马钢转炉污泥循环利用方法的研究

马钢转炉污泥循环利用方法的研究

苏允隆金俊 刘自民

(马鞍山钢铁股份有限公司)

摘 要 马钢自2002年来通过技术创新，分别开发了针对低、中、高三种不同浓度的转炉污泥循环利用方法，形成了具有马钢自主知识产权的多层次、多方法的转炉污泥循环利用综合系列技术。2007年7月，马钢所有钢厂的转炉污泥均实现了内部的循环利用，既利用了宝贵的含铁资源，又减轻了对环境的污染，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词 转炉污泥 烧结 循环利用 工艺

1 引言

马钢于200 1年9月23日投运了转炉煤气OG法除尘系统，但OG系统的产物——转炉污泥的利用成为企业面临的新问题。为此，马钢技术中心自2002年起开展了对一钢轧的高浓度转炉污泥配人烧结混匀系统的研究，在工业生产成功的基础上，于2004～2007年先后开展了针对三钢轧的中等浓度转炉污泥喷浆进烧结系统以及四钢轧、二钢轧低浓度转炉污泥管道输送后经离心脱水喷浆进烧结系统的研究，截至2007年7月，马钢所有钢厂的转炉污泥实现了内部的循环利用。

2 马钢转炉污泥循环利用方向的选择

目前，国内外转炉污泥循环利用的方向主要有三种：作为烧结原料，生产冷固球团，生产金属化球团。三种类型工艺的优、缺点和应用情况见表1。

经综合考虑，马钢确定了把转炉污泥作为烧结原料循环利用。鉴于目前用于烧结中存在系统稳定性差、雨季处理量受限且污染环境等问题，在研发中予以持续改进。

3 马钢三种转炉污泥循环利用技术的开发

3．1 高浓度转炉污泥对辊打碎后直接配入

烧结混匀造堆系统

该系统旨在解决马钢第一钢轧总厂高浓度转炉污泥的循环利用问题。

马钢一钢轧转炉污泥产生量约1．8万t／a(干量)，处理系统设计时采用了带式压滤机脱水，脱出的泥饼含水为35％左右，－200目占94．2％，其品位在42％～46％之间，FeO含量高达50％。随着转炉及除尘工况的变化，化学成分总体波动较大。

(1)高浓度污泥直接配加技术难点。转炉污泥由于粒度细、粘性大、自成球性强等特点，在污泥直接配加方式中易出现粘堵输送系统、配料不畅、不易与拌和料混匀等问题，从而导致烧结时料层透气性变差，出现烧不透、机尾粉尘大、返粉高的情况。

(2)高浓度污泥直接配加方案设计及工艺流程。针对高浓度转炉污泥的特点及其直接配加所存在的问题，提出了采用大倾角、宽下底、小容积的受料仓，加特种定量给料装置和对辊打碎装置，实现了高浓度转炉污泥直接在烧结混匀矿中的高效均匀配加。

(3)高浓度转炉污泥直接配加后对烧结混匀矿质量影响分析^[1]。针对一铁混匀造堆原料成分波动大的特点，为评判高浓度转炉污泥参与造堆后对混匀矿质量的影响，本分析数据以该厂未配加污泥时的35～39堆(3月份造堆)为基准期；以正常配加污泥后的40～43堆(4月份造堆)为试验期进行对比分析(见表2)。由表2可知，试验期比基准期TFe、SiO₂标准偏差均有所降低，可见高浓度污泥直接配人混匀矿后，并没有增加混匀矿质量的波动性，也进一步说明了马钢高浓度污泥配加系统的稳定性和污泥配加的均匀性。

3．2 中、高浓度转炉污泥烧结喷浆系统

该系统旨在解决马钢第三钢轧总厂中等浓度的转炉污泥循环利用问题。

马钢第三钢轧总厂产转炉污泥干量约3．5万t／a，采用带式真空吸滤机脱水，其污泥的基本物化性能与－钢轧污泥相比，TFe高11．11个百分点，―200目粒度含量低6个百分点。经水析法测定三钢轧污泥浆的粒度平均在3．56μm。该厂污泥呈碱性，pH值在10．5～1 2．6之间。

