各种含铁尘泥的物性分析列于表3和表4. 表3短流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥的物性分析 Table 3 Physical properties of dusts and sludges from EAF short route processes 类型 广名 水分1% 堆密度1(kgm3) 比表面积/(m2·g) 平均粒径/μm XC 0.78 737.5 26.00 0.897 电炉灰 HY 0.35 635.4 8.27 3.941 3 0.58 674.0 29.50 0.381 XC 一 759.2 2.50 13.690 精炼除尘灰 HY 0.74 434.0 2.98 25.991 1.57 669.6 1.41 25.278 XC 1.01 1765.3 2239.670 连铸铁鳞 HY 0.03 1246.0 6116.430 ) 0.32 1691.2 4895.550 表4长流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥的物性分析 Table 4 Physical properties of dusts and sludges from BOF long route processes 类型 厂名 水分/% 堆密度/(kgm3) 比表面积/(m2·g1) 平均粒径/μm AG 47.46 2117.1 5.26 6.137 转炉污泥 SG 28.31 902.0 4.11 6.716 NG 8.73 1273.5 5.01 13.835 AG 0.29 777.1 3.62 5.687 转炉二次尘 XG 0.36 550.0 4.16 8.166 WG 1.07 695.7 3.56 14.275 AG 0.55 502.0 2.65 7.628 精炼除尘灰 XG 0.61 630.0 4.25 7.480 AG 0.60 2440.0 1118.040 连铸铁鳞 SG 0.22 1914.3 1594.890 WG 8.81 1638.0 实验结果表明，炼钢过程产生的尘泥性质差异 粒径分别为8.166~14.275m和7.48~25.991 较大，短流程钢铁厂电炉灰的水分含量都很低，全部 um.连铸铁鳞堆密度大，为1246~2440kg·m-3. 在1%以下；堆密度为635.4~737.5kg·m3,平均 粉尘的粒度和水分对其储运和加工处理有显著 粒径为0.381~3.941um,粒度非常细小，比表面积 影响.细小的粉尘压缩成块性能较好，容易压缩成 很大.长流程钢铁厂转炉污泥的水分含量高，最高 球或块；但不便运输，需要采用粉尘专用运输设备 达到47.46%，堆密度为902~2117.1kg°m-3,平均 (如吸粉车)运输，或在除尘点附近初步处理成球， 粒径为6.137~13.835μm,粒度细小，比表面积大. 再运输到其他地点进一步成球或成块处理（如焙 转炉二次尘和精炼除尘灰水分含量低，堆密度分别 烧).含水量较大的尘泥易于运输，但如果含水量过 为550~777.1kgm-3和434~759.2kgm-3,平均 大，则需进行晾晒或压滤处理.粗粉尘便于运输，但
增刊 1 庄昌凌等: 炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 ( 2) 转炉污泥含铁品位为 48. 98% ～ 55. 92% ， 金属铁为 1. 8% ～ 3. 45% ，因生产操作原因，有的钢 铁厂转炉污泥 ZnO 达到 3. 06% ; 转炉二次尘含铁品 位在 29. 82% ～ 62. 69% ，碱金属含量较高． ( 3) 精炼除尘灰相对其他粉尘含铁品位较低， CaO 含 量 较 高，短 流 程 钢 铁 厂 分 别 是 3. 58% ～ 11. 52% 和 38. 84% ～ 64. 14% ，长 流 程 钢 铁 厂 是 12. 05% ～ 30. 6% 和 10. 39% ～ 36. 89% ． ( 4) 连铸铁鳞含铁品位为 21. 74% ～ 68. 14% ， 不同钢铁厂的连铸铁鳞化学成分差异较大． 因此在处理利用这些粉尘时应充分注意其 化学组成特点，充分利用粉尘中的 FeO 和 CaO， 富集 Zn，规避 Na2O、K2O 可能的危害，解决 PbO 的危害． 1. 2 物性分析 各种含铁尘泥的物性分析列于表 3 和表 4． 表 3 短流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥的物性分析 Table 3 Physical properties of dusts and sludges from EAF short route processes 类型 厂名 水分/% 堆密度/( kg·m － 3 ) 比表面积/( m2 ·g － 1 ) 平均粒径/μm XC 0. 78 737. 5 26. 00 0. 897 电炉灰 HY 0. 35 635. 4 8. 27 3. 941 TJ 0. 58 674. 0 29. 50 0. 