錢峰1^，2，侯洪宇^1，2，宋世哲^1，2，于淑娟^1，2，徐鵬飛^1，2，吳文浩^1，2

（1.海洋裝備用金屬材料及其應用國家重點實驗室，遼寧 鞍山114009； 2.鞍鋼股份有限公司技術中心，遼寧 鞍山114009；）

摘  要：本文研究的對象是冷軋系統產生的腐蝕性污泥，通過冷軋腐蝕性污泥不同配比的燒結杯燒結試驗，研究冷軋系統腐蝕性污泥在燒結中處理對燒結生產指標和對環境的影響，優化腐蝕性污泥在燒結中處置的最適宜配比。在此基礎上，冷軋腐蝕性污泥經削減腐蝕性預處理后在燒結處置工業應用三年以來，未對燒結生產和環境產生影響。

關鍵詞：燒結；腐蝕性；污泥；固廢資源化；危險廢物

隨著新《環保法》、《固廢法》的實施，國家對冶金企業環保監管日益嚴格。對危險廢棄物處理是冶金行業面臨的共性疑難問題，環保達標成為鋼鐵企業生存瓶頸，關系到鋼鐵企業是否搬離城市和限制產能。鋼鐵企業急迫需要完善各種固廢處理技術體系，危廢污泥排放問題的解決已迫在眉睫。國際和國內對工業危險廢物的處置方法通常是采用安全填埋，在危險廢物進行填埋前，需根據不同廢物的物理化學性質進行預處理，利用各種固化劑對其進行穩定化固化處理^[1]，以減少有害廢物的浸出，這種方法唯一的缺點是所消耗的場地成本和處理費用較大。因此，不僅要解決冶金固廢無害化的問題，更需要在資源化利用進行重點研究。

冷軋酸泥的全鐵質量分數較高，具有回收利用價值，但因酸泥中殘余鹽酸有腐蝕性，不能直接作為鋼鐵生產原料利用，目前很多企業采用堆存的方式處理，嚴重影響環境^[2]。

1  試驗方案

將冷軋系統產生的酸泥和堿泥進行中和處理，以煉鐵總廠三燒的原料條件為基準，設計加入酸堿中和泥的配比0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%，其中1號為基準樣，2~7號依次添加0.5%~3%中和泥。進行燒結杯燒結試驗。在燒結試驗過程中用濃NaOH溶液（10%）吸收燒結煙氣，分析其中的氯含量。

2  試驗裝備

（1）混合制粒設備

混合設備分為一次混合機和二次混合機。一次混合機為立式混合機，它的特點是攪拌子與筒體部分以相反方向高速運動。確保將物料混合均勻。二次混合制粒設備為圓筒混合機。圓筒內壁裝有圓鋼，以便加強物料在圓筒內的滾動作用，提高制粒效果。

（2）燒結抽風系統

圖1為燒結杯，圖2是由4個孟氏洗瓶組成的煙氣吸收裝置。

圖1燒結杯系統            圖2煙氣吸收

（3）轉鼓指數測定裝置

根據GB 8209國家標準，轉鼓內徑為Φ1000mm×500mm，鼓內測焊有兩塊成180°相互對稱的提升板，提升板為長500mm的50mm×50mm×5mm的等邊角鋼。轉鼓轉速為25±1r/min轉后采用方孔機械篩，篩板規格為600mm×800mm，篩孔6.3mm，篩30次，以大于6.3mm的燒結礦出量計算轉鼓指數。

3．試驗原料

（1）燒結原料

取某作業區含鐵料、熔劑、燃料等全部燒結原料。分析其主要化學成分。化學成分見表1、燃料的工業分析見表2，燃料灰分的化學成分見表3。

表1燒結原料、燃料化學成分（干基）及水分（%）

表2 燃料的工業分析（%）

表3 燃料灰分的化學成分（%）

（2）酸堿中和泥

冷軋系統酸洗泥和堿洗泥成分見表4。表４中的PH是按照《固體廢物腐蝕性測定—玻璃電極法》GB/T15555.12）規定的方法制備的浸出液測定的，冷軋堿洗泥浸出液的pH＞12.5、酸洗泥浸出液的pH＜2.0，冷軋酸洗泥和堿洗泥為具有腐蝕性的危險廢物。

表4 冷軋污泥成分（%）

為了降低冷軋系統腐蝕性污泥的腐蝕性，將酸洗泥和堿洗泥按照產生量比例充分混勻中和，酸泥過量的情況下需要摻入石灰，得到中和泥，分析其主要水分、化學成分和有害元素。化學成分見表5。

表5中和泥化學成分（%）

（3）試驗配料

根據全部原料的化學成分、燒結礦堿度等數據計算符合現場燒結礦要求的配料比。加入不同中和泥的配比如表6所示。

表6中和泥燒結試驗配料表（kg）

4.試驗過程與步驟

按照配料表逐次進行燒結試驗。在試驗過程中配置濃度為10%的氫氧化鈉溶液，利用4個串聯的孟氏洗瓶吸收燒結煙氣。同時，取燒結混合料、燒結礦進行分析。

配料：按預定方案準確稱取相應的原料。

混料：各種原料稱量完畢后，進行混料。

點火燒結：開啟煤氣與助燃風機，準備計時。當點火溫度達到950℃時，將點火器推到燒結杯料面上，同時啟動主抽風機，計時燒結開始。

5.試驗結果分析

（1）不同中和泥配比的混合料化學成分

不同中和泥配比的混合料氯含量見表７。

表7 燒結混合料氯含量（%）

從表７中可以看出，燒結混合料中氯元素含量極低，氯離子的波動較大。未配入中和泥的燒結混合料中有0.00007%的氯，為所有7組混合料中氯含量的最低值。隨著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組成

