劉維勤 何遵義 李?？?/p>

（寧波鋼鐵有限公司） 

摘要  含鐵（含鋅）塵泥由于含有對(duì)高爐冶煉有害的鋅，是鋼鐵企業(yè)資源回收利用的一個(gè)難點(diǎn)。通過(guò)采取制訂有害元素的控制標(biāo)準(zhǔn)、改進(jìn)和完善有害元素配加原則、建立公司內(nèi)部資源回收協(xié)調(diào)機(jī)制、建立入爐有害元素測(cè)算系統(tǒng)等措施，建立高效含鐵塵泥資源回收利用體系，使得含鐵（含鋅）塵泥在寧波鋼鐵的循環(huán)利用取得較好的效果。

關(guān)鍵詞  含鐵塵泥 回收利用 體系 實(shí)踐

1  前言

資源的可持續(xù)利用是新世紀(jì)提出的環(huán)保理念，鋼鐵廠的塵泥回收利用已經(jīng)成為鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含鐵塵泥是一種資源，必須按照管理資源的模式來(lái)處理和利用含鐵塵泥。

秉承寧波鋼鐵有限公司“低成本、高效益”經(jīng)營(yíng)主題，寧波鋼鐵有限公司在含鐵塵泥回收利用上另避蹊徑，結(jié)合寧鋼實(shí)際情況，創(chuàng)造性的解決含鐵塵泥回收利用的難題，在不增加設(shè)備投資的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮工程技術(shù)人員的主觀能動(dòng)性，在技術(shù)創(chuàng)新上走出了一條具有寧鋼特色的含鐵塵泥的資源化處理新路，一種高效含鐵塵泥資源回收利用體系應(yīng)運(yùn)而生。

2  體系建立的依據(jù)和目標(biāo)

高效含鐵塵泥資源回收利用體系是依據(jù)化學(xué)元素質(zhì)量平衡法這一基本原理建立，體系建立的目標(biāo)：在高爐入爐有害元素滿(mǎn)足高爐冶煉的前提下，鋼鐵冶煉全流程產(chǎn)生的含鐵塵泥循環(huán)利用；在不增加設(shè)備投資的條件下，盡可能發(fā)揮工程技術(shù)人員的主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)含鐵塵泥均勻、穩(wěn)定、有序配加、降低配礦成本，提高鐵水競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高資源利用率。

3  高效含鐵塵泥資源回收利用體系在寧鋼的實(shí)踐與創(chuàng)新

3.1  統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，制訂適合寧鋼條件的有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)外對(duì)高爐入爐有害控制標(biāo)準(zhǔn)研究很多，不同企業(yè)各個(gè)高爐結(jié)合自身原燃料條件會(huì)對(duì)原燃料中的成分制定相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，其中有害雜質(zhì)元素是其中重要的一項(xiàng)，在相關(guān)文獻(xiàn)中均可查閱。高爐設(shè)計(jì)-煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐，P94.對(duì)入爐原料和燃料有害雜質(zhì)控制值（總量）有如下建議：

由于各家企業(yè)原燃料條件存在差異，且處理含鋅物料工藝不同，如馬鞍山鋼鐵股份有限公司就是通過(guò)轉(zhuǎn)底爐工藝處理含鋅物料后再（在）使用，使用后效果非常理想。寧波鋼鐵缺乏建立轉(zhuǎn)底爐工藝最基本條件，沒(méi)有建設(shè)場(chǎng)地，正常生產(chǎn)使用鐵礦粉堆場(chǎng)還借用寧波港務(wù)局礦石堆場(chǎng)一個(gè)料條進(jìn)行生產(chǎn)周轉(zhuǎn)，機(jī)械地照搬照抄其它企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是行不通的，尤其是寧波鋼鐵在體系建立前高爐入爐鋅負(fù)荷較高，2011年鋅負(fù)荷平均達(dá)到0.474kg/t，按照上述標(biāo)準(zhǔn)控制有害元素，大量含有有害元素含鐵塵泥只能外賣(mài)或找堆場(chǎng)廢棄處理，要解決含鐵塵泥合理循環(huán)利用只有兩個(gè)途徑：一是從源頭控制入爐原料和燃料有害雜質(zhì)總量，二是制訂適合寧波鋼鐵原燃料條件的有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)，含鐵塵泥合理循環(huán)使用，滿(mǎn)足寧波鋼鐵生產(chǎn)需求，減少有害元素對(duì)高爐冶煉的危害。

