丁雁翔 佟研 张雷忠 孙爱东
（建龙阿城钢铁有限公司，黑龙江 哈尔滨 150300）
摘 要：建龙阿钢年产高炉渣54.3万吨、钢渣16.6万吨、含铁尘泥9.2万吨。目前高炉渣采用底滤法处理，钢渣采用热闷坑法处理并磁选回收金属铁，低锌除尘灰通过配料或压球工艺实现厂内循环。针对含锌除尘灰因碱金属富集无法直接返烧结利用的问题，需引入火法富集工艺加以处置，以补齐固废处理短板，推动实现“固废不出厂”目标。
关键词：钢铁固废；含铁尘泥；资源化利用；碱金属富集；固废不出厂
1 钢铁工业固废概述
钢铁工业长流程涉及球团、烧结、高炉冶炼、转炉冶炼、精炼、连铸、轧钢等多个工序，各工序均会产生固体废物。钢铁厂固废主要包括高炉渣、转炉渣、含铁尘泥三大类。目前，建龙阿钢年产高炉渣54.3万吨，钢渣16.6万吨，含铁尘泥9.2万吨。
在钢铁冶金行业，“固废是放错位置的资源”已成为推动绿色发展的核心共识。长期以来，高炉渣、钢渣、含铁尘泥等大宗固废不仅占用土地、存在环境隐患，更造成铁、碳、钙等有价资源的严重流失。为此，行业正从传统的“末端治理”模式，向“源头减量、过程控制与资源化利用”并重的综合治理新范式转型。通过最大限度将固废转化为二次资源，既可降低环境风险，又能提升经济效益，从而推动钢铁工业向循环经济模式迈进。
2 阿钢固废处理技术应用现状
2.1 高炉渣
高炉渣是高炉炼铁过程中，由矿石脉石、燃料灰分及熔剂等共同熔融形成的硅酸盐、硅铝酸盐类熔渣。高炉吨铁出渣量一般为35%~42%，即每冶炼1吨铁水产渣350~420kg。水淬渣的主要成分为氧化钙、二氧化硅、氧化镁、氧化铝等。
高炉渣处理是将高温熔渣通过遇水急冷或机械与水联合作用下急冷，获得粒状矿渣（水渣）。阿钢高炉渣处理采用底滤法：高温熔渣由熔渣沟流入冲渣沟，经高速冲渣水流快速淬冷、粒化后，沿水渣沟流入过滤池进行渣水分离。过滤池设有反冲洗系统，可对内滤层定期进行反冲洗。
图1 底滤法工艺流程图
2.2 钢渣
钢渣是转炉冶炼过程中，由金属原料中的杂质与炼钢添加剂、被侵蚀炉衬材料等反应生成的硅酸盐、铁酸盐类熔渣。吨钢出渣量一般为10%~15%，即每冶炼1吨钢水产渣100~150kg。阿钢年产钢渣约17万吨。
钢渣一次处理工艺主要有热泼法、热闷坑法（上打水/下打水）、有压热闷法、风淬法、水淬法、滚筒法等。阿钢钢渣一次处理采用热闷坑法（上部打水）：将200~1650℃的钢渣分批倒入热闷池，加盖后打水热闷，钢渣与水反应消解并因体积膨胀而自解粉化。该工艺适用于液态、半固态及固态钢渣，处理后钢渣游离氧化钙含量可控制在3%以下。
钢渣经过一次处理后，要经过二次处理对其中的金属铁进行磁选回收。磁选后钢渣分为三类产物：
1）渣钢：返回炼钢工序作为废钢使用；
2）磁选粉：运至烧结工序作为配料使用；
3）尾渣：外售给其他生产企业进行二次利用。
图2 钢渣磁选工艺流程图
2.3 除尘灰
1、含铁尘泥的来源
含铁尘泥是指钢铁冶炼及轧制过程中，通过干法除尘、湿法除尘及废水处理等环节回收的含铁固体废物，全铁含量（TFe）一般为30%~70%。主要包括：原料场除尘灰、烧结除尘灰、球团除尘灰、出铁场除尘灰、高炉瓦斯灰、炼钢除尘灰、轧钢氧化铁皮及氧化铁泥等。
据统计，长流程钢铁生产工艺，含铁尘泥的产生量为粗钢产量的6-10%，产生量大，资源化利用率低。
1）烧结除尘灰：10~20kg/t矿，包括烧结机头灰、机尾灰、配料和供料过程除尘灰。