381 XC — 759. 2 2. 50 13. 690 精炼除尘灰 HY 0. 74 434. 0 2. 98 25. 991 TJ 1. 57 669. 6 1. 41 25. 278 XC 1. 01 1 765. 3 — 2 239. 670 连铸铁鳞 HY 0. 03 1 246. 0 — 6 116. 430 TJ 0. 32 1 691. 2 — 4 895. 550 表 4 长流程钢铁厂炼钢过程含铁尘泥的物性分析 Table 4 Physical properties of dusts and sludges from BOF long route processes 类型 厂名 水分/% 堆密度/( kg·m － 3 ) 比表面积/( m2 ·g － 1 ) 平均粒径/μm AG 47. 46 2 117. 1 5. 26 6. 137 转炉污泥 SG 28. 31 902. 0 4. 11 6. 716 NG 8. 73 1 273. 5 5. 01 13. 835 AG 0. 29 777. 1 3. 62 5. 687 转炉二次尘 XG 0. 36 550. 0 4. 16 8. 166 WG 1. 07 695. 7 3. 56 14. 275 精炼除尘灰 AG 0. 55 502. 0 2. 65 7. 628 XG 0. 61 630. 0 4. 25 7. 480 AG 0. 60 2 440. 0 — 1 118. 040 连铸铁鳞 SG 0. 22 1 914. 3 — 1 594. 890 WG 8. 81 1 638. 0 — — 实验结果表明，炼钢过程产生的尘泥性质差异 较大，短流程钢铁厂电炉灰的水分含量都很低，全部 在 1% 以下; 堆密度为 635. 4 ～ 737. 5 kg·m － 3 ，平均 粒径为 0. 381 ～ 3. 941 μm，粒度非常细小，比表面积 很大． 长流程钢铁厂转炉污泥的水分含量高，最高 达到 47. 46% ，堆密度为 902 ～ 2 117. 1 kg·m － 3 ，平均 粒径为 6. 137 ～ 13. 835 μm，粒度细小，比表面积大． 转炉二次尘和精炼除尘灰水分含量低，堆密度分别 为 550 ～ 777. 1 kg·m － 3 和 434 ～ 759. 2 kg·m － 3 ，平均 粒径分别为 8. 166 ～ 14. 275 μm 和 7. 48 ～ 25. 991 μm． 连铸铁鳞堆密度大，为 1 246 ～ 2 440 kg·m － 3 ． 粉尘的粒度和水分对其储运和加工处理有显著 影响． 细小的粉尘压缩成块性能较好，容易压缩成 球或块; 但不便运输，需要采用粉尘专用运输设备 ( 如吸粉车) 运输，或在除尘点附近初步处理成球， 再运输到其他地点进一步成球或成块处理( 如焙 烧) ． 含水量较大的尘泥易于运输，但如果含水量过 大，则需进行晾晒或压滤处理． 粗粉尘便于运输，但 ·187·
◆188 北京科技大学学报 第33卷 不易成块 炉污泥含铁物相是氧化亚铁、磁铁矿和少量金属铁， 1.3物相分析 同时发现一些碳酸钙；转炉二次尘主要是赤铁矿、磁 1.3.1X射线衍射分析 铁矿和二氧化硅；精炼除尘灰中大部分是碳酸钙和 X射线衍射分析结果如图1所示.电炉灰中含 磁铁矿，还有一些二氧化硅和氧化镁：连铸铁鳞中含 量大量的Fe和Zn元素，主要以铁酸锌(ZnFe2(0,) 铁物相是磁铁矿、氧化亚铁、赤铁矿和金属铁，此外 和磁铁矿(Fe0,)的形式存在，还发现少量SiO2;转 还发现有一些二氧化硅 2500 1200 (b) ·-Fc0 2250 。-ZnFe,0 A-Fe:0. 1080 -Fe,O 2000 ■-Si02 960 ■一CaC0 1750 ◆-Fe 840 1500 720 《) 1250 600 1000 480 750 500 240 250 120 Wdw 10 20 30 40 5060 7080 90 00 20 304050607080 28/ 26/ 3000 1200 y 2700 -Fe,0 -CaCO 1000 2400 -Fe,0 -Fe,0 2100 ■-Si0, -Si02 800 ◆一Mg0 《) 1800 1500 600 1200 900 400 600 200 300 10 0 30 5060 70 80 90 102030 50 60 70 80 20/9 2000 (e) 1800 1600 A-Fe0 1400 ■-Fe,0 ◆-Fe 1200 ★一Si0, 1000 800 600 400 200 10 20 30 0 50 60 7080 90 20/) 图1含铁尘泥的XRD分析.(a)电炉灰；(b)转炉污泥：(c)转炉二次尘：(d)精炼除尘灰：(e)连铸铁鳞 Fig.1 XRD analysis of dusts and sludges.(a)EAF dust:(b)BOF sludge:(c)BOF secondary dust:(d)refining dust:(e)casting millscale 1.3.2扫描电镜分析 结果列于表5. 为了更深入的研究含铁副产品，将粉尘或者铁 电炉灰中均匀分布的白色颗粒矿物主要是铁氧 鳞磨细后在真空下浸入稀释的环氧树脂中制样.当 化物（图2(）一A),基体中有较多块状铁锌化合物 块状尘泥样品被树脂浸透后，取出烘干磨制，再抛 （图2(a)-B)和一些含Ca、Al、Si元素的矿物；转炉 光，然后进行扫描电镜分析如图2所示.能谱分析 污泥中存在大量白色片块状的铁氧化物（图2(b)一
