隨著環(huán)境立法的要求越來越嚴，對鋼鐵企業(yè)環(huán)境適應(yīng)性的要求也不斷提高。因此，一些降低能源消耗、減少廢棄物排放及廢棄物回收再利用的技術(shù)方法在鋼廠得到大力推廣。近幾年開發(fā)的一些鋼廠廢棄物回收、回用技術(shù)都已得到成功應(yīng)用。這些技術(shù)可以實現(xiàn)諸如降低廢棄物排放、節(jié)約廢棄物處置費用、回收利用部分含F(xiàn)e、Zn產(chǎn)品的作用。

廢棄物主要來源于除塵器的細粉塵和各種生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的塵泥。廢棄物的回收利用過程中要求實現(xiàn)無塵處理，經(jīng)常采用粘結(jié)成形、造球、壓塊、制磚等工藝方法。上述工藝處理方法的一個共同生產(chǎn)工序是廢棄物的混合即混料過程?；炝舷到y(tǒng)必須同時能夠進行混料、加濕、混勻、緊密、預(yù)成球、反應(yīng)、冷卻等過程。采用逆流強力混合機可以實現(xiàn)上述功能?；旌显现谐：幸恍╇y處理的回收料，如堅硬的（燒結(jié)礦、焦炭）、腐蝕性的（含氯化物材料）、易產(chǎn)生火花的（含F(xiàn)e粉材料）、易發(fā)生反應(yīng)的（生石灰）或粘性大、易結(jié)成團的回收料。

1、除塵灰造球

近年來，鋅的回收在鋼廠越來越重要。隨著表面熱浸鍍鋼材使用量的增多，回收到鋼廠重熔的鋅量也大量增加。含鋅廢棄物的處理有兩種方法：一種是僅對外觀進行處理；另一種是將回收的鋅加工成氧化物。

在奧地利林茨奧鋼聯(lián)鋼廠，從轉(zhuǎn)爐出來的含塵廢氣經(jīng)冷卻器和下步的電除塵進行除塵。從冷卻器出來的粗粉塵以及從電除塵出來的低鋅細粉塵在回轉(zhuǎn)窯中進行加熱，并在一條連續(xù)生產(chǎn)線上壓制成團塊，壓制團塊再直接返回到轉(zhuǎn)爐中進行再利用。

從電除塵出來的富含鋅的粉塵則被送到另一條生產(chǎn)線——造球系統(tǒng)。由于這種粉塵鐵含量及生石灰含量高，且工作溫度達到150℃時，易產(chǎn)生火花，因此，為防止鐵發(fā)生反應(yīng)，系統(tǒng)采用氮氣進行保護。為了消除熟石灰的反應(yīng)焓及其他熱源，混合機同時也作為蒸汽冷卻器使用。在混合機和圓盤造球機之間安裝有改進的圓盤給料機作為反應(yīng)器。由于混合機是批量間歇式非連續(xù)生產(chǎn)，而造球機是連續(xù)生產(chǎn)，圓盤給料機即可以作為間歇式生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)之間的緩沖裝置，也可為熟石灰的完全反應(yīng)提供充足的時間。雖然粉塵很難溶于水，但混合過程卻需要大量的水。加水量由工藝控制系統(tǒng)根據(jù)檢測數(shù)據(jù)自動計算出來，基本由以下幾部分組成：CaO熟化用水量（化學計量）、消耗反應(yīng)熱用水、熱粉塵冷卻用水、消耗高溫混合機機械能用水、粉塵造球需要加濕的用水。水的蒸發(fā)作用使混合機、反應(yīng)器、造球機內(nèi)產(chǎn)生大量的含塵蒸汽，這些蒸汽在凈化器中被凈化后循環(huán)使用，從凈化器出來的污水又被送入混合機中使用，這些水在完全封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，不會向外部排放，而且整個工藝所用的水都是加入到凈化器中的新水。由于含石灰的粉塵加濕后很粘，混合機上一般配有自動清除裝置。從造球機出來的濕球在帶式干燥機上進行干燥，以利于儲存。造好的球機械強度高，在潮濕的環(huán)境中也能保持良好的穩(wěn)定性，且適于長距離運輸。