3.2  加強(qiáng)基礎(chǔ)管理，制訂有害元素配加基本準(zhǔn)則[1]

制訂有害元素配加基本準(zhǔn)則是含鐵塵泥合理循環(huán)使用的基礎(chǔ)，有害元素配加基本準(zhǔn)則的核心是含鋅物料的使用。鋅是與含鐵原料共存的元素，由于其還原溫度低 、液態(tài)鋅的沸點(diǎn)低 ，幾乎不能被渣鐵吸收，由于高爐本身不具備脫鋅條件，含鋅物料在高爐使用是一個(gè)循環(huán)富集的過(guò)程，必須想方設(shè)法減輕含鋅物料對(duì)高爐冶煉的危害，含Zn物料配加原則是含Zn物料控制與管理使用的前提條件，也是有害元素配加基本準(zhǔn)則制訂成功與否的保證條件。由于含鋅物料含鋅成分差異性很大，尤其是高爐產(chǎn)出的含鋅物料，受高爐爐況順行程度的影響，不同時(shí)間、爐況順行程度不同產(chǎn)出的含鋅物料含鋅成分是不同的，同樣一座高爐產(chǎn)出含鐵塵泥物料鋅成分最大差異能達(dá)到幾十倍，配加原則的制定應(yīng)根據(jù)含Zn物料成分穩(wěn)定性及控制的難易程度來(lái)定。

含鋅物料配加的指導(dǎo)原則：Zn含量高、成分波動(dòng)大且難以控制的物料優(yōu)先考慮外賣(mài)處理，原則上嚴(yán)格控制加入量。

制訂有害元素配加基本準(zhǔn)則需要根據(jù)各種不同含鐵塵泥有害元素成分及其穩(wěn)定性來(lái)制訂，需要對(duì)各種含鐵塵泥物料進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，從中找出有害元素成分變化的規(guī)律，按照高爐入爐有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)，制訂各種不同含鐵塵泥的加入順序、加入方式及加入量，盡可能滿(mǎn)足燒結(jié)混勻造堆成分穩(wěn)定的要求，盡可能滿(mǎn)足含鐵塵泥合理循環(huán)使用資源利用最大化的需求。

由于各家鋼鐵企業(yè)進(jìn)廠原燃料指標(biāo)根據(jù)自身企業(yè)性質(zhì)要求決定，含鋅物料來(lái)源不同，回收利用含鐵塵泥處理方式不同，有害元素配加基本準(zhǔn)則只能依據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)來(lái)量身定制，適合自己的才是最好的，不能一概而論。

3.3  強(qiáng)化資源回收管理，建立公司內(nèi)部資源回收協(xié)調(diào)機(jī)制

鋼鐵企業(yè)含鐵塵泥一般來(lái)自于煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)工藝，主要包括燒結(jié)除塵灰、煉鐵除塵灰、煉鐵瓦斯灰、煉鐵瓦斯泥、煉鋼轉(zhuǎn)爐泥、煉鋼除塵灰和軋鋼二次污泥等。含鐵塵泥循環(huán)利用在寧波鋼鐵主要是參與燒結(jié)混勻礦混勻造堆，由于含鐵塵泥水分含量不同，參與燒結(jié)混勻礦混勻造堆方式不同，同時(shí)為保證含鐵塵泥配加量、混勻礦成分基本均勻穩(wěn)定，需要建立含鐵塵泥有害元素配加協(xié)調(diào)機(jī)制，協(xié)調(diào)公司各有關(guān)職能部門(mén)工作，明確各部門(mén)分工，各部門(mén)工作職責(zé)。

