引言
钢铁工业是国民经济发展的重要组成部分，21世纪以来，我国粗钢产量一直稳居世界第一，钢铁业给我国经济发展做出了卓越的贡献，但同时也向环境中排放了大量污染物(废水、废气、废渣等)，发展循环经济有利于钢铁行业的绿色可持续发展。目前我国在钢铁冶金中主要采用高炉炼铁结合转炉炼钢的长流程冶金过程，据统计冶金固废(冶炼渣、冶金尘泥等)的产出量约占粗钢总产量的60%。
1冶金粉尘的产生和组成特性
钢铁生产流程包括烧结、炼铁、炼钢等生产工序，据统计，我国大型钢企粉尘产出比例按工序分别为烧结工序粉尘占烧结矿的2%～4%，炼铁工序粉尘约占铁水的3%～4%，炼钢工序粉尘约占钢产量的3%～4%。冶金粉尘化学组成因原料状况、工艺流程、设备配置差异等有所不同，表1为不同冶金粉尘的产出工序及对应的组成。不同工序冶金粉尘中均含有烧结配料所需的Fe、CaO和C等主要组成，但不同粉尘中的杂质如重(碱)金属组成含量相差较大，如烧结机头除尘灰中的碱金属K、Na含量较高，炼铁工序除尘灰和电炉炼钢工序除尘灰中重金属Zn含量较高，这些杂质的产生既和入炉物料原始化学组成有关，也与冶炼工艺参数紧密相关。从冶金粉尘的资源化应用途径来看，可分为钢铁工序内部利用、简单加工回用和除杂加工利用等方式。其中又以烧结利用占有较大比例，直接烧结利用在一定程度上实现了粉尘有价组成的资源回收，但由于缺乏各类物料除杂过程，导致其在直接利用过程中影响钢铁的正常生产，如粉尘中的锌元素将随烧结矿进入高炉，在高炉内挥发和循环富集，致使高炉结瘤，影响高炉正常生产;粉尘中的钾元素在烧结高温过程中挥发再凝结将影响烧结电除尘效果，导致烧结电除尘不能达标，进而降低除尘效率，产生环保问题，或是在循环过程中进入高炉，引起高炉结瘤，恶化料柱透气性，破坏焦炭强度，影响铁水产量和高炉效率等。因此，冶金粉尘的资源化应基于粉尘的物理化学性质出发，另外，随着我国对烧结烟气污染物排放的控制标准越来越严格，粉尘在烧结中利用也要考虑到对烟气污染物控制是否会带来负面影响，以此作为依据来分析其是否适用于烧结处理，进而选择合适的资源化处理方式，将有助于促进粉尘资源综合利用和环境保护双重目的的实现。
2除尘灰类别和成分
钢铁企业生产过程，据不完全统计各类粉尘的产生量总和约为钢产量的10%左右。其中，烧结粉尘产量约12kg/t矿，高炉粉尘约30kg/t铁，转炉和电炉炼钢粉尘约15kg/t钢左右。钢铁行业粉尘含铁、碳外，还有Zn、K、Na、Pb等元素，如这些除尘灰不经处理返回冶炼工序，这些元素势必对产能和烧结矿质量造成影响，进而影响到高炉顺行及高炉寿命。如在返回冶炼工序前采用合理的工艺将Zn、K、Na、Pb等元素富集或回收，甚至还可回收In、Ag等稀有金属，不仅环保达标，还能创造良好的经济效益，说明钢铁冶金除尘灰具有较好的经济价值。根据除尘灰产生的工序、温度大致可分成环境和烟气除尘灰两类。环境除尘是在常温过程聚集的，其介质粉尘化学成本基本无变化、容易利用，对生产危害可忽略不计。在原料装卸、转运过程产生的粉尘，如高炉料仓槽上和槽下除尘灰、烧结料场或供料皮带系统除尘灰等。
3钢铁冶金除尘灰的处理工艺
3.1含碱金属粉尘除杂技术
烧结机头电除尘灰中含有较多的可溶碱金属氯化物，除可溶性氯化钾和氯化钠外，除尘灰中含有的其它相均难溶于水，因此可采用水溶分离、结晶提纯技术，将可溶氯化物在水中分离，然后可以将分离后的不同物质再分别进行利用。