2、Waelz回轉(zhuǎn)窯工藝

1992年 BUS公司在德國弗萊堡市Saxonia工業(yè)區(qū)原鋼鐵廠的廠址上建起了一座現(xiàn)代化的生態(tài)環(huán)保型鋅回收工廠。該廠用回轉(zhuǎn)窯將含鋅的工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)換成生態(tài)環(huán)保和環(huán)境友好的氧化物。在鋅車間再將氧化物轉(zhuǎn)換成鋅。Waelz回轉(zhuǎn)窯工藝可處理的原料有煉鋼車間除塵灰、污泥、廢球團，濕焦炭，干焦炭（石油焦、無煙煤焦），煙氣脫硫石膏（濕的），碾碎的干石膏、生石灰、熟石灰等。煉鋼車間的粉塵通常采用專用料罐車進行運輸，然后儲存在大容積的料倉中。

為提高原料性能，1997年又安裝了一套混合造球系統(tǒng)，使爐子產(chǎn)量提高約20%。根據(jù)廢棄物含鋅量的不同選用不同的還原劑或粘結(jié)劑，然后進行混合、均勻、加濕。該造球系統(tǒng)主要設(shè)備是批量間歇式生產(chǎn)的強力混合機及連續(xù)生產(chǎn)的圓筒造球機。

1號Waelz回轉(zhuǎn)窯輕微傾斜，長43m，直徑3.6m，每分鐘約旋轉(zhuǎn)一次。加熱氣體與混合料（球團）運行方向相反，混合料緩慢通過爐子的同時被加熱、烘干。金屬氧化物在1200℃的反應(yīng)區(qū)被還原，在此溫度鋅和鎘被蒸發(fā)。工藝通風會使金屬重新氧化，它們和廢氣一起進入氣體洗滌系統(tǒng)，在扁管冷卻器和過濾器處分離出金屬氧化物，并輸送到料倉進行中間儲存。從Waelz回轉(zhuǎn)窯出來的爐渣可以用來填埋或修路。Waelz窯爐工藝專利（SDHL）利用了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鐵氧化物的反應(yīng)熱，極大地降低了能源（氣體和焦炭）消耗，氧化物產(chǎn)量也提高近30%，這一工藝不產(chǎn)生廢水，與沒用鐵氧化物反應(yīng)熱的普通工藝相比，CO2排放量減少40%。

第一座爐子生產(chǎn)很成功，于是在2002年又投建了2號長50m的Waelz回轉(zhuǎn)窯。這次生產(chǎn)采用燒結(jié)工藝，產(chǎn)量明顯提高，因而沒有再安裝造球圓筒。該生產(chǎn)線可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)?；旌蠠Y(jié)工藝采用了愛立許（Eirch）改進型強力混合機?；炝纤O(shè)計采取提高產(chǎn)量的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以為產(chǎn)量提高后的回轉(zhuǎn)窯提供足夠的原料，因此，2004年安裝了愛立許混合系統(tǒng)，將粉塵和污泥用焦炭、粘結(jié)劑進行混合粘結(jié)成團塊。