北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 不易成块． 1. 3 物相分析 1. 3. 1 X 射线衍射分析 X 射线衍射分析结果如图 1 所示． 电炉灰中含 量大量的 Fe 和 Zn 元素，主要以铁酸锌( ZnFe2O4 ) 和磁铁矿( Fe3O4 ) 的形式存在，还发现少量 SiO2 ; 转 炉污泥含铁物相是氧化亚铁、磁铁矿和少量金属铁， 同时发现一些碳酸钙; 转炉二次尘主要是赤铁矿、磁 铁矿和二氧化硅; 精炼除尘灰中大部分是碳酸钙和 磁铁矿，还有一些二氧化硅和氧化镁; 连铸铁鳞中含 铁物相是磁铁矿、氧化亚铁、赤铁矿和金属铁，此外 还发现有一些二氧化硅． 图 1 含铁尘泥的 XRD 分析． ( a) 电炉灰; ( b) 转炉污泥; ( c) 转炉二次尘; ( d) 精炼除尘灰; ( e) 连铸铁鳞 Fig． 1 XRD analysis of dusts and sludges. ( a) EAF dust; ( b) BOF sludge; ( c) BOF secondary dust; ( d) refining dust; ( e) casting millscale 1. 3. 2 扫描电镜分析 为了更深入的研究含铁副产品，将粉尘或者铁 鳞磨细后在真空下浸入稀释的环氧树脂中制样． 当 块状尘泥样品被树脂浸透后，取出烘干磨制，再抛 光，然后进行扫描电镜分析如图 2 所示． 能谱分析 结果列于表 5． 电炉灰中均匀分布的白色颗粒矿物主要是铁氧 化物( 图 2( a) --A) ，基体中有较多块状铁锌化合物 ( 图 2( a) --B) 和一些含 Ca、Al、Si 元素的矿物; 转炉 污泥中存在大量白色片块状的铁氧化物( 图 2( b) -- ·188·
增刊1 庄昌凌等：炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 ·189· A),少量金属铁和含Ca、Mg、Zn元素为主的矿物散 尘中的Zn均以铁酸锌形式存在，未见单质Zn或 落在基体中：转炉二次尘中白色颗粒是铁氧化物 ZnO.在粉尘的综合利用中应考虑上述特点. (图2(c)一A),此外还有大小不一的块状Ca、Mg复 2典型钢铁厂炼钢尘泥利用 合矿物（图2(c)-B);精炼灰中含Ca矿物在样品中 大量存在（图2(d)-A和B),并且发现还有Si、Mg、 2.1现状与分析 Al等，铁氧化物较细小（图2(d山）-C),呈零散分布； 无论是电炉流程炼钢还是转炉流程炼钢都会产 连铸铁鳞以白色团状铁氧化物为主（图2(e)一A),， 生大量的粉尘（污泥），这些尘泥具有丰富的Fe,同 含Si、MgAl元素的复合矿物散落在基体（图2(e)一 时含有C、Zn、Ph、Ca等资源，具有较高的利用价值. C)或者附在铁氧化物表面. 这些含铁尘泥由于性质差异较大，所以处理利用方 XRD、扫描电镜及能谱分析均表明：粉尘中Fe 式也不一样.表6为本研究所调研的8家钢厂炼钢 基本以Fe的氧化物或金属铁存在，但在精炼灰中， 粉尘的处理利用状况. 由于CaO含量较高，也有少量Fe以铁酸钙形式存 电炉炼钢过程中产生的电炉灰粒度非常细小， 在，这种复合氧化物中的F0还原比较难；所有粉 粒径范围在0.35~4.0μm,相应的其比表面积大， (a) (c d 口 □B X1g日1aeum 1855BE3 20kU 7X1001661355BEs e 图2炼钢尘泥SEM扫描形貌.(a)电炉灰：(b)转炉污泥：(c)转炉二次尘：(d精炼除尘灰：（©）连铸铁鳞 Fig.2 SEM micrographs of dusts and sludges.a)EAF dust:b)BOF sludge:(c)BOF secondary dust:d)refining dust;e)casting millscale
增刊 1 庄昌凌等: 炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 A) ，少量金属铁和含 Ca、Mg、Zn 元素为主的矿物散 落在基体中; 转炉二次尘中白色颗粒是铁氧化物 ( 图 2( c) --A) ，此外还有大小不一的块状 Ca、Mg 复 合矿物( 图 2( c) --B) ; 精炼灰中含 Ca 矿物在样品中 大量存在( 图 2( d) --A 和 B) ，并且发现还有 Si、Mg、 Al 等，铁氧化物较细小( 图 2( d) --C) ，呈零散分布; 连铸铁鳞以白色团状铁氧化物为主( 图 2( e) --A) ， 含 Si、Mg、Al 元素的复合矿物散落在基体( 图 2( e) -- C) 或者附在铁氧化物表面． XRD、扫描电镜及能谱分析均表明: 粉尘中 Fe 基本以 Fe 的氧化物或金属铁存在，但在精炼灰中， 由于 CaO 含量较高，也有少量 Fe 以铁酸钙形式存 在，这种复合氧化物中的 FeO 还原比较难; 所有粉 尘中的 Zn 均以铁酸锌形式存在，未见单质 Zn 或 ZnO． 