官明徽

(馬鋼工程技術(shù)集團設(shè)計研究院 安徽馬鞍山 243000)

目前，馬鋼本部年產(chǎn)鐵約1 400萬t、產(chǎn)鋼約1 500萬t，每年約產(chǎn)生鋼渣170萬t、高爐水渣500萬t。

現(xiàn)調(diào)研分析100多個固廢產(chǎn)塵點，對固廢分成六類(包括危險廢物)，(總量不含港原處理污礦、轉(zhuǎn)底爐處理固廢、二、三鐵OG泥)(具體見表1)。

表1 馬鋼固體廢棄物分類表

1 建設(shè)規(guī)模及內(nèi)容

在馬鋼利民固廢處置示范基地內(nèi)新建一條處理能力20萬t/a的揮發(fā)窯工藝生產(chǎn)線，主要處理瓦斯灰、泥等固體廢棄物等，輔助配套設(shè)施有固廢庫房、配料間、供配電站、循環(huán)水處理泵房等設(shè)施。

2 工藝流程及設(shè)計特點

2.1 工藝簡介

揮發(fā)窯是回收低品位固態(tài)含鋅物料的最佳工藝，原料中碳燃燒放出大量的熱同時產(chǎn)生一定的一氧化碳，在高溫下一氧化碳還原原料中以次氧化鋅物相存在的鋅，使鋅還原成鋅金屬并迅速被氣化成鋅蒸氣，鋅蒸汽脫離物料后被過剩的熱空氣氧化成次氧化鋅隨著爐氣揮發(fā)，鐵能部分還原，但不能揮發(fā)，這樣達到分離鐵、硅、鈣等主要雜質(zhì)富集鋅的目的，揮發(fā)窯的還原過程是部分金屬氧化物被還原成金屬態(tài)，高價氧化物被還原成低價氧化物；窯渣中的主要物象是硅酸鹽(玻璃體可以低于毒性浸出試驗標準)。在揮發(fā)窯固化一般固廢的同時回收了沸點較低的有價金屬是目前比較理想的工藝流程。

而馬鋼的瓦斯泥、瓦斯灰含碳較高，采用回轉(zhuǎn)窯法處理基本不需另配燃料，含鋅平均在10%左右的原料[1]，進入回轉(zhuǎn)窯處理后，原料中的鋅等揮發(fā)進入煙氣中，經(jīng)過收塵后得到含鋅45%以上的次氧化鋅煙塵，鐵能部分還原，但不能揮發(fā)，鐵富集在窯渣中，這樣達到分離、富集的目的，同時將上述固體廢棄物中危害元素固化在渣中，消除環(huán)境污染。

總之，采用揮發(fā)回轉(zhuǎn)窯—磁選法法處理馬鋼的瓦斯泥等煙塵，可以充分利用原料中的熱能及碳，有效的回收其中的有價金屬，減少低含量物料的堆存，提高磁選時鐵的回收率，降低磁選的處理量，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

2.2 工藝流程

原料準備

馬鋼生產(chǎn)的固廢除塵濕灰、泥等用汽車運輸?shù)脚淞蠋旆績?nèi)料坑內(nèi)，用庫房內(nèi)吊車進行倒運，除塵干灰用罐車運輸至相應(yīng)的灰倉旁，然后用氣力將灰輸送到倉內(nèi)，減少二次揚塵污染環(huán)境；干灰在使用前與濕料進行混合攪拌，主要采用螺旋給料機與雙螺旋加濕機配合使用。

配料

將各種收塵煙灰、瓦斯灰、瓦斯泥視發(fā)熱值情況配入少量的焦粉，保持混合料含水在8～12%，熱值在1 500 kcal/t以上，配料倉下設(shè)置有圓盤給料機、配料秤等設(shè)施，實現(xiàn)精準配料，配合好的料通過膠帶機倒運到揮發(fā)窯下料管。

還原氧化

物料由窯尾進入揮發(fā)窯，物料隨揮發(fā)窯的轉(zhuǎn)動向窯頭運動，經(jīng)干燥段、預(yù)熱段、反應(yīng)段和冷卻段，與窯內(nèi)的熱煙氣充分接觸，逐漸被煙氣加熱。物料與煙氣逆向流動，物料溫度逐漸升高，在干燥段和預(yù)熱段內(nèi)首先進行水的蒸發(fā)，窯內(nèi)高溫反應(yīng)帶溫度達到900 ℃至1 100 ℃時[2]，窯內(nèi)物料發(fā)生化學反應(yīng)，鋅等有價金屬被一氧化碳還原成鋅蒸汽，再被富余的氧氣氧化成氧化鋅，隨煙氣一起進入冷卻收塵；產(chǎn)生的窯渣從窯頭排出，用水沖入渣坑，在由抓斗橋式起重機撈出，通過汽車運到選礦進行再加工。

揮發(fā)窯內(nèi)物料的燃燒采用外鼓空氣的方式，燃燒用助燃風機采用羅茨鼓風機，風機風量為6 000 m3/h，升壓為100 kPa，采用1用1備。

冷卻沉降室

揮發(fā)窯產(chǎn)生的含塵煙氣先進入沉降室，利用重力沉降使煙氣夾帶的渣料沉降下來，收集的渣料用熱鏈板機送回配料。

煙氣冷卻

經(jīng)過冷卻沉降室的廢氣，除掉部分煙塵后，再進入表面冷卻系統(tǒng)，煙氣在表面冷卻器中要求降溫到200 ℃以下，同時部分氧化鋅煙塵在重力作用下沉降，聚集在灰倉內(nèi)，收集的氧化鋅煙塵由真空負壓輸送至氧化鋅倉庫[3]。