與高校及研究所的合作研究證明，含鐵廢棄物可以通過帶式燒結(jié)機進行回收。這可以降低廢棄物處置成本、回收循環(huán)使用材料中的鐵，但是會使燒結(jié)料的滲透性變差，燒結(jié)機排放氣體中的含塵量提高。為避免上述情況發(fā)生，進行了粉塵燒結(jié)的試驗研究。1997年HKM（蒂森克虜伯曼內(nèi)斯曼）公司建設(shè)了回收粉塵的燒結(jié)中試生產(chǎn)線，試驗結(jié)果非常滿意，因此試驗持續(xù)了很多年，直到2001年才轉(zhuǎn)成工業(yè)化生產(chǎn)。利用不同類型的混合機進行大量試驗，研究了粉塵粘結(jié)團塊的性能以及煉鋼車間大型生產(chǎn)不同系統(tǒng)的適應(yīng)性，對比了愛立許逆流強力混合機和帶有頭部切割機的單軸管式混合機，實踐證明愛立許混合機使用性能表現(xiàn)良好。2002年HKM公司新生產(chǎn)線投入使用，可處理的原料包括高爐爐頂煤氣粉塵（細而濕）、除塵室粉塵（粗大而堅硬）、燒結(jié)廠冷卻過程粉塵（破碎、篩分過程）、鑄造車間粉塵（干而細）、粘結(jié)劑（石灰、水泥等）、水。這些材料自動進行儲存、運輸、配料、稱重、送入配料混合機。將混合機混合好的粘結(jié)團塊倒進箱式喂料器，然后再連續(xù)加到燒結(jié)機臺車上。

經(jīng)過較長一段時間的生產(chǎn)，回收系統(tǒng)的設(shè)備配件及粘結(jié)系統(tǒng)得到優(yōu)化，生產(chǎn)結(jié)果更加可控。粉塵團塊提高了燒結(jié)混合料的透氣性，使燒結(jié)產(chǎn)量得以提高，降低了燒結(jié)系統(tǒng)排放氣體中的粉塵含量。除塵室中的含銅微粒加入到粉塵團塊中，降低了廢氣中的銅含量及其對形成二惡英的催化作用。

3、Primus 工藝

在Primus 工藝中試生產(chǎn)成功后，首座工業(yè)化生產(chǎn)線于2003年建成投產(chǎn)。Primus 工藝的主要設(shè)備是多膛爐及電爐，電爐將預(yù)還原鐵轉(zhuǎn)變成生鐵。另外該廠還裝有廢氣檢測裝置以保證其最小排放量。

Primus 工藝利用鐵礦粉生產(chǎn)海綿鐵（DRI）和鐵水，是一種生態(tài)環(huán)保型新工藝，也可把它看成微型高爐。再利用鋼鐵生產(chǎn)中廢棄物的目的是重新獲得鐵、鋅及其他有價金屬。新工藝采用多膛爐技術(shù)進行直接還原，適合采用低級煤。該工廠設(shè)計回收盧森堡鋼鐵公司的所有廢棄物，包括電爐粉塵和軋鋼車間的含油塵泥，高爐及其他煉鋼車間的粉塵及塵泥也能處理。

在混合機內(nèi)，不同的廢棄物和粘結(jié)劑分別進行混合、稱重和處理。根據(jù)測量混合機內(nèi)已混勻原料的濕度，在混合過程中可直接對基料進行不同含水量的補償?；旌系南碌拦ば蚴窃烨?，混合料在造球圓筒中造球，時間較長，然后進行烘干。

多膛爐是一套工藝簡單、流程短、生產(chǎn)可靠的設(shè)備，由幾個爐床豎著一個摞在另一個的上面排列組成。在每一層都有混料臂在工作，混料臂由一個冷卻的旋轉(zhuǎn)柱狀軸帶動。原料和煤一起被裝進去，煤從爐子的頂部流到底部。混料臂驅(qū)使它們運動，在一層由外向里運動，在其下一層又從中心向外運動，空氣從爐子的側(cè)面進去然后從頂部出來。

廢棄物在爐內(nèi)被烘干、還原，整個過程要經(jīng)過以下幾個步驟：先在100℃左右被烘干，在400℃左右除油，在1100℃左右被還原。

在料床上還原氣氛占主流，氣流是氧化性的。這會使鋅在氣流中被重新氧化，而在廢氣清潔器中被分離出來，所以又叫做Primus氧化。從爐底出爐的海綿鐵被連續(xù)裝入Primus熔化爐——特制的三段式電弧爐，連續(xù)生產(chǎn)出鐵水和渣，這種渣與高爐渣相比，不易發(fā)生反應(yīng)，可用于鋪路。