目前在公司層面協(xié)調(diào)機(jī)制主要是原料日課會(huì)制度，每周一由制造管理部原管中心組織，參加單位有煉鐵、焦化、采購(gòu)、物流等部門(mén)，含鐵塵泥配加出現(xiàn)問(wèn)題在會(huì)上各部門(mén)進(jìn)行通報(bào)，由原管中心組織進(jìn)行協(xié)調(diào)。

在這個(gè)有害元素配加協(xié)調(diào)機(jī)制中，含鐵塵泥回收利用主要工作由煉鐵廠完成，物流部負(fù)責(zé)含鐵塵泥物流運(yùn)輸工作。

生產(chǎn)計(jì)劃指令，外部協(xié)調(diào)工作由公司各相關(guān)職能部門(mén)承擔(dān)。在整個(gè)實(shí)施的過(guò)程中，形成一個(gè)松散的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，日常工作通過(guò)郵件、電話(huà)進(jìn)行溝通，出現(xiàn)問(wèn)題召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議進(jìn)行解決。

3.4  強(qiáng)化溝通協(xié)調(diào)管理，建立有害元素配加測(cè)算系統(tǒng)協(xié)作團(tuán)隊(duì)

高爐有害元素配加原則和含鐵塵泥使用測(cè)算系統(tǒng)的建立是一種高效含鐵塵泥資源回收利用體系的核心。

在體系的核心工作建立前，寧波鋼鐵曾經(jīng)為解決含鐵塵泥合理回收利用做了大量工作，短時(shí)間內(nèi)取得一定的效果。由于高爐入爐有害元素控制這一限制性環(huán)節(jié)沒(méi)有得到很好的解決，使用過(guò)程對(duì)高爐爐況穩(wěn)定順行產(chǎn)生較大影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年有半年多時(shí)間高爐Zn負(fù)荷接近0.6kg/t，Zn在爐內(nèi)長(zhǎng)周期循環(huán)富集對(duì)兩座高爐爐況產(chǎn)生嚴(yán)重影響，兩座高爐多次出現(xiàn)爐墻結(jié)厚的現(xiàn)象[2]。

高爐入爐有害元素對(duì)高爐冶煉產(chǎn)生的負(fù)面影響給寧波鋼鐵有限公司含鐵塵泥尤其是OG泥回收利用產(chǎn)生難度，很長(zhǎng)時(shí)間公司南區(qū)料場(chǎng)積壓的OG泥堆存形成一座小山，既影響環(huán)境，又形成污染源，影響企業(yè)形象，影響OG泥合理回收利用。

在建立高爐有害元素配加原則后，含鐵塵泥使用測(cè)算系統(tǒng)的建立解決了含鐵塵泥合理回收利用的問(wèn)題。有害元素配加測(cè)算系統(tǒng)依據(jù)化學(xué)元素質(zhì)量平衡法這一基本原理建立，這一測(cè)算系統(tǒng)主要是通過(guò)三級(jí)測(cè)算，即①公司配礦小組在制訂配礦方案時(shí)對(duì)含有害元素雜料配比進(jìn)行初步核算，下達(dá)混勻造堆配比計(jì)劃；②煉鐵廠原燒技術(shù)組在制定混勻礦造堆計(jì)劃時(shí)對(duì)燒結(jié)礦成分進(jìn)行測(cè)算，測(cè)算時(shí)含鋅物料燒結(jié)礦含鋅≤0.029%（即入爐鋅負(fù)荷≤0.4kg/t），含堿物料燒結(jié)礦含堿≤0.12%，核算含鐵塵泥有害元素是否滿(mǎn)足生產(chǎn)需求；③高爐技術(shù)組結(jié)合高爐實(shí)際用料情況再次進(jìn)行核算，確保測(cè)算值控制在要求范圍內(nèi)。