在粉尘的综合利用中应考虑上述特点． 2 典型钢铁厂炼钢尘泥利用 2. 1 现状与分析 无论是电炉流程炼钢还是转炉流程炼钢都会产 生大量的粉尘( 污泥) ，这些尘泥具有丰富的 Fe，同 时含有 C、Zn、Pb、Ca 等资源，具有较高的利用价值． 这些含铁尘泥由于性质差异较大，所以处理利用方 式也不一样． 表 6 为本研究所调研的 8 家钢厂炼钢 粉尘的处理利用状况． 电炉炼钢过程中产生的电炉灰粒度非常细小， 粒径范围在0. 35 ～ 4. 0μm，相应的其比表面积大， 图 2 炼钢尘泥 SEM 扫描形貌． ( a) 电炉灰; ( b) 转炉污泥; ( c) 转炉二次尘; ( d) 精炼除尘灰; ( e) 连铸铁鳞 Fig． 2 SEM micrographs of dusts and sludges． ( a) EAF dust; ( b) BOF sludge; ( c) BOF secondary dust; ( d) refining dust; ( e) casting millscale ·189·
·190· 北京科技大学学报 第33卷 表5图2中各点能谱分析（质量分数） Table 5 EDS analysis of the point composition in Fig.2 位置 0 Mg Si Ca Zn Fe (-A 10.81 20.88 一 0.47 0.71 66.22 (a)-B 33.70 20.82 0.56 0.73 0.66 4.57 37.58 (a)-C 21.58 26.56 2.74 5.73 5.46 27.93 3.57 (b)-A 17.08 26.67 2.23 54.01 ()-B 42.51 28.92 0.67 1.18 3.04 20.96 一 1.15 (b)-C 23.60 44.63 15.98 0.98 8.65 2.77 3.20 (c)-A 19.72 20.95 0.75 0.79 2.70 53.65 (c)-B 37.30 29.08 10.67 22.95 (c)-C 48.65 19.85 0.61 2.66 28.23 (d)-A 34.97 36.88 0.98 1.64 25.05 (d山-B 37.52 34.84 3.94 1.34 18.26 一 (d)-C 14.35 28.94 0.87 8.81 1.35 23.12 19.28 (e)-A 20.89 一 一 0.55 一 78.56 (e)-B 27.73 17.79 2.60 一 49.75 (e)-C 51.91 24.28 0.82 3.36 6.50 13.13 注：由于是样品是树脂基体，受此影响能谱分析时C和0含量较高 表6八家典型钢铁厂炼钢过程尘泥处理情况 Table6 Utilization status of dusts and sludges in eight domestic steel plants 类型 收集方式 吨钢粉尘发生量/kg 处理方法 电炉灰 布袋除尘器 12.4-13 外销、提锌处理 转炉灰 静电除尘器 11.9-17 烧结配料、外销 转炉污泥 湿法除尘回收系统 14-34 烧结配料、炼钢造渣剂 精炼除尘灰 布袋除尘器 1.42-3.37 烧结配料、外销 连铸铁鳞 旋流池 0.5-6.15 烧结配料、炼钢氧化剂、外销 达到8.27~29.5m2·g1,表面能高，有利于加工成 尘泥用于烧结配料时难以混匀而且影响烧结透气 球，并且对反应动力学条件有利回.同时含有较高 性)，而将其加工为冷固结球团用于钢厂炼钢化渣 的Fe、Zn元素，其中Zn0为8.92%~15.54%，T℉e 球是较好的方法，目前Harsco金属在宁波钢厂采用 达到41.99%~53.78%，以铁酸锌和磁铁矿的形式 该技术，取得良好的效果. 存在.本研究调研的钢厂中均将电炉灰外销处理. 精炼除尘灰平均粒度是7.48~25.991μm,比 目前采用转底炉处理电炉粉尘正在发展中，能较好 表面积为1.41~4.25m2·g1,具有颗粒细、粘性强 地分离富集锌、铅、钾、钠，得到金属化球团.Harsco 的特点[.含铁品位较低，但其Ca0含量较高，可作 金属通过向电炉中喷吹含锌粉尘，使锌在炉气中富 为钢铁生产碱性原料.因精炼除尘灰吨钢发生量较 集，得到提锌钢厂可采用的锌含量高于30%的原 少，只有1.42~3.37kg,国内对于精炼除尘灰的利 料，该方法也是目前电炉及精炼炉含锌粉尘处理利 用方面的研究很少，调研的大部分钢厂都把精炼除 用的一个新技术. 尘灰和其他工序的尘泥在一起存放和利用. 转炉污泥和尘泥的粒径较细，为5~15μm;含 连铸铁鳞含铁品位是21.74%~68.14%，由于 铁品位48.98%~55.92%，金属铁1.8%~3.45%， 是氧化铁皮和保护残渣的混合体，含保护残渣较多 杂质含量少，其中S为0.08%~0.12%，(Na20+ 的连铸铁鳞杂质含量多，成分复杂，不利于生产高附 K20)<1.8%,可利用价值较高.目前国内钢厂主 加值产品.部分钢铁厂将连铸铁鳞作为生产球团矿 要将其返回烧结工序，个别钢厂将少量尘泥压球用 或者转炉铁皮球的原料.本研究认为连铸铁鳞加工 于炼钢化渣剂，还有部分钢厂将其外销处理.转炉 处理成炼钢化渣球比返回烧结处理效益更高
