电炉环保处理除尘灰的工业实践摘要：本文研究了马钢特钢110吨电炉采用料篮加入方式直接回用电炉除尘灰的一种除尘灰环保绿色处置方式。
通过优化电炉冶炼操作实现回用不同除尘灰量的操作模式，分析直接回用除尘灰后对电炉终点钢水成分及电炉成本等的影响，分析了除尘灰中Zn等元素含量及灰量的变化，完成除尘灰中锌的富集和除尘灰外排减量的目标。
关键字：除尘灰；电炉回用；工业实践1. 前言电炉在生产过程中会产生大量的除尘灰，电炉除尘灰中因含有Pb等元素，被国家列入危废品，但除尘灰中含有一定量的Zn和Fe元素，具有较高的回收利用价值。
目前电炉除尘灰的主要处理方式有：高炉喷吹、压球、转底炉回用等[1] [2]。
高炉回用除尘灰后，由于除尘灰中含有Zn，会造成高炉结瘤，影响高炉顺行[3]；压球工艺增加了电炉除尘灰的处理成本[4]。
马钢特钢110吨电炉吨钢排灰量为13.5kg/吨钢，日产除尘灰量约35吨。
马钢转底炉维持在每天处理15吨电炉灰，尚存在每天20吨新增除尘灰没有去向，无法及时有效处理，除尘灰堆积在室内仓库，造成了极大的环境污染和资源浪费。
自2018年9月马钢特钢公司采用除尘灰通过废钢料篮直接加入电炉中进行回用的攻关和工业实践，实现除尘灰的内部处置平衡，减少了电炉除尘灰的外排量，并实现除尘灰中Zn的富集。
2. 电炉回用除尘灰方案2.1 电炉除尘灰的成分对电炉除尘灰进行取样分析，其成分见表1所示。
表1 电炉除尘灰成分成分TFe SiO2CaO Al2O3MgO Pb P Zn S含量41.09 3.80 8.66 1.13 4.65 0.36 0.29 10.42 0.51 2.2 试验方案2.2.1电炉回用除尘灰的方式电炉回用除尘灰的方式直接在废钢料篮中加入除尘灰来实现。
首先，在电炉除尘系统放灰收集处装入吨袋，后运送至废钢车间，并通过料篮和废钢一同加入到电炉炉内。
吨袋除尘灰加入到料篮的中上部，并避开电炉电极位置。
图1 电炉回用除尘灰流程图2.2.2除尘灰的回用量制订了三种不同用量的试用方案，具体回用量见表2所示。
表2 除尘灰的回用量试验进度除尘灰回用量(kg/t)方案一7.9方案二15.8方案三23.83. 电炉回用除尘灰工业试验结果及分析3.1电炉回用除尘灰后工艺操作的优化由于除尘灰中含有大量的固态养氧，在加入到电炉后，可以减少电炉的供氧量，且除尘灰中的TFe含量能达到35%以上，有利于电炉的化渣操作，在生产过程中发现，电炉初期会出现炉渣较稀的情况，渣中TFe含量达到了30%以上，后经调整石灰加入时间和重量，采用前期不放渣操作，电炉炉渣得到改善。
除尘灰在加入到电炉后，Zn会和铁水中的C发生还原反应，此过程为吸热反应，此时需要加大供电量来补充这部分的热量，导致了电炉电耗相应增加，为了达到供电和供氧的平衡，电炉操作上调整了供电时间，废钢加完后立即供电。
以铁水温度1320℃，C含量4.7%，Si含量0.40%作为入炉铁水条件，不同铁水比条件下加入不同量的除尘灰后，对电炉冶炼工艺进行调整，具体电炉冶炼工艺如图6所示。
通过电炉的工艺调整，马钢110t电炉可以实现吨钢直接回用23.8kg除尘灰。
根据电炉除尘灰的产出和回用量进行计算，可实现电炉除尘灰的全量回收利用，减少了电炉除尘灰的外排量。
图3 电炉回用不同量除尘灰冶炼标准3.2电炉回用除尘灰对电炉终点成分的影响电炉加入除尘灰后对电炉生产工艺产生一定的影响，图2所示为除尘灰对电炉冶炼吨钢电耗的影响。
可以看出电炉吨钢电耗187~234kwh/t，随着除尘灰回用量的增加，电炉电耗持续升高。
表3所示为给出了除尘灰回用的不同阶段钢水终点成分。
可以看出，随着电炉灰的持续回用，钢水中S含量有升高趋势，但通过LF脱硫仍能达到控制要求；此外，钢水中的P和Pb含量均能满足工艺要求。
试验阶段 /周折算后成本增加 /元图2电炉灰回用对电炉电耗的影响表3 电炉灰回用对钢水终点成分的影响试验阶段（周）终点成分S （%） C （%） P （%）Pb （%） 1 0.020-0.030 >0.08 / 0.0005-0.0020 2 0.020-0.030 >0.08(90%） <0.008(98.9%) 0.0005-0.0020 3 0.020-0.030 >0.08(93%） <0.01 (95.2%） 0.0005-0.0015 4 0.020-0.030 >0.08(90%） <0.01 (99%） 0.0005-0.0015 5 0.020-0.030 >0.08(80.4%） <0.01 (97.8%） 0-0.0015 6 0.025-0.035 >0.08(96.8%） <0.01 (99.3%）0-0.0015 7 0.020-0.030 >0.08(97%） <0.01 0.0005-0.0015 8 0.01-0.035 >0.08(88.7%) <0.01 0.0005-0.0015 9 0.015-0.045 >0.08(90.6%) <0.01 (98.3%)0.0005-0.0015 10 0.015-0.035 >0.08(91.2%) <0.01 0.0005-0.0010 11 0.015-0.04 >0.08(79.14%) <0.01 0.0002-0.0014 12 0.015-0.035 >0.08(85.7%) <0.01 0-0.0015 13 0.015-0.035 >0.08(88.5%) <0.01 0.0005-0.0030 14 0.015-0.030 >0.08(88.5%) <0.01 0-0.0020 150.015-0.035>0.08(88.5%)<0.010-0.00153.3电炉回用除尘灰后对电炉成本的影响电炉回用除尘灰后，电炉电耗、渣料消耗、电极消耗、喷吹碳粉消耗、除尘电耗均有所增加，以2018年11月电炉生产成本统计，吨钢回用13.67kg 除尘灰后电炉成本统计见表4所示：表4 电炉吨钢回用13.67kg除尘灰后成本统计项目单位消耗差值时间/ 1-8月11月/ 除尘灰用量kg/t 0 13.67 +13.67 铁水比% 52.2 52.6 +0.4 钢铁料消耗kg/t 1092 1086 -6 电耗kWh/t 195 225 +30氧耗Nm3/t 34 30 -4 渣料消耗kg/t 38 44 +6喷吹碳粉kg/t 0.7 1.7 +1钢铁料成本元/t 2597 2583 -14能耗成本元/t 143 160 +17电极成本元/t 125 138 +13辅料成本元/t 25 32 +7除尘电耗成本元/t 19 25 +6综合成本元/t 2909 2938 +29表4中的统计数据显示，电炉吨钢回用13.67kg除尘灰后，吨钢冶炼成本增加29元，不计电炉钢铁料消耗对成本影响，电炉吨钢冶炼成本增加42元，电炉处理1公斤除尘灰的成本约为3.07元。
3.4电炉回用除尘灰后除尘灰中Zn含量及灰量的影响对电炉回用除尘灰后新产出的除尘灰进行成分跟踪，除尘灰中Zn含量的变化见图4所示：图4电炉除尘灰中Zn含量变化从图中除尘灰的Zn含量变化可以看出，电炉除尘灰初始Zn含量为10%左右，前期电炉吨钢回用7.9kg除尘灰，电炉除尘灰的Zn含量开始出现富集，Zn含量最高能达到15.41%，9月4日以后电炉吨钢回用15.8kg除尘灰，至9月7日，除尘灰中的Zn含量开始增加明显，随着除尘灰的循环使用，除尘灰中的Zn含量在9月12达到了20%以上，后期的除尘灰灰中Zn 含量均控制在20%左右。
9月14日开始吨钢回用23.8kg除尘灰，Zn的含量最高能达到22%。
9月17日生产低碱度钢，电炉多炉次未加除尘灰，9月18日除尘灰中的Zn含量明显降低，含量为16.45%。
试验结果表明：通过电炉回用除尘灰，可以实现除尘灰中Zn的富集，除尘灰中Zn含量可稳定达到20%以上。
表4 不同回用量电炉除尘灰量统计吨钢回用除尘灰量（kg/t）电炉平均每天用量（吨/天）电炉除尘灰产生量（吨/天）每天须外排灰量（吨/天）外排电炉灰Zn含量（%）0 0 33.8 33.8 107.9 13.2 37.2 24 10~15.4115.8 26.4 42.9 16.5 10~22.0423.8 39.6 56.2 16.6 10~38.01通过对电炉除尘灰的放灰量和使用量对比后发现，电炉回用不同量除尘灰后，每天需外排的除尘灰量大幅减少，配合马钢现有转底炉的处置能力，可实现电炉除尘灰全量内部处置。
3.5电炉回用除尘灰后对除尘系统的影响由于除尘灰为粉状颗粒物，电炉料篮加料过程中烟气增大；除尘灰加入到炉内后，在兑铁水过程中，铁水中的C与除尘灰Zn、O等元素发生化学反应，导致电炉冶炼前期狗屋出现烟气外溢现象。
电炉检修期间，对电炉一次除尘管路进行检查时发现，电炉回用除尘灰后除尘管路积灰增加，电炉除尘系统压力增加。
4. 电炉回用除尘灰仍存在的问题马钢110T电炉已实现电炉除尘灰的全量回用，减少电炉除尘灰的外排量，但在生产过程中仍存在以下问题：（1）回用除尘灰后，除尘灰系统的压力增加，电炉除尘系统的放灰量增加，且电炉除尘的除尘效果明显变差，除尘管道中积灰现象严重；（2）由于除尘灰的加入，电炉的电耗和电极消耗增加，导致电炉冶炼成本增加；（3）除尘灰加入后对电炉终点成分进行跟踪后发现，电炉终点S含量增加，对后续精炼工艺增加负担。
5. 结论（1）电炉除尘灰可以直接通过电炉进行回用，钢水成分在可控范围内；（2）马钢110t电炉制定了55%铁水比条件下回用不同量除尘灰的冶炼作业标准，除尘灰吨钢回用量达到23.8kg，实现了电炉灰全量回用和除尘灰中Zn含量的富集；（3）电炉回用除尘灰后电炉的电耗增加，导致电炉冶炼成本的增加。
参考文献[1] 许亚华. 电炉粉尘的处理和综合利用[J]. 钢铁, 1996, 031(006):66-69.[2]彭兵, 张传福, 彭及. 电弧炉炼钢粉尘的固化处理[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2000(02):33-35.[3] 臧疆文, 李涛, 关翔. 八钢电炉除尘灰造球循环利用研究[J]. 新疆钢铁, 2008, 000(003):22-24.[4] 谭宇佳, 郭宇峰, 姜涛. 含锌电炉粉尘处理工艺现状及发展[J]. 矿产综合利用, 2017, 000(003):44-50.。