根據(jù)測(cè)算結(jié)果原燒技術(shù)組或高爐主任工程師與公司配礦小組溝通，向公司配礦小組提出使用配加建議。在三級(jí)測(cè)算系統(tǒng)確認(rèn)無(wú)誤后，根據(jù)公司配礦小組混勻礦造堆計(jì)劃組織造堆。

有害元素配加測(cè)算系統(tǒng)的建立是寧波鋼鐵高效含鐵塵泥資源回收利用體系的一大創(chuàng)新，高爐有害元素配加原則和含鐵塵泥使用測(cè)算系統(tǒng)的建立最終解決含鐵塵泥回收利用的難題。

3.5  持續(xù)改進(jìn)，建立入爐有害元素跟蹤反饋系統(tǒng)

按照PDCA循環(huán)基本工作原理，一種高效含鐵塵泥資源回收利用體系建立與完善是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)過(guò)程 ，它包括持續(xù)改進(jìn)與不斷學(xué)習(xí)的四個(gè)循環(huán)反復(fù)的步驟，即計(jì)劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check/Study）、處理（Act）。缺少任何一個(gè)步驟體系建設(shè)都是不完善的，建立入爐有害元素跟蹤反饋系統(tǒng)正是對(duì)體系實(shí)際運(yùn)行結(jié)果的一個(gè)跟蹤、檢查、反饋過(guò)程，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)體系運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)予以糾正，有助于體系按照一個(gè)正確的軌道進(jìn)行運(yùn)行。

入爐有害元素跟蹤反饋系統(tǒng)包括三方面：煉鐵廠入爐原燃料成分周報(bào)、月報(bào)、有害元素異常成分指標(biāo)分析。日常入爐有害元素成分跟蹤通過(guò)編制煉鐵廠入爐原燃料成分周報(bào)進(jìn)行，每周有害元素成分、負(fù)荷等指標(biāo)在周報(bào)里有詳細(xì)的數(shù)據(jù)及趨勢(shì)變化，有害元素出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)苗頭時(shí)，信息能夠得到及時(shí)反饋，供高爐操作參考，及早采取預(yù)防措施，同時(shí)信息反饋給公司配礦小組，根據(jù)反饋信息及時(shí)修正配礦計(jì)劃；周期性入爐有害元素成分跟蹤通過(guò)編制煉鐵廠入爐原燃料成分月報(bào)進(jìn)行，有害元素周期性富集情況、有害元素來(lái)源等在月報(bào)量有詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐，供制訂月度配煤、配礦計(jì)劃分析參考，當(dāng)有害元素出現(xiàn)長(zhǎng)周期富集，高爐操作者根據(jù)反饋的信息采取相應(yīng)的對(duì)策，如鋅富集嚴(yán)重時(shí)配礦小組立即采取措施從源頭上降低含鋅物料使用的比例，堿富集嚴(yán)重時(shí)高爐操作者要及時(shí)降低爐渣堿度有利于排堿；有害元素指標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間脫離控制值，由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)分析，分析指標(biāo)異常原因并提出處理問(wèn)題的措施，若指標(biāo)異常是體系某個(gè)方面缺陷引起，則對(duì)《煉鐵廠有害元素配加基本準(zhǔn)則》進(jìn)行修訂。

3.6  通過(guò)體系建設(shè)將研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力

含鐵塵泥的使用與高爐入爐有害元素的控制是一對(duì)矛盾，從控制入爐有害元素的角度出發(fā)，含鐵（含鋅）塵泥配加越少越好，可以從源頭控制有害元素的加入量；從資源循環(huán)利用的角度出發(fā)，這些塵泥含鐵較高，有的含碳也相當(dāng)高，是寶貴的二次資源。如果廢棄，不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)造成環(huán)境污染。