北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 表 5 图 2 中各点能谱分析( 质量分数) Table 5 EDS analysis of the point composition in Fig． 2 % 位置 C O Mg Al Si Ca Zn Fe ( a) --A 10. 81 20. 88 — — 0. 47 0. 71 — 66. 22 ( a) --B 33. 70 20. 82 0. 56 — 0. 73 0. 66 4. 57 37. 58 ( a) --C 21. 58 26. 56 2. 74 5. 73 5. 46 27. 93 — 3. 57 ( b) --A 17. 08 26. 67 — — — 2. 23 — 54. 01 ( b) --B 42. 51 28. 92 0. 67 1. 18 3. 04 20. 96 — 1. 15 ( b) --C 23. 60 44. 63 15. 98 — 0. 98 8. 65 2. 77 3. 20 ( c) --A 19. 72 20. 95 0. 75 0. 79 2. 70 — — 53. 65 ( c) --B 37. 30 29. 08 10. 67 — — 22. 95 — — ( c) --C 48. 65 19. 85 — — 0. 61 2. 66 — 28. 23 ( d) --A 34. 97 36. 88 0. 98 — 1. 64 25. 05 — — ( d) --B 37. 52 34. 84 3. 94 — 1. 34 18. 26 — — ( d) --C 14. 35 28. 94 0. 87 8. 81 1. 35 23. 12 — 19. 28 ( e) --A 20. 89 — — — 0. 55 — — 78. 56 ( e) --B 27. 73 17. 79 — — 2. 60 — — 49. 75 ( e) --C 51. 91 24. 28 0. 82 3. 36 6. 50 13. 13 — — 注: 由于是样品是树脂基体，受此影响能谱分析时 C 和 O 含量较高． 表 6 八家典型钢铁厂炼钢过程尘泥处理情况 Table 6 Utilization status of dusts and sludges in eight domestic steel plants 类型 收集方式 吨钢粉尘发生量/kg 处理方法 电炉灰 布袋除尘器 12. 4 ～ 13 外销、提锌处理 转炉灰 静电除尘器 11. 9 ～ 17 烧结配料、外销 转炉污泥 湿法除尘回收系统 14 ～ 34 烧结配料、炼钢造渣剂 精炼除尘灰 布袋除尘器 1. 42 ～ 3. 37 烧结配料、外销 连铸铁鳞 旋流池 0. 5 ～ 6. 15 烧结配料、炼钢氧化剂、外销 达到 8. 27 ～ 29. 5 m2 ·g － 1 ，表面能高，有利于加工成 球，并且对反应动力学条件有利［2］． 同时含有较高 的 Fe、Zn 元素，其中 ZnO 为 8. 92% ～ 15. 54% ，TFe 达到 41. 99% ～ 53. 78% ，以铁酸锌和磁铁矿的形式 存在． 本研究调研的钢厂中均将电炉灰外销处理． 目前采用转底炉处理电炉粉尘正在发展中，能较好 地分离富集锌、铅、钾、钠，得到金属化球团． Harsco 金属通过向电炉中喷吹含锌粉尘，使锌在炉气中富 集，得到提锌钢厂可采用的锌含量高于 30% 的原 料，该方法也是目前电炉及精炼炉含锌粉尘处理利 用的一个新技术． 转炉污泥和尘泥的粒径较细，为 5 ～ 15 μm; 含 铁品位 48. 98% ～ 55. 92% ，金属铁 1. 8% ～ 3. 45% ， 杂质含量少，其中 S 为 0. 08% ～ 0. 12% ，( Na2O + K2O) ＜ 1. 8% ，可利用价值较高． 目前国内钢厂主 要将其返回烧结工序，个别钢厂将少量尘泥压球用 于炼钢化渣剂，还有部分钢厂将其外销处理． 转炉 尘泥用于烧结配料时难以混匀而且影响烧结透气 性［3］，而将其加工为冷固结球团用于钢厂炼钢化渣 球是较好的方法，目前 Harsco 金属在宁波钢厂采用 该技术，取得良好的效果． 精炼除尘灰平均粒度是 7. 48 ～ 25. 991 μm，比 表面积为 1. 41 ～ 4. 25 m2 ·g － 1 ，具有颗粒细、粘性强 的特点［4］． 含铁品位较低，但其 CaO 含量较高，可作 为钢铁生产碱性原料． 因精炼除尘灰吨钢发生量较 少，只有 1. 42 ～ 3. 37 kg，国内对于精炼除尘灰的利 用方面的研究很少，调研的大部分钢厂都把精炼除 尘灰和其他工序的尘泥在一起存放和利用． 连铸铁鳞含铁品位是 21. 74% ～ 68. 14% ，由于 是氧化铁皮和保护残渣的混合体，含保护残渣较多 的连铸铁鳞杂质含量多，成分复杂，不利于生产高附 加值产品． 部分钢铁厂将连铸铁鳞作为生产球团矿 或者转炉铁皮球的原料． 本研究认为连铸铁鳞加工 处理成炼钢化渣球比返回烧结处理效益更高． ·190·
