钱峰1^，2，侯洪宇^1，2，宋世哲^1，2，于淑娟^1，2，徐鹏飞^1，2，吴文浩^1，2

（1.海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室，辽宁 鞍山114009； 2.鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁 鞍山114009；）

摘  要：本文研究的对象是冷轧系统产生的腐蚀性污泥，通过冷轧腐蚀性污泥不同配比的烧结杯烧结试验，研究冷轧系统腐蚀性污泥在烧结中处理对烧结生产指标和对环境的影响，优化腐蚀性污泥在烧结中处置的最适宜配比。在此基础上，冷轧腐蚀性污泥经削减腐蚀性预处理后在烧结处置工业应用三年以来，未对烧结生产和环境产生影响。

关键词：烧结；腐蚀性；污泥；固废资源化；危险废物

随着新《环保法》、《固废法》的实施，国家对冶金企业环保监管日益严格。对危险废弃物处理是冶金行业面临的共性疑难问题，环保达标成为钢铁企业生存瓶颈，关系到钢铁企业是否搬离城市和限制产能。钢铁企业急迫需要完善各种固废处理技术体系，危废污泥排放问题的解决已迫在眉睫。国际和国内对工业危险废物的处置方法通常是采用安全填埋，在危险废物进行填埋前，需根据不同废物的物理化学性质进行预处理，利用各种固化剂对其进行稳定化固化处理^[1]，以减少有害废物的浸出，这种方法唯一的缺点是所消耗的场地成本和处理费用较大。因此，不仅要解决冶金固废无害化的问题，更需要在资源化利用进行重点研究。

冷轧酸泥的全铁质量分数较高，具有回收利用价值，但因酸泥中残余盐酸有腐蚀性，不能直接作为钢铁生产原料利用，目前很多企业采用堆存的方式处理，严重影响环境^[2]。

1  试验方案

将冷轧系统产生的酸泥和碱泥进行中和处理，以炼铁总厂三烧的原料条件为基准，设计加入酸碱中和泥的配比0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%，其中1号为基准样，2~7号依次添加0.5%~3%中和泥。进行烧结杯烧结试验。在烧结试验过程中用浓NaOH溶液（10%）吸收烧结烟气，分析其中的氯含量。

2  试验装备

（1）混合制粒设备

混合设备分为一次混合机和二次混合机。一次混合机为立式混合机，它的特点是搅拌子与筒体部分以相反方向高速运动。确保将物料混合均匀。二次混合制粒设备为圆筒混合机。圆筒内壁装有圆钢，以便加强物料在圆筒内的滚动作用，提高制粒效果。

（2）烧结抽风系统

图1为烧结杯，图2是由4个孟氏洗瓶组成的烟气吸收装置。

图1烧结杯系统            图2烟气吸收

（3）转鼓指数测定装置

根据GB 8209国家标准，转鼓内径为Φ1000mm×500mm，鼓内测焊有两块成180°相互对称的提升板，提升板为长500mm的50mm×50mm×5mm的等边角钢。转鼓转速为25±1r/min转后采用方孔机械筛，筛板规格为600mm×800mm，筛孔6.3mm，筛30次，以大于6.3mm的烧结矿出量计算转鼓指数。

3．试验原料

（1）烧结原料

取某作业区含铁料、熔剂、燃料等全部烧结原料。分析其主要化学成分。化学成分见表1、燃料的工业分析见表2，燃料灰分的化学成分见表3。

表1烧结原料、燃料化学成分（干基）及水分（%）

表2 燃料的工业分析（%）

表3 燃料灰分的化学成分（%）

（2）酸碱中和泥

冷轧系统酸洗泥和碱洗泥成分见表4。表４中的PH是按照《固体废物腐蚀性测定—玻璃电极法》GB/T15555.12）规定的方法制备的浸出液测定的，冷轧碱洗泥浸出液的pH＞12.5、酸洗泥浸出液的pH＜2.0，冷轧酸洗泥和碱洗泥为具有腐蚀性的危险废物。

表4 冷轧污泥成分（%）

为了降低冷轧系统腐蚀性污泥的腐蚀性，将酸洗泥和碱洗泥按照产生量比例充分混匀中和，酸泥过量的情况下需要掺入石灰，得到中和泥，分析其主要水分、化学成分和有害元素。化学成分见表5。

表5中和泥化学成分（%）

（3）试验配料

根据全部原料的化学成分、烧结矿碱度等数据计算符合现场烧结矿要求的配料比。加入不同中和泥的配比如表6所示。

表6中和泥烧结试验配料表（kg）

4.试验过程与步骤

按照配料表逐次进行烧结试验。在试验过程中配置浓度为10%的氢氧化钠溶液，利用4个串联的孟氏洗瓶吸收烧结烟气。同时，取烧结混合料、烧结矿进行分析。

配料：按预定方案准确称取相应的原料。

混料：各种原料称量完毕后，进行混料。

点火烧结：开启煤气与助燃风机，准备计时。当点火温度达到950℃时，将点火器推到烧结杯料面上，同时启动主抽风机，计时烧结开始。

5.试验结果分析

（1）不同中和泥配比的混合料化学成分

不同中和泥配比的混合料氯含量见表７。

表7 烧结混合料氯含量（%）

从表７中可以看出，烧结混合料中氯元素含量极低，氯离子的波动较大。未配入中和泥的烧结混合料中有0.00007%的氯，为所有7组混合料中氯含量的最低值。随着中和泥配入量的增加，氯含量稍有一定的增加。