為解決含鐵塵泥富含有害元素對(duì)高爐生產(chǎn)的影響，寧波鋼鐵有限公司采取多種方法和措施開(kāi)展了含鐵塵泥的使用科研攻關(guān)，如2014年通過(guò)JK小組活動(dòng)，開(kāi)展提高OG泥配加量的攻關(guān)活動(dòng)，建立燒結(jié)礦鋅含量與混勻礦中OG泥和瓦斯灰的配比回歸模型：

Zn(%) = 0.00069 + 0.00890 OG泥配比 + 0.0172 瓦斯灰配比

研究出燒結(jié)礦鋅含量與OG泥配比正相關(guān)，通過(guò)分堆管理、分流使用，在燒結(jié)礦鋅含量未超標(biāo)準(zhǔn)的前提下有效提高了OG泥的消耗量，為制定高爐有害元素配加準(zhǔn)則進(jìn)行前期謀劃。

2015年通過(guò)高爐煤氣洗滌水含Zn測(cè)定研究[3]，對(duì)煤氣濁循環(huán)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析，找出煤氣回水含Zn與瓦斯泥含量的相關(guān)性，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，得出回歸方程如下(見(jiàn)圖1），預(yù)測(cè)瓦斯泥Zn量，通過(guò)計(jì)算控制燒結(jié)混勻礦造堆瓦斯泥加入量。

上述研究活動(dòng)都具有局限性，受高爐爐況和外界條件變化影響很大，在特定條件（外部條件穩(wěn)定）下實(shí)施都取得較好的效果，一旦外部條件發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)關(guān)系差距較大；但在入爐Zn負(fù)荷掌控上，準(zhǔn)確度上有所提升，為制訂有害元素配加基本準(zhǔn)則工作進(jìn)一步開(kāi)展打下較好的基礎(chǔ)。

在逐步掌握含鋅物料冶煉機(jī)理和配加規(guī)律后，經(jīng)過(guò)多次PDCA循環(huán)實(shí)踐，解決了含鐵塵泥的使用與高爐入爐有害元素的控制的矛盾問(wèn)題。2016年6月，修訂后適用于寧波鋼鐵現(xiàn)場(chǎng)條件的有害元素配加基本準(zhǔn)則應(yīng)運(yùn)而生，為含鐵塵泥合理循環(huán)利用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4  實(shí)施效果

4.1  含鐵塵泥回收使用量顯著提升

含鐵塵泥回收利用水平逐年提升，連續(xù)三年穩(wěn)定在30萬(wàn)噸以上，含鐵塵泥實(shí)現(xiàn)均勻穩(wěn)定配加，配加量穩(wěn)定提升，達(dá)到體系預(yù)期目標(biāo)。

4.2  有效降低配礦成本

2017年~2019年，含鐵塵泥在煉鐵廠燒結(jié)混勻造堆作業(yè)中實(shí)際配加97.22萬(wàn)噸，較2016年每年增加含鐵塵泥配加量3.64萬(wàn)噸，體系實(shí)施后2017年~2019年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如下：

    含鐵塵泥配加經(jīng)濟(jì)效益=（體系實(shí)施后使用含鐵塵泥總量/3-體系實(shí)施前含鐵塵泥使用總量）*3*鐵礦粉與含鐵塵泥差價(jià)

                                      = (（311039+338925+322251）/3-287713)*3*300

                                        =32723800元

相當(dāng)于每年增加10907600元經(jīng)濟(jì)效益。

4.3  減排效果非常明顯，社會(huì)效益巨大

2017年~2019年，體系建立后含鐵塵泥使用比體系建立前2016年多用10.9萬(wàn)多噸，平均每年多用3.64萬(wàn)噸，在目前環(huán)保形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻的形勢(shì)下，減排效果非常明顯，社會(huì)效益巨大。

參考文獻(xiàn)：

[1][2]劉維勤 寧鋼高爐有害元素的管控措施 煉鐵，2018.01， Vo1.37,No.1

[3]劉維勤 丁德剛 廖洪亮 寧鋼高爐含 Zn 物料使用實(shí)踐 第十一屆鋼鐵年會(huì)論文集，煉鐵與原料1-89