增刊1 庄昌凌等：炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 ·191· 2.2利用建议 高炉生产或用于生产铁粉和磁性材料. 炼钢含铁尘泥的综合利用受到了钢铁厂的广泛 3结论 重视，根据近年来的发展趋势，笔者认为未来钢铁厂 的含铁尘泥将向管理资源化，处理高效化，利用高附 (1)钢铁厂炼钢过程产生的尘泥含有较高的 加值化的方向发展. 铁、钙、锌等资源，可在钢铁生产中循环使用，或富集 2.2.1管理资源化 提取.其中电炉灰含铁品位在41.99%~53.78%， 含铁尘泥在传统的观念中是作为固体废弃物进 Zn0达到8.92%~15.54%；转炉污泥含铁品位为 行管理，钢铁厂习惯将转炉二次尘、精炼粉尘，以及 48.98%~55.92%;精炼除尘灰相对其他粉尘含铁 卸料除尘灰等混合堆放，变成难以分选，难以利用的 品位较低，但Ca0含量较高，最高能达到64.14%； 废物.这种传统方式的尘泥管理方式，并未考虑尘 连铸铁鳞含铁品位为21.74%~68.14% 泥的特性，导致尘泥成分随意波动以及人为污染，给 (2)不同工序产生的粉尘的粒度、比表面积、水 后面的尘泥处理利用环节带来了很多困难和麻 分等物性差异较大，在储运和加工处理过程中应综 烦，例如电炉灰作为含锌粉尘通常会用来提取其 合考虑这些因素. 中的Zn资源，粉尘中的Zn含量越高越有利于资源 (3)炼钢灰尘中铁主要以磁铁矿、赤铁矿、氧化 的提取，然而钢厂传统将电炉灰和精炼灰放在一起 亚铁、少量金属铁及铁酸钙形式存在，其中磁铁矿和 堆放管理，降低了粉尘中Z的含量，使提取难度升 铁酸钙较难还原；Zn以铁酸锌存在，而非金属Zn或 高，造成了经济的损失.因此，钢铁厂炼钢尘泥应该 ZnO.不同的相存在方式对铁和Zn处理利用存在显 被当成一种资源，按照化学成分、物理性质分类管 著影响 理，同时考虑到尘泥的利用方向，避免在回收管理环 (4)八家钢铁厂炼钢过程产生的粉尘用于外售 节造成污染和浪费. 的比例较大，部分用作烧结配料，少量用于炼钢造渣 2.2.2处理高效化 剂，利用层次较低，需进行高效利用工艺技术的 钢铁厂生产过程产生的大量含铁尘泥，这些尘 研究 泥的化学成分和物理性质差异较大.单一的处理方 式已经不适合处理所有尘泥，只有根据尘泥的性质， 参考文献 分类处理，才能较好地处理和利用这些尘泥.目前 大多数钢厂将钢铁尘泥采用直接加入烧结配料的方 [1]She X F.Xue Q G.Dong JJ,et al.Study on basic properties of 式进行处理，这种方式在一定程度上实现了尘泥资 typical industrial dust from iron and steel plant and analysis of its utilization.Chin Process Eng,2009,9(Suppl 1):7 源的回收利用，但是由于尘泥粒度、含水量、有害元 (佘雪峰，薛庆国，董杰吉，等.钢铁厂典型粉尘的基本物性与 素含量的影响，给烧结生产带来了一系列的问题，比 利用途径分析.过程工程学报，2009,9（增刊1）：7) 如尘泥利用率不高、烧结透气性变差、生产波动大、 [2] Yang H.Recycle EAF Dust Include Zinc and Optimize of Techno- 有害元素循环富集等等6.本研究认为炼钢粉尘高 logic Parameters [Dissertation].Chongqing:Chongqing Universi- 效利用应遵循“首先考虑炼钢工序回收利用，尽量 y,2007:11 (杨辉.含锌电炉粉尘处理及工艺参数优化[学位论文].重 减少在炼铁工序处理利用”的原则 庆：重庆大学，2007：11) 2.2.3利用高附加值化 [3]Shi L.Chen R H,Wang R Y.Study of present utilization state and 国内对含铁尘泥的高附加值利用还处于实验室 development trend of iron-containing sludge&dust in iron&steel 研究以及半工业化阶段，但是含铁尘泥作为一种资 industry.Chin Resour Compr Util,2008.26(2):12 源，其价值利用最大化是下一步处理利用的方向. (石磊，陈荣欢，王如意.钢铁工业含铁尘泥的资源化利用现 状与发展方向.中国资源综合利用，2008,26(2)：12) 炼钢过程产生的转炉尘泥传统中用于烧结配料，但 [4]Li Y J,Liu H.Wang C G.et al.Arrestment of ladle fumace fume. 