鋼鐵工業在我國基礎設施建設過程中發揮着舉足輕重的作用，爲我國的經濟建設立下了汗馬功勞。同時，鋼鐵工業也是能源、資源消耗及污染物排放大戶。鋼鐵生産過程中粉塵、污泥等固體廢物的産生不可避免。在傳統的高爐-轉爐鋼鐵生産長流程工藝中，含鐵塵泥的産生量約爲鋼産量的10%，2017年中國鋼鐵企業的塵泥産生量約爲8000萬噸，數量龐大。塵泥若通過燒結或球團工序簡單處理，然後再次進入高爐，會造成塵泥中鋅等元素在高爐内的循環富集，對含鐵爐料、焦炭以及爐内耐火材料産生不利影響，進而破壞高爐穩定順行，縮短高爐壽命。因此，中國鋼鐵工業塵泥的資源化回收利用将是決定鋼鐵工業實現綠色、可持續發展的關鍵因素之一。

鋼鐵工業塵泥從何而來？

鋼鐵企業産生的大量塵泥主要來自于燒結球團、高爐煉鐵、煉鋼、軋鋼等各個工序。塵泥中含有鐵、碳、鋅等有價元素，其中鐵含量一般爲30%~70%。從資源回收利用的角度來看，鋼鐵企業産生的塵泥二次資源極具回收價值。鋼鐵企業塵泥來源多樣，造成了其物相組成複雜、粒度分布不均勻和多變性，這也增加了塵泥回收利用的難度。鋼鐵冶煉長流程生産過程中，燒結粉塵、高爐粉塵、轉爐粉塵及電爐粉塵産生量分别爲8~25千克/噸燒結礦、20~30千克/噸鐵、8~20千克/噸鋼、10~20千克/噸鋼。其中，高爐工藝産生的塵泥.多，占51%左右（主要爲高爐重力灰和布袋灰）；轉爐工藝産生的塵泥次之，占22%左右（主要爲轉爐LT灰和OG泥）；軋鋼工藝産生的氧化鐵鱗約占19%；電爐工藝産生的塵泥約占6%；燒結除塵灰産生量.少，燒結機頭灰爲2%。

鋼企塵泥的典型處理工藝有哪些？

鋼鐵企業塵泥特征工藝參數主要包括有價元素質量分數、塵泥成型性能、自還原性能以及熔分性能等。影響塵泥有價元素質量分數的指标主要有全鐵質量分數、鋅質量分數和堿金屬質量分數，影響塵泥成型性能的主要因素有平均粒徑等，影響塵泥自還原性能的塵泥特性主要有碳質量分數、碳氧原子比等。此外，堿度對塵泥的成型性能和自還原性能均有較大影響。

鋼鐵企業塵泥處理工藝主要可分爲物理法、濕法和火法三大類。其中，物理法處理工藝一般作爲預處理工藝，濕法處理工藝分爲堿浸和酸浸兩種，火法處理工藝主要包括燒結法、球團法、粉塵噴吹法、直接還原法、熔融還原法和造塊返回煉鋼法等。直接還原法和熔融還原法的代表工藝有回轉窯、轉底爐、OxyCup和DK工藝等。這些工藝能有效回收利用塵泥中的鐵、碳、鋅等有價元素，.終産品爲金屬化球團或鐵水，處理效果較好。

濕法處理工藝一般用來處理鋅含量較高的塵泥，首先通過酸性或堿性浸出劑将塵泥中的氧化鋅及其他金屬氧化物浸出，然後通過渣分離、淨化、電解、結晶等工藝步驟獲得金屬鋅和鐵氧化物。典型的濕法工藝有雲南紅河鋅聯公司的瓦斯灰（泥）處理工藝。該工藝的特點是：經過火法揮發富集、窯渣聯合選礦、濕法提鋅、提鋅殘渣濕法提铟、提铟殘渣濕法提铋、終渣火法熔煉并分離錫鉛等6道工序後，産出的産品品種多達5類、9種。該工藝使用包括火法冶金技術、濕法冶金技術及聯合聯礦技術等多種技術手段，.終實現了對粉塵資源中多種有價元素的分類回收與綜合利用。

