爐塵

爐塵又稱為瓦斯灰，是高爐煉鐵過程中煤氣上升時被攜帶出的細顆粒固體爐料。主要由礦粉和焦炭的粉末組成的混合物組成。

基本介紹

• 中文名：爐塵
• 外文名：The furnace dust
• 別名：瓦斯灰
• 屬性：細顆粒固體爐料
• 組成：礦粉和焦炭的粉末組成的混合物
• 套用學科：冶金術語

概述

爐塵又稱為瓦斯灰，是高爐煉鐵過程中煤氣上升時被攜帶出的細顆粒固體爐料。主要由礦粉和焦炭的粉末組成的混合物組成。其中含Fe：40～55%，C：10～20%。根據冶煉和原料條件的不同，每噸生鐵的爐塵量在10～100公斤，若原料中含粉末多或原料強度不好時，爐塵量可能更高。中、小高爐每噸生鐵爐塵量約在50～150公斤。爐塵可作為燒結原料，取代部分礦粉和燃料，並可降低燒結礦成本。一般在燒結配料中配爐塵量不超過10%。

爐塵回收後可供燒結廠做燒結配料用，也可作為燒制水泥的配料等。

採用迴轉窯還原煙化富集工藝處理後的爐塵可產出氧化鋅粉。煙化殘渣用選礦工藝處理可回收鐵、碳，並可用於生產建材。煙化富集物經多段濕法工藝分離，可提取金屬鋅、銦、錫、鉍、鎘，做到固廢物再資源化，實現工業化生產。

爐塵濃度

影響爐塵濃度的因素很多，它不但和原料質量、爐子大小、操作方法有關外，在吹煉期的不同時間內，隨著熔池內反應的激烈程度不同，而在變化。其中影響最為嚴重的，是加入散狀原料的操作制度。通常在加入散狀原料時最濃，在爐渣形成之後，爐塵濃度顯著降低。

為了汽冷的熱力計算方便，爐塵計算濃度，通常採用以爐氣量為標準，即以每一標立方米爐氣中含塵克數，表示爐塵濃度的大小。

吹煉期的平均爐塵濃度，通常是採用以金屬爐料(鐵水加廢鋼總量)的熔塵損失為指標進行計算。

爐塵濃度的測定值，是比較難於作到準確的。

根據國內的有限測定，對於中小爐子=1.1～1.5%，對於大型爐子，=0.83%。國外資料介紹，氧氣頂吹轉爐熔塵損失，一般水平為0.7～1%。蘇聯的汽冷設計，普遍採用=1.5%。頂吹轉爐熔塵損失低於0.7%是很困難的。而底吹，則只有0.25～0.4%。

爐塵平均濃度，可按下列公式計算：（克/標立方米爐氣）。

式中：——爐塵平均計算濃度，(克/標立方米爐氣)；

——熔塵損失，（%）；

△C——總降碳量，（%）；

a——鐵水比，（%）；

CO、——爐氣中CO和的容積分額，（%）。

通常可按如下的簡化公式計算。

對於中小型轉爐：（克/標立方米爐氣）。

對於大型轉爐：（克/標立方米爐氣）。

對於大型轉爐，精密計算時，爐塵濃度可以分三段計算。前期按平均濃度的21%計算，中期按平均濃度的156%計算，後期按平均濃度的38%計算。前後期，時間各占吹煉期的22%，中間期時間占吹煉期的56%。

中小爐子爐塵計算濃度，可以不分段，取平均值。對於大型爐子，粗略計算也可以不分段，一律取吹煉期平均爐塵濃度計算煙塵輻射。

考慮到爐塵濃度分布特性和簡化計算，對煙塵輻射計算建議採用下列給出的爐塵平均計算濃度數值和在整個吹煉時間內不分段計算爐塵濃度，同樣可以得到較好的熱力計算精度。

對於中小型氧氣頂吹轉爐推薦採用=0.174（公斤/標立方米爐氣）。對於大型氧氣頂吹轉爐，則取=0.2（公斤/標立方米爐氣）。

爐塵比重和比熱

根據國內外實測資料，爐塵的真比重為4.41～4.99克/立方厘米，堆積比重為1.56～1.6克/立方厘米。

蘇聯設計，統一採用爐塵真比重為4.45克/立方厘米，堆積比重為1.6克/厘立方米。

國內《氧氣轉爐煙氣淨化及回收設計參考資料》推薦採用爐塵真比重為4.41克/立方厘米，堆積比重為1.56克/立方厘米。

爐塵的比重，和爐塵中的石灰粉末含量有關，因此在很大程度上取決於使用的石灰質量（石灰中粉末的含量）和操作制度（是在吹煉前加入，還是在吹煉中加入，是分批還是一次加入）。

在傳熱計算中，為了可靠，建議採用較低值。即爐塵真比重，按4.41(克/立方厘米)計算。

爐塵比熱，國內尚無試驗資料，根據蘇聯資料，認為C=0.1 5(千卡/公斤℃)，對於爐塵的熔點和熔解熱，尚缺乏有關資料。將爐塵比熱看成定值，不考慮在高溫狀態下爐塵變態時吸熱所產生的誤差是不大的。因為爐塵的熱焓在整個煙焓中所占比例一般不超過4%，所以這樣的簡化是可以的。

爐塵利用

我國錳礦資源豐富，一般均含有有色金屬和稀有金屬。高爐冶煉錳鐵時有大量煤氣排出，煤氣中含有大量的爐塵。因而，首先是使煤氣中的爐塵回收，然後再從爐塵中提取各種金屬。

錳鐵高爐煤氣含塵量約為生鐵高爐的8～10倍。每噸錳鐵爐塵量約為200～300公斤，爐況失常時，爐塵量高達400公斤以上。其次，錳鐵爐塵粒徑小，小於0.20毫米的占50%以上，不易捕集。我國錳鐵煤氣淨化設施，一般均可使煤氣中含塵量平均達到30毫克/立方米左右，良好情況可降至20毫克/立方米以下。

高爐煤氣首先通過重力除塵器，粒度較大的爐塵迅速沉降，然後通過文氏管及洗滌塔時，粒徑細小的爐塵經過水洗而排出。有的高爐在重力除塵器之後還設定有旋風式的除塵器。這樣可以減輕文氏管洗滌負荷，有助於改善煤氣質量。

高爐爐塵成分

除塵器中沉積的爐塵，從化學成分分析完全可以作為燒結礦的混合料。右圖是高爐爐塵成分。第二除塵器（旋風式）爐塵含Mn低於第一除塵器(重力式)。但是從錳燒結礦原料的有效成分粗略比較，Mn+C+CaO的總和，第一除塵器與第二除塵器基本上相近，甚至於第二除塵器中的含量高於第一除塵器中的含量。爐塵中碳素可作為燒結混合料中的部分燃料；爐塵中CaO是生產自熔性燒結礦所必須的，如果扣除爐塵中CaO及C含量計算含Mn量，則右圖所列爐塵錳含量均在40%以上，均比目前所使用錳礦石含錳量高。因而，除塵器的全部爐塵應充分利用作燒結礦的原料。

錳鐵爐塵用於農田，對於改良土壤、防病保菌、防止黃葉枯死病、增加產量都有很好成效。

根據爐塵及洗滌水沉積的塵泥化學分析，除去上圖所列成分外，還含有大量鉀、鈉，其中鉀含量為3~4%，同鉀肥含量大致相同，對農作物有利。