是也可以通过磁选富集、除杂改性等手段得到多种 JZhejiang Metall,2009(3):45 粉末冶金制品，还可以作为原料生产氧化铁红、还原 (李叶军，刘洪，王春根，等.转炉LF精炼炉烟气治理.浙江冶 铁粉、氯化铁、聚合硫酸铁等；电炉灰作为原料生产 金，2009(3)：45) 增碳造渣剂代替部分生铁用于电炉炼钢，而且可以 [5]Liu B C.Wei G.Shen F M.et al.Comprehensive utilization and 达到对粉尘减量富集的效果].连铸铁鳞成分较为 management of dust and sludge as resource in iron and steel plants.J Mater Metall,2006,5(3):231 复杂，有研究人员[⑧劉提出将连铸铁鳞分离成较纯的 (刘百臣，魏国，沈峰满，等。钢铁厂尘泥资源化管理与利用 氧化铁皮与保护渣残渣，分离出的氧化铁皮可用于 材料与冶金学报，2006,5(3)：231)
增刊 1 庄昌凌等: 炼钢过程含铁尘泥的基本物性与综合利用 2. 2 利用建议 炼钢含铁尘泥的综合利用受到了钢铁厂的广泛 重视，根据近年来的发展趋势，笔者认为未来钢铁厂 的含铁尘泥将向管理资源化，处理高效化，利用高附 加值化的方向发展． 2. 2. 1 管理资源化 含铁尘泥在传统的观念中是作为固体废弃物进 行管理，钢铁厂习惯将转炉二次尘、精炼粉尘，以及 卸料除尘灰等混合堆放，变成难以分选，难以利用的 废物． 这种传统方式的尘泥管理方式，并未考虑尘 泥的特性，导致尘泥成分随意波动以及人为污染，给 后面的尘泥处理利用环节带来了很多困难和麻 烦［5］，例如电炉灰作为含锌粉尘通常会用来提取其 中的 Zn 资源，粉尘中的 Zn 含量越高越有利于资源 的提取，然而钢厂传统将电炉灰和精炼灰放在一起 堆放管理，降低了粉尘中 Zn 的含量，使提取难度升 高，造成了经济的损失． 因此，钢铁厂炼钢尘泥应该 被当成一种资源，按照化学成分、物理性质分类管 理，同时考虑到尘泥的利用方向，避免在回收管理环 节造成污染和浪费． 2. 2. 2 处理高效化 钢铁厂生产过程产生的大量含铁尘泥，这些尘 泥的化学成分和物理性质差异较大． 单一的处理方 式已经不适合处理所有尘泥，只有根据尘泥的性质， 分类处理，才能较好地处理和利用这些尘泥． 目前 大多数钢厂将钢铁尘泥采用直接加入烧结配料的方 式进行处理，这种方式在一定程度上实现了尘泥资 源的回收利用，但是由于尘泥粒度、含水量、有害元 素含量的影响，给烧结生产带来了一系列的问题，比 如尘泥利用率不高、烧结透气性变差、生产波动大、 有害元素循环富集等等［6］． 本研究认为炼钢粉尘高 效利用应遵循“首先考虑炼钢工序回收利用，尽量 减少在炼铁工序处理利用”的原则． 2. 2. 3 利用高附加值化 国内对含铁尘泥的高附加值利用还处于实验室 研究以及半工业化阶段，但是含铁尘泥作为一种资 源，其价值利用最大化是下一步处理利用的方向． 炼钢过程产生的转炉尘泥传统中用于烧结配料，但 是也可以通过磁选富集、除杂改性等手段得到多种 粉末冶金制品，还可以作为原料生产氧化铁红、还原 铁粉、氯化铁、聚合硫酸铁等; 电炉灰作为原料生产 增碳造渣剂代替部分生铁用于电炉炼钢，而且可以 达到对粉尘减量富集的效果［7］． 连铸铁鳞成分较为 复杂，有研究人员［8］提出将连铸铁鳞分离成较纯的 氧化铁皮与保护渣残渣，分离出的氧化铁皮可用于 高炉生产或用于生产铁粉和磁性材料． 3 结论 ( 1) 钢铁厂炼钢过程产生的尘泥含有较高的 铁、钙、锌等资源，可在钢铁生产中循环使用，或富集 提取． 其中电炉灰含铁品位在 41. 99% ～ 53. 78% ， ZnO 达到 8. 92% ～ 15. 54% ; 转炉污泥含铁品位为 48. 98% ～ 55. 92% ; 精炼除尘灰相对其他粉尘含铁 品位较低，但 CaO 含量较高，最高能达到 64. 14% ; 连铸铁鳞含铁品位为 21. 74% ～ 68. 14% ． ( 2) 不同工序产生的粉尘的粒度、比表面积、水 分等物性差异较大，在储运和加工处理过程中应综 合考虑这些因素． ( 3) 炼钢灰尘中铁主要以磁铁矿、赤铁矿、氧化 亚铁、少量金属铁及铁酸钙形式存在，其中磁铁矿和 铁酸钙较难还原; Zn 以铁酸锌存在，而非金属 Zn 或 ZnO． 不同的相存在方式对铁和 Zn 处理利用存在显 著影响． ( 4) 八家钢铁厂炼钢过程产生的粉尘用于外售 的比例较大，部分用作烧结配料，少量用于炼钢造渣 剂，利用层次较低，需进行高效利用工艺技术的 研究． 参 考 文 献 ［1］ She X F，Xue Q G，Dong J J，et al． Study on basic properties of typical industrial dust from iron and steel plant and analysis of its utilization． Chin J Process Eng，2009，9( Suppl 1) : 7 ( 佘雪峰，薛庆国，董杰吉，等． 钢铁厂典型粉尘的基本物性与 利用途径分析． 