回轉窯工藝處理含鐵塵泥能充分利用塵泥中的鐵、碳資源，還能有效地脫除并回收鉛、鋅等元素。日本住友鋼鐵廠SPM法省去了造球、生球幹燥、生球預熱等操作步驟，将混合料直接裝入回轉窯進行還原焙燒并冷卻後制成海綿鐵，其中直徑7~50毫米的作爲成品金屬化球團礦，直徑小于7毫米的部分則需要重新回窯焙燒。該工藝設備簡單、技術成熟，目前在歐洲國家、美國、日本有廣泛的應用。國内有新鋼、昆鋼等鋼企曾采用該技術處理塵泥。

轉底爐是目前關注度較高的用于處理鋼鐵企業塵泥的快速直接還原裝置，其優勢在于對原料強度的要求低，可有效避免爐襯磨損，易于密封控制，裝置便于操作和維護，處理效率高，處理能力适中，對能源要求不是很高，能夠很好地處理回收含鐵塵泥中的鐵、鋅等有價元素。目前國内外已應用多套轉底爐裝置進行鋼鐵廠粉塵處理，包括日本的新日鐵、神戶制鋼和韓國的浦項，以及中國的寶鋼股份湛江基地、沙鋼、馬鋼等。

德國蒂森-克虜伯公司開發的OxyCup工藝是能夠綜合回收處理鋼鐵企業的塵泥資源，并實現工業化的代表性工藝之一。該工藝原料适應性廣，既可以處理鋼鐵企業産生的包括渣鋼、鐵鱗、廢鐵等塊狀物，也可以處理含鋅粉塵等細顆粒固體廢物。.終産品鐵水經預處理後可用于轉爐煉鋼，同時可産生高熱值煤氣、爐渣、富鋅粉塵等副産品。太鋼集團于2011年引進了OxyCup工藝處理塵泥。

DK工藝的原料以轉爐除塵灰爲主，加入石英砂用來調節爐渣堿度，配加少量的粗顆粒鐵礦粉來改善燒結料層透氣性，還原劑爲焦炭，利用小高爐進行生産，需要大量的氧氣、空氣。該工藝可以利用閑置的小燒結機和小高爐，生産技術和設備成熟穩定，不需要新的投資，是一種技術風險較低的節能 鋼鐵廠含鐵廢料處理技術，該工藝在德國DK公司得到工業應用。北京科技大學也于2009年提出了“一種處理鋼鐵廠含鐵廢料的方法”，獲得了國家..。該方法利用中小高爐處理鋼鐵企業含鐵廢料，将整個鋼鐵廠的廢料集中在中小高爐中處理，從而使塵泥中有害元素對整個鋼鐵廠的生産影響得到有效降低。

鋼企塵泥處理有了新思路

中國鋼鐵行業需要盡快完成由粗放型向集約環保型轉變，這也符合中國當今可持續發展的政策。目前，我國鋼鐵企業廣泛采取的仍是将塵泥返回燒結的方式進行處理，這種處置方式會對高爐順行産生一系列不利影響。如何實現既 環境友好，又能 充分回收利用鋼鐵企業塵泥中的有價元素，從而提高其附加值是國内鋼鐵行業當前亟待解決的問題。

回轉窯工藝、轉底爐工藝、OxyCup工藝以及DK工藝都能在一定程度上回收處理鋼鐵企業塵泥資源，但綜合來看，目前仍須結合實際情況，開發适合我國國情的塵泥處理工藝。北京科技大學的科研人員結合OxyCup工藝與小高爐工藝的優勢，提出了一種新型熔融法處理鋼鐵全流程塵泥資源的新工藝，與現有塵泥處理工藝相比，新工藝原燃料适應性強，無需燒結等高溫造塊工藝，污染少。

新型熔融法處理含鋅鐵塵泥工藝的技術路線如下：首先将鋼鐵企業含鋅鐵塵泥集中收集，其次将塵泥和一定量的黏結劑、還原劑混合，冷固結壓塊制成塵泥團塊，.後将塵泥團塊與一定比例的燃料和熔劑裝入新型熔融爐中進行冶煉，.終得到鐵水和熔渣。經渣鐵分離後的鐵水可用于轉爐煉鋼或生産鑄鐵；從熔融爐排出的含塵煙氣，經煤氣除塵器淨化後可獲得富鋅煙塵，作爲制鋅工業的原料；産生的煤氣可用于發電等。