2）高炉除尘灰：15~25kg/t铁，重力除尘灰、布袋除尘灰、矿槽及出铁场除尘灰。
3）炼钢除尘灰：约20kg/t钢，包括炼钢厂一次除尘灰、二次除尘灰、散装料除尘灰等。
4）轧钢氧化铁皮：20~25kg/t钢。
2、含铁尘泥的处置和利用
含铁尘泥成分复杂，含有铁、锌、钾、钠等元素，具有较高的回收利用价值。根据含锌量，除尘灰可分为低锌除尘灰与高锌除尘灰两类。低锌除尘灰可通过烧结配料循环使用，或经压球工艺在炼钢工序内循环利用；高锌除尘灰目前暂以集中外销方式处置。
（1）直接返回配料工艺：将除尘灰作为烧结或球团配料使用。但受限于工艺约束，除尘灰配加比例一般烧结不超过5%、球团不超过2%，否则将影响烧结矿、球团矿质量及正常生产。该工艺仅适用于锌、钾、钠等有害元素含量较低的除尘灰。
需特别注意的是，含锌及碱金属的除尘灰若长期循环利用，会在高炉内造成有害元素富集，引发系列问题：
1） 锌蒸气在炉身喉口及炉壁区域凝结附着，逐渐形成炉瘤；
2） 锌渗入砖衬气孔及砖缝，氧化后诱发炉衬异常膨胀与催化反应，缩短高炉寿命；
3） 锌附着于炉料表面，堵塞气孔，降低料柱透气性，劣化焦炭与矿石的冶金性能；
4） 铅、锌、钾、钠在炉内的循环富集引发热量迁移，导致渣铁温度下降、炉渣黏度上升，最终影响高炉稳定顺行。
将除尘灰作为烧结配料、球团配料工序中。但除尘灰利用量有限，如烧结工艺配比一般不超过5%，球团工艺配比一般不超过2%，否则影响烧结矿、球团矿质量与正常生产。此工艺一般使用炼铁、烧结、球团、炼钢工序锌含量低的除尘灰。
但含锌和钾钠的除尘灰循环利用会在高炉中造成碱金属元素富集影响高炉顺行，增加工序能耗。
1）锌蒸汽在喉口与炉壁区域凝结附着，逐渐形成炉瘤；
2）其渗入砖衬气孔与砖缝之中，经氧化后诱发炉衬异常膨胀与催化反应，进而缩短高炉使用寿命；
3）同时粘附于炉料表面，堵塞气孔，导致料柱透气性下降，焦炭与矿石的冶金性能劣化，炉料强度及还原能力显著降低；
4）此外，铅、锌及钾、钠在炉内的循环富集过程还引发热量迁移，使渣铁温度下降、炉渣黏度上升，最终影响高炉的稳定顺行。
（2）压球工艺：将除尘灰与粘结剂混合，经压球机压制成生球，固结后入炼钢工序循环利用。成品球技术指标为：抗压强度≥1000N/个，含水率≤4%，粉末率≤5%，全铁品位45%~53%，常规尺寸40×40×30mm。
图3 除尘灰压球工艺流程
图4 压球实图
3 阿钢固废处理技术应用展望
当前，阿钢在高炉渣、钢渣及低锌除尘灰处置方面已形成成熟路线，基本实现大宗固废厂内消纳。但高锌除尘灰的资源化利用仍是短板，制约“固废不出厂”目标的全面实现。由于该灰含锌及碱金属较高，无法直接返回烧结或压球利用，需采用专门技术实现铁回收与有害元素脱除。
目前，国内已发展出转底炉直接还原、循环流化床、隧道窑、熔分炉等多种工业化工艺，形成多元化技术体系。下一步，阿钢将结合自身尘泥成分与规模，系统评估适配方案，补齐高锌灰处置短板，推动固废处理向高值化、闭环化升级，最终实现“固废不出厂”的绿色发展目标。
参考文献 :
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[2] 乐建华,石伟丽.钢铁企业含铁尘泥综合利用技术.济南会议，2025（3）.
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