过程工程学报，2009，9( 增刊 1) : 7) ［2］ Yang H． Recycle EAF Dust Include Zinc and Optimize of Technologic Parameters ［Dissertation］． Chongqing: Chongqing University，2007: 11 ( 杨辉． 含锌电炉粉尘处理及工艺参数优化［学位论文］． 重 庆: 重庆大学，2007: 11) ［3］ Shi L，Chen R H，Wang R Y． Study of present utilization state and development trend of iron-containing sludge ＆ dust in iron ＆ steel industry． Chin Resour Compr Util，2008，26( 2) : 12 ( 石磊，陈荣欢，王如意． 钢铁工业含铁尘泥的资源化利用现 状与发展方向． 中国资源综合利用，2008，26( 2) : 12) ［4］ Li Y J，Liu H，Wang C G，et al． Arrestment of ladle furnace fume． J Zhejiang Metall，2009( 3) : 45 ( 李叶军，刘洪，王春根，等． 转炉 LF 精炼炉烟气治理． 浙江冶 金，2009( 3) : 45) ［5］ Liu B C，Wei G，Shen F M，et al． Comprehensive utilization and management of dust and sludge as resource in iron and steel plants． J Mater Metall，2006，5( 3) : 231 ( 刘百臣，魏国，沈峰满，等． 钢铁厂尘泥资源化管理与利用． 材料与冶金学报，2006，5( 3) : 231) ·191·
◆192 北京科技大学学报 第33卷 [6]Liao H Q.Bao X J.Yu G W,et al.Technology and its clew for steel works.Steelmaking,2002,18(5):50 high efficiency cyclic utilization of dust mud with iron content in i- （王涛.国外钢厂含锌粉尘的循环利用.炼钢，2002,18(5)： ron and steel processing//Proceedings of China Iron Steel Annu- 50) al Meeting,Beijing,2007 [8]Wan E T,Li M Y,Zou M J,et al.Separation and comprehensive (廖洪强，包向军，余广炜，等.钢铁治金含铁尘泥高效循环利 utilization of continuous casting scale slag.Wuhan Iron Steel Corp 用技术思路与工艺集成/2007中国钢铁年会论文集，北京， Technol..2009.47(4):4 2007) (万恩同，李慕耘，邹明金，等.连铸铁皮渣的分离与综合利用 [7]Wang T.Circulation and reutilization of zine laden dust in foreign 研究.武钢技术，2009,47(4)：4)
北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 ［6］ Liao H Q，Bao X J，Yu G W，et al． Technology and its clew for high efficiency cyclic utilization of dust mud with iron content in iron and steel processing / /Proceedings of China Iron ＆ Steel Annual Meeting，Beijing，2007 ( 廖洪强，包向军，余广炜，等． 钢铁冶金含铁尘泥高效循环利 用技术思路与工艺集成/ /2007 中国钢铁年会论文集，北京， 2007) ［7］ Wang T． Circulation and reutilization of zinc laden dust in foreign steel works． Steelmaking，2002，18( 5) : 50 ( 王涛． 国外钢厂含锌粉尘的循环利用． 炼钢，2002，18 ( 5) : 50) ［8］ Wan E T，Li M Y，Zou M J，et al． Separation and comprehensive utilization of continuous casting scale slag． Wuhan Iron Steel Corp Technol，2009，47( 4) : 4 ( 万恩同，李慕耘，邹明金，等． 连铸铁皮渣的分离与综合利用 研究． 武钢技术，2009，47( 4) : 4) ·192·