（2）不同中和泥配比混合料的粒度组成

表8 烧结混合料水分及粒度组成（%）

从表８可以看出，随着中和泥加入量的增加，烧结混合料平均粒径并没有明显的变化趋势，水分含量也没有明显的变化趋势，这说明中和泥的加入对混合料粒度没有影响。

（3）烧结指标

经分析，烧结指标和烧结矿强度见表9。

表9 烧结指标和烧结矿强度

从表９中可以看出，配加0.5%-3.0%的中和泥，对烧成率、成品率无不良影响，利用系数反而有所提高，在燃耗基本保持不变的情况下，配加2%的中和泥使得烧结矿的转鼓指数下降较为明显，所以需要控制中和泥的配加量在2%以下。

（4）烧结矿粒度组成

成品烧结矿粒度组成见表10。

表10 成品烧结矿粒度组成

从表10可以看出，除7#配比平均粒径最低外，其他几组的平均粒径都非常接近，所有配比的平均粒径都与基准试验相差不大。

（5）烧结矿氯含量

表11 烧结矿氯含量（%）

从表11中可以看出，1#烧结矿中氯含量为全部7组试验中的最低值，为0.001%，几组数据中氯离子的波动较大。随着中和泥配入量的增加，氯离子含量有增加，但未完全呈现逐步递增的趋势。烧结矿与烧结混合料中的元素变化趋势基本一致。

(6)对环境影响分析

中和泥的加入所带入的有害元素主要为氯，为测定中和泥烧结烟气中氯含量的变化，采用溶液吸收法进行测定，本次吸收试验使用的抽气泵为单级旋片式真空泵，抽气速率最高可达：1L/S。抽气时间以烧结主抽风机停止时间为准。

表12 烟气吸收试验数据

从表12中吸收液的成分可以看出，氯元素含量极低，超出仪器检出精度范围，可以判断中和泥的加入没有造成烟气中氯含量显著升高，一方面可以说明中和泥的加入对环境的影响较低，其原因是酸泥和碱泥中和较为充分，中和泥中几乎不含有易挥发的氯化氢，酸泥中的氯化氢在中和预处理过程中已转化为氯盐，如氯化钾，氯化钠，氯化钙等，其中碱金属氯盐在烧结过程中达到沸点（1420℃），随烟气溢出，随着烟气降温，碱金属氯盐又结晶成固体颗粒物，进入除尘灰中，带入烟气中的氯极少。而氯化钙由于其沸点极高（大于1600℃），在烧结温度下挥发较为缓慢，大部分进入烧结矿中，少部分进入除尘灰。只有原料中带入的以HCl形式存在的氯元素才有可能大量进入烟气。所以，中和泥的加入对烧结烟气和环境没有影响；另一方面，由于烧结杯试验规模较小，烧结烟气量有限，对于烟气中的痕量元素吸收量也及其有限，这也可能是造成吸收液中氯元素含量低于电位滴定仪最小精度的重要原因。所以，中和泥的加入对于烧结烟气中氯含量的影响极小，对环境几乎不造成影响。

6.工业应用试验

根据实验室试验情况，形成冷轧系统酸、碱泥中和、烧结协同处置技术方案，实现冷轧系统酸碱中和泥在烧结系统协同处置。从2020年4月16日至2021年3月31日，累计使用尘泥约198万吨，其中冷轧中和泥总计14669.28吨，中和泥占比0.74%。冷轧中和泥与其它尘泥废料一同堆混，混合均匀后在烧结配料中使用。节省了巨额危险废物处置费用，并回收利用了其中的铁资源。生产过程中未见异常，现场环境和烧结排放烟气成分没有变化、设备未发生异常损坏。同时，解决酸、碱腐蚀性污泥外委处置带来的环境风险。

7.结论

通过测定烧结烟气中氯含量发现，冷轧酸、碱中和泥的加入对于烧结烟气中氯含量的影响极小，从环境影响的角度出发该技术具有可行性。综合考虑烧结混合料、烧结矿中的氯、全铁含量、中和泥的产生情况等，建议中和泥的配入量不超过2%。在此范围内对烧结主要指标及烧结矿质量都没有明显的负面影响，并且能够全部处置冷轧腐蚀性污泥。

参考文献

[1] 尹疆华，柏 毅.关于工业危险废物固话与浸出试验的研究[J].环境保护科学,2000,(S1)

[2] 杨大正，刘佳，徐光，等.轧钢污泥综合利用试验[J].钢铁, 2015,50(12)