3.2湿法除杂后利用
由于冶炼原料本身含有杂质元素如K、Zn、Pb等，这些杂质形成的化合物一般熔、沸点较低，在高温窑炉中易挥发，因此大多在尘泥中富集，且越细的尘泥中富集程度越高。同前述企业自身回用技术不同之处在于，采用内部直接利用方式无法满足含杂质尘泥的利用。因此，含杂质尘泥的处置问题是现阶段企业自身无法解决的，另外随着国家对烟气排放标准的进一步严格，所得到尘泥组成中的杂质含量势必进一步增大。含杂质尘泥中又以杂质K、Zn的含量和影响最大，尘泥除杂技术可以分为湿法工艺和火法工艺。典型的湿法工艺一般可以用于处置含K和含Zn尘泥。
3.3含Zn粉尘除杂技术
炼铁、炼钢工序产生的粉尘含有Zn、Pb等重金属，尤以重金属Zn的含量较高，这些含重金属杂质粉尘如直接在烧结、高炉等工序中利用会对生产造成负面影响，含重金属粉尘的除杂可以分为物理分离、湿法和火法工艺技术。以含Zn粉尘为例，物理分离方式效率较低，因此一般作为湿法技术或火法技术的预处理工艺;湿法工艺是利用氧化锌不溶于水或乙醇可溶于酸、氢氧化钠或氯化铵的特性，通过酸浸、碱浸以及氨联合浸出将锌从混合物中分离出来，由于需要大量水和药剂，容易产生难处理泥浆，对设备磨损和腐蚀。火法工艺是在高温还原条件下实现含铁氧化物的金属化还原，同时使含有的Zn、Pb等杂质元素挥发，随烟气排出并进行收集。相对而言，火法成本略高，但资源化和除杂综合效果最好。
4钢铁冶金行业袋式除尘器的适用性分析
袋式除尘器归属于干式滤尘装置的范畴，其能够对细小、干燥的非纤维性粉尘进行捕集，它的除尘效率较高，在很多工业企业不同类型的生产线上均具有良好的适用性。在钢铁冶金行业中，半密闭电炉中产生的烟尘粒径一般在5μm以下，HJ2020-2012规范中明确指出，粉尘粒径小于10μm的场合，可以使用袋式除尘器进行除尘。国家现行的GB28666-2012标准中虽然并未对颗粒物速率及污染因子二氧化硫和氮氧化物的控制做出明确规定，但却规定了应对企业颗粒物有组织排放源及边界颗粒物无组织浓度限值进行控制。鉴于此，钢铁冶金行业在应用袋式除尘器时，应依据该标准中给出的边界颗粒物浓度限值1.0mg/m³的要求，由此可见，袋式除尘器在钢铁冶金企业中的应用是有标准可依据的。为减轻工业生产对环境造成的污染和破坏，国家对钢铁冶金行业的准入条件进行重新修订，要求所有钢铁冶金企业的熔炼工段必须配备除尘和回收处理装置，并且还要安装省级以上环保部门认可的烟气监测系统，袋式除尘器作为一种除尘效率较高的装置，其可在熔炼工段中进行应用。综上，袋式除尘器适用于钢铁冶金行业。
结语
冶金除尘灰深加工工艺选择必须结合本企业和当地周边环境实事求是选择，最环境的工艺则选择转底炉，周边钢铁产能大、且有大量含Zn的冶金尘泥则可采用烧结———小高炉工艺。笔者认为回转窑工艺与精选、冷压球工艺结合是最佳工艺，即用本文介绍的工艺一精选铁粉、碳粉后产生含锌尾粉，含锌尾粉作为转炉除尘灰混配，混配料冷压成球作为转炉造渣剂，进入转炉富集Zn等原素，富集到一定程度再进入回转窑冶炼，该工艺既经济、又环保。
参考文献
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