(1)中、高浓度转炉污泥烧结喷浆技术难点。一是污泥合适的输送泵选择。目前使用的污泥输送泵中，泥浆泵、渣浆泵使用寿命较短；而隔膜泵能较好满足要求，但价格昂贵，运行成本高，占地面积较大。二是污泥输送“经济浓度”、“临界流速”的确定。三是中、高浓度污泥喷头的选择。

(2)中、高浓度污泥喷浆方案设计及工艺流程。针对目前国内转炉污泥低浓度喷浆存在的处理量小、喷孔易堵塞的问题，马钢结合自身生产的实际情况，提出了自主研制动力喷洒头、选择高性价比的污泥输送泵，把三钢轧中等浓度的转炉污泥在不兑水或仅兑少量水的情况下直接喷浆至马钢二铁总厂300 m²烧结一次混合机的设计方案。该系统工艺流程为如图2所示。

(3)中、高浓度污泥喷浆对烧结生产的影响分

析^[2]。马钢中、高浓度转炉污泥烧结喷浆系统于2006年6月5日在二铁烧结系统试用，试验期间烧结利用系数提高了0．01 t／(m2·h)，固体燃耗下降了2．03 kg／t，烧结矿成品率、合格率略有提高(见表3)，其结果与在实验室烧结杯实验结论趋势一致。

3．3 低浓度转炉污泥长距离管道输送，中、高浓度喷浆系统

该系统集成了转炉污泥低浓度、长距离输送技术和马钢二铁中、高浓度转炉污泥烧结喷浆技术，旨在解决马钢第四和第二钢轧总厂低浓度转炉污泥的循环利用问题。

马钢第四和第二钢轧总厂年产生转炉污泥干量约7．0万t／a，其中第二钢轧厂约产生2．5万t／a。由于无污泥脱水设备，长年以来该厂污泥没有得到有效处理；四钢轧约产生4．5万t／a。

(1)低浓度转炉污泥长距离管道输送及喷浆技术难点。一是低浓度转炉污泥长距离管道输送技术，二是能宽幅调节污泥脱水浓度的脱水设备选择。

(2)转炉污泥低浓度长距离管道输送，中、高浓度喷浆方案设计及工艺流程。结合马钢二铁转炉污泥烧结喷浆系统成功应用的经验，考虑到马钢二钢轧、四钢轧离污泥使用地距离较远及马钢新区建设对环保提出了更高的标准和要求，研究开发了“低浓度长距离管道输送，中、高浓度污泥喷浆工艺”，即把第二钢轧、四钢轧OG法除尘系统的污水从厂区直接低浓度输送至污泥使用地(距离6km)，在污泥使用地经离心脱水后进行中、高浓度烧结喷浆，该工艺流程见图3 。

(3)工业应用。该污泥利用系统于2007年5月21日进行试用以来，曾分别进行了30％～70％不同污泥浓度配加效果工业应用对比试验，后从最佳综合成本考虑，该系统污泥的配加浓度基本确定在30％～45％。

4 马钢转炉污泥循环利用系统特点

马钢自主开发的转炉污泥循环利用系统具有以下特点：

(1)单系统处理量大。马钢转炉污泥利用系统处理能力最小不低于18000 t／a，最高达到了80000 t／a，且系统能力仍有富余。

(2)投资省。马钢目前三种不同转炉污泥利用系统总投资为2500万元，年可处理污泥干量12．8万t，污泥处理单位投资成本仅为195元／t。

(3)系统针对性强。马钢针对低、中、高三种不同浓度的转炉污泥分别开发了三套对应的利用系统，已形成了转炉污泥循环利用系列技术。

(4)系统稳定性好。马钢三套转炉污泥利用系统自投用以来，一直跟随生产主系统保持稳定运行。最长的一套利用系统目前已稳定运行了接近5年。

(5)效益大。马钢的转炉污泥曾一度作为废物抛弃，既浪费了宝贵的含铁资源，又污染了环境。马钢各污泥利用系统先后建成投用后，每年仅降低烧结原料成本就超过了5000万元。

5 投资及效益

马钢转炉污泥循环利用系统总投资约为2500万元，其中一铁高浓度转炉污泥直接配人烧结混匀系统投资180万元，二铁中、高浓度转炉污泥喷浆系统投资318万元，三铁转炉污泥低浓度长距离管道输送，中、高浓度喷浆系统投资2000万元。截至2007年1 2月，三套系统已累计利用污泥量约13．2万t，扣除投资及运行成本，每年降低烧结原料成本达5427万元(见表4)。