表8 燒結混合料水分及粒度組成（%）

從表８可以看出，隨著中和泥加入量的增加，燒結混合料平均粒徑并沒有明顯的變化趨勢，水分含量也沒有明顯的變化趨勢，這說明中和泥的加入對混合料粒度沒有影響。

（3）燒結指標

經分析，燒結指標和燒結礦強度見表9。

表9 燒結指標和燒結礦強度

從表９中可以看出，配加0.5%-3.0%的中和泥，對燒成率、成品率無不良影響，利用系數反而有所提高，在燃耗基本保持不變的情況下，配加2%的中和泥使得燒結礦的轉鼓指數下降較為明顯，所以需要控制中和泥的配加量在2%以下。

（4）燒結礦粒度組成

成品燒結礦粒度組成見表10。

表10 成品燒結礦粒度組成

從表10可以看出，除7#配比平均粒徑最低外，其他幾組的平均粒徑都非常接近，所有配比的平均粒徑都與基準試驗相差不大。

（5）燒結礦氯含量

表11 燒結礦氯含量（%）

從表11中可以看出，1#燒結礦中氯含量為全部7組試驗中的最低值，為0.001%，幾組數據中氯離子的波動較大。隨著中和泥配入量的增加，氯離子含量有增加，但未完全呈現逐步遞增的趨勢。燒結礦與燒結混合料中的元素變化趨勢基本一致。

(6)對環境影響分析

中和泥的加入所帶入的有害元素主要為氯，為測定中和泥燒結煙氣中氯含量的變化，采用溶液吸收法進行測定，本次吸收試驗使用的抽氣泵為單級旋片式真空泵，抽氣速率最高可達：1L/S。抽氣時間以燒結主抽風機停止時間為準。

表12 煙氣吸收試驗數據

從表12中吸收液的成分可以看出，氯元素含量極低，超出儀器檢出精度范圍，可以判斷中和泥的加入沒有造成煙氣中氯含量顯著升高，一方面可以說明中和泥的加入對環境的影響較低，其原因是酸泥和堿泥中和較為充分，中和泥中幾乎不含有易揮發的氯化氫，酸泥中的氯化氫在中和預處理過程中已轉化為氯鹽，如氯化鉀，氯化鈉，氯化鈣等，其中堿金屬氯鹽在燒結過程中達到沸點（1420℃），隨煙氣溢出，隨著煙氣降溫，堿金屬氯鹽又結晶成固體顆粒物，進入除塵灰中，帶入煙氣中的氯極少。而氯化鈣由于其沸點極高（大于1600℃），在燒結溫度下揮發較為緩慢，大部分進入燒結礦中，少部分進入除塵灰。只有原料中帶入的以HCl形式存在的氯元素才有可能大量進入煙氣。所以，中和泥的加入對燒結煙氣和環境沒有影響；另一方面，由于燒結杯試驗規模較小，燒結煙氣量有限，對于煙氣中的痕量元素吸收量也及其有限，這也可能是造成吸收液中氯元素含量低于電位滴定儀最小精度的重要原因。所以，中和泥的加入對于燒結煙氣中氯含量的影響極小，對環境幾乎不造成影響。

6.工業應用試驗

根據實驗室試驗情況，形成冷軋系統酸、堿泥中和、燒結協同處置技術方案，實現冷軋系統酸堿中和泥在燒結系統協同處置。從2020年4月16日至2021年3月31日，累計使用塵泥約198萬噸，其中冷軋中和泥總計14669.28噸，中和泥占比0.74%。冷軋中和泥與其它塵泥廢料一同堆混，混合均勻后在燒結配料中使用。節省了巨額危險廢物處置費用，并回收利用了其中的鐵資源。生產過程中未見異常，現場環境和燒結排放煙氣成分沒有變化、設備未發生異常損壞。同時，解決酸、堿腐蝕性污泥外委處置帶來的環境風險。

7.結論

通過測定燒結煙氣中氯含量發現，冷軋酸、堿中和泥的加入對于燒結煙氣中氯含量的影響極小，從環境影響的角度出發該技術具有可行性。綜合考慮燒結混合料、燒結礦中的氯、全鐵含量、中和泥的產生情況等，建議中和泥的配入量不超過2%。在此范圍內對燒結主要指標及燒結礦質量都沒有明顯的負面影響，并且能夠全部處置冷軋腐蝕性污泥。

參考文獻

[1] 尹疆華，柏 毅.關于工業危險廢物固話與浸出試驗的研究[J].環境保護科學,2000,(S1)

[2] 楊大正，劉佳，徐光，等.軋鋼污泥綜合利用試驗[J].鋼鐵, 2015,50(12)