4、OxyCup工藝

2004年夏天，蒂森克虜伯鋼鐵公司（TKS）在德國杜伊斯堡建設(shè)的OxyCup工藝生產(chǎn)線投入使用。TKS擁有三個燒結(jié)廠，四座高爐和兩個煉鋼廠。利用這項技術(shù)該廠可以回收利用所有這些廠的廢棄物，并使含鐵產(chǎn)品得到回收。整個工程由德國某公司負責設(shè)計施工，并提供核心設(shè)備——豎爐。在TKS決定建設(shè)新工廠之前，已經(jīng)與一些公司合作，利用改進的沖天爐成功進行了多年的中試試驗。這一工藝是將含鐵和碳的廢棄物制成磚塊，這些磚塊在爐內(nèi)被還原成DRI然后再被熔化成生鐵。該工藝也可以處理不能在普通生產(chǎn)線上回收的含鋅粉塵。能處理的原料包括燒結(jié)機粉塵、高爐污泥、轉(zhuǎn)爐粉塵、軋機污泥、焦炭渣。這些廢棄物經(jīng)準備車間冷卻、輸送、分類后，送入特定的強力混合機內(nèi)進行混合，并加入粘結(jié)劑混合成混凝土的樣子，然后被送到110mm六邊形的型磚生產(chǎn)線上，生產(chǎn)出鋪路石用磚。含鐵50%的原料制成的磚經(jīng)過大約三天硬化后，可以直接進行熔化，也可以儲存以后再用。

對于廢棄物的統(tǒng)一處置和所制磚塊的穩(wěn)定性來說，原料準備中的混合工序最重要。不同種類的污泥需要進行分解破碎后與細粉塵均勻混合，經(jīng)過大范圍的多次系列試驗后，TKS公司決定采用愛立許逆流強力混合機，該混合機不僅可以破碎污泥，還可以準確控制粘結(jié)劑和水分的分布范圍和量。這兩個性能是制磚過程中的先決條件，可以保證在制磚的壓制過程中優(yōu)化喂料，并使制成的磚具有合適的硬度。

由于回收廢棄物顆粒細小、反應(yīng)面積大、溫度高，爐子內(nèi)的反應(yīng)速度非?？?。由于所有的磚塊都是一種尺寸，豎爐內(nèi)比高爐內(nèi)有很多有利的空洞。當磚塊下行時被還原成DRI，然后進入熔化區(qū)，鐵渣分離連續(xù)流出。廢棄物中的鋅被蒸發(fā)與廢氣一起從爐頂出來，在過濾器處收集起的富鋅泥渣可以再回收鋅。OxyCup工藝的通用性、適應(yīng)性強，可處理的廢棄物原料范圍廣泛，它的原料準備車間能根據(jù)制磚生產(chǎn)線的設(shè)計和布置靈活提供原料，還可以進行連續(xù)處理。

5、結(jié)論

通過對歐洲一些鋼鐵廠廢棄物回收利用生產(chǎn)線的介紹發(fā)現(xiàn)，他們不是將廢物堆積而是將其回收利用。燒結(jié)廠、高爐、鑄造車間、煉鋼廠和電弧爐的粉塵和污泥，加上粘結(jié)劑（有時還有還原劑），通過處理，其中的有用物質(zhì)可以在高溫下重新回收。這些廢棄物中的大多數(shù)難以處理，具有很高的機械、化學和物理性能。

原料準備工序總是被低估，其實它在很大程度上決定著生產(chǎn)工藝的成功與否。原料準備最核心的工作是原料的混合。

逆流強力混合機在所有工藝中的應(yīng)用證明，它可以達到極好地混合效果，能夠保證中間產(chǎn)品（混合料）的穩(wěn)定性以及其他所需要的性能。愛立許混合機具有耐磨、自清潔功能，適應(yīng)性強，因此，可以處理與普通原料性能極為不同的各種性能的廢棄物。

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