煙氣收塵

煙氣經(jīng)過表面冷卻器后，溫度降到200 ℃以下，煙氣隨后進入5 000m2布袋除塵器收集氧化性，氧化鋅煙塵與煙氣得以分離，收集的氧化鋅煙塵由真空負壓輸送至氧化鋅倉庫。

煙氣脫硫

本工程采用石灰-石膏法脫硫工藝，設(shè)計采用一爐一塔形式配置一套氣動乳化脫硫系統(tǒng)，揮發(fā)窯的煙氣除塵后由引風機和增壓風機送人氣動乳化脫硫塔，經(jīng)脫硫后的煙氣通過塔頂煙囪排放。

氧化鋅成品收集

在配料倉庫邊上設(shè)置氧化鋅成品倉庫，表冷器下的氧化鋅灰塵、5 000m2布袋除塵器的氧化鋅灰塵用羅茨真空泵輸送到成品庫，庫內(nèi)設(shè)置接收系統(tǒng)，旋風除塵+布袋除塵+羅茨真空泵+煙囪排放；氧化鋅通過旋風及布袋除塵器下的灰斗來放灰裝袋。

2.3 設(shè)計特點

揮發(fā)窯

揮發(fā)窯是比較關(guān)鍵設(shè)備，本次設(shè)計采用φ4×60 m的揮發(fā)窯，正常生產(chǎn)時，主傳動轉(zhuǎn)速為0.402 r/min-1.35 r/min左右，砌磚、烘爐、臨時停機、檢修時采用輔助傳動，其轉(zhuǎn)速為8.128 r/h。

揮發(fā)窯內(nèi)砌磚

脫鋅揮發(fā)窯內(nèi)的耐材一般壽命為11個月左右，揮發(fā)窯窯襯損壞的主要原因是熔體物理滲透、化學侵蝕和機械沖刷。

選擇品質(zhì)優(yōu)良的內(nèi)襯、合理的砌窯和烘窯方法為長時間生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)，但正確使用、優(yōu)化操作、平穩(wěn)運行及良好的生產(chǎn)管理對延長揮發(fā)窯壽命更為關(guān)鍵，其中又以掛渣操作尤為重要。

窯尾進料端采用鋼纖維澆筑料，澆筑料在窯內(nèi)長度為10 m。

窯身到窯頭均采用使用抗侵蝕耐磨磚，同時要求窯內(nèi)砌磚磚的化學成分Al2O3含量≥70%，體積密度2.9 g/cm2，顯氣孔率≤18，荷重軟化溫度為>1 500 ℃。

助燃用風機

燃燒用羅茨鼓風機，風機風量為6 000m3/h，升壓為100 kPa，采用1用1備。羅茨鼓風機的特點是結(jié)構(gòu)合理、體積小、升壓高、效率高、噪音低、運行平穩(wěn)、性能優(yōu)良、使用壽命長、維修簡單等。

5 000m2布袋除塵器

因氧化鋅煙氣分中還含有部分氯離子、SO2及水蒸汽等，氯離子粘附性很強，同時SO2與水結(jié)合具有易腐蝕性，必須保證氣體溫度不能低于露點以下，除在生產(chǎn)操作工程中控制好廢氣溫度，另外考慮整個除塵器的保溫，特別是在灰斗處增加輔助加熱設(shè)施、振動裝置及聲波清灰器，防止灰斗堵料。

布袋采用耐高溫混紡針刺氈濾料(覆膜耐酸型)，PTEF覆膜處理，900 g/m2。

袋龍采用20#φ4有機硅涂層。

脫硫

新建氧化鋅4.0 mx60 m回轉(zhuǎn)窯一臺，煙氣量約為120000 m3/h-150000 m3/h，結(jié)合馬鋼現(xiàn)場的實際情況，選擇石灰-石膏法脫硫工藝，以石灰為脫硫劑，配套氣動脫硫吸收技術(shù)來對煙氣中的SO2進行脫除。

石灰-石膏法濕法脫硫工程采用一爐一塔的配置方式，預(yù)留副塔基礎(chǔ)。脫硫塔采用氣動乳化脫硫塔技術(shù)，同時配套相應(yīng)脫硫附屬設(shè)備及系統(tǒng)，具備較高的自動化程度，能實現(xiàn)長期、穩(wěn)定、可靠地達標運行，且脫硫效率高，煙氣側(cè)實際運行系統(tǒng)阻力小，負荷適應(yīng)強和可調(diào)節(jié)范圍廣，在滿足上述前提下，還能最大程度上地減少脫硫系統(tǒng)材料和能源消耗，并合理控制投資規(guī)模。

脫硫系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

脫硫系統(tǒng)設(shè)計參加見表2。

給排水設(shè)計

沖渣采用濁環(huán)水，可利用雨水收集池中的雨水，適當補充一些新水，水質(zhì)無特殊要求，循環(huán)量約200 t/h。

表2 脫硫系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

凈循環(huán)水主要用在設(shè)備冷卻上，循環(huán)量約為180 t/h左右。

初期雨排水進入收集池收集，并作為沖渣池補充用水。

生活用水考慮到環(huán)保要求采用一體化處理設(shè)施進行處理后再排放。

整個生產(chǎn)區(qū)域除生活用水處理后外排外，其它零外排。

3 結(jié)語

目前該項目正在利民固廢工業(yè)園區(qū)加緊建設(shè)中，主體結(jié)構(gòu)及廠房目前已施工完畢，正進行大型設(shè)備的安裝階段。