钢铁厂含锌粉尘综合利用及相关处理工艺比较

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1、万方数据第29卷第4期2010年8月炼钦IRONMAKINGV01．29，No．4August2010·综述·钢铁厂含锌粉尘综合利用及相关处理工艺比较余雪峰薛庆国王静松孔令坛(北京科技大学)摘要对国内外钢铁企业处理含锌粉尘的不同T艺方法进行了阐述。通过分析火法处理工艺中的回转窑、转底炉和流化床处理工艺，认为利用转底炉直接还原工艺处理钢铁厂含锌粉尘具有使用原料和能源的灵活性大，基建投资和处理成本较低，设备运行稳定以及环保措施得力，值得推广和应用。关键词直接还原转底炉含锌粉尘综合利用随着我国钢铁工业的快速发展，钢铁生产过程中所产生的粉尘对环境的影响也日益加深，因此各种钢铁

2、企业粉尘的回收及综合利用已经受到国家及行业内部的重视。2009年我国钢铁产量达到5．4亿t，一般来说钢铁企业粉尘的产量为钢产量的8％一12％⋯，也就是说，我国钢铁企业每年粉尘的产量在5000～6000万t左右。这些粉尘含有大量的铁元素，其中一部分粉尘还含有碳、锌、铅、钾和钠等其他元素，如高炉布袋灰，转炉细灰，烧结电场灰等。通常条件下，钢铁企业中此类粉尘收集后一般作为烧结的原料来生产烧结矿，在钢铁企业内部循环利用。由于这些粉尘粒度细，比表面积大，表面光滑，加湿比较困难并且含有锌、铅、钾和钠等元素。烧结配入这些粉尘，一方面会降低烧结料层的透气性，影响烧结生产的技术经济指标

3、；另一方面由于某些粉尘(例如：高炉布袋除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰及AOD／VOD除尘灰中含有一定量的锌)的加入，锌在钢铁企业内部循环富集，会增加高炉锌负荷，使高炉生产顺行受阻。据日本新日铁数据，高炉的锌负荷应小于o．2kg／t，因此对返回烧结利用的粉尘锌含量有严格的要求。然而企业内部常年的锌循环富集和我国南方高锌矿的冶炼已经给高炉的操作带来了严重的不利影响，这使得钢铁企业内部无法完全循环利用自身所产生的粉尘。因此，必须对钢铁企业中的含锌粉尘进行特殊处理，从而降低高炉炉料的锌负荷，实现钢铁企业粉尘的完全循环利用。1国内外钢铁企业粉尘简况国内外一些钢铁企业粉尘的产量和

4、成分情·56·况‘2“1见表1、2。表l国外钢铁企业粉尘产量和成分项目产生量TFeZnMgocaOsi02c!芝!丝竺墅丝鱼丝电炉粉尘5～2010～36282—46—940-4转炉粉尘7—3025—456l31商炉粉尘20一3020～403一lO12—3l一3lO～45表2莱芜钢铁公司粉尘产量和成分【2J项目产生皱"WeZnMgoca0si02c一kg／t％电炉粉尘10一2530～453～171—352—40-4转炉粉尘10～加20—501—3133—602高炉粉尘15—303—17I2～54—525—55从表l和表2可以看出：①电炉粉尘中锌的含量相对较高，其含量多少

5、和生产所用的原料相关。②高炉灰中含有一定量的锌，含锌量和生产用的矿种和生产循环富集的时间有关。同时高炉灰中的碳含量较高，若能有效利用这部分碳资源则可替代钢铁企业的其他的能源消耗。③转炉粉尘的铁含量高，且含有一定量的锌，锌含量多少与加入废钢品种相关。因此，采取适宜的处理方法来处理这些粉尘。既要回收铁、锌等有价元素，又要充分利用高炉粉尘中的碳资源作为能源，达到处理这些粉尘既有经济效益又有环境效益。2处理钢铁厂含锌粉尘的不同工艺2．1填埋法钢铁厂高锌粉尘填埋处理方法包括：直接填埋万方数据法、固化法和玻璃化法三种方式"一7J。直接填埋时重金属元素会通过渗漏浸出对地下水造成污染

6、，所以要求对含锌粉尘进行无害化处理后才能填埋。普通固化是将粘土与钢铁厂粉尘(主要是电弧炉粉尘)均匀混合，在高温下固化处理。粉尘中的重金属可被粘土中其他物质包裹起来，变得稳定。此方法简捷高效，处理后的粉尘具有长期稳定的特性，但经过处理的粉尘将失去回炉重炼的可能。玻璃化是固化的改进，固化产物经过TCLP试验，浸出物低于环保排放标准，并且其热稳定性很好，但长期的稳定性还未得到证实。上述处理方法中固化方法和玻璃化充其量是一种无害化的处理方式，并没有对粉尘进行综合利用，由于粉尘中含有铁、锌、铅、钾等金属元素，是一种宝贵的资源，因此，填埋处理本身就是资源浪费。2．2物理法利用处理

7、物理法处理工艺主要有两种：磁性分离"1和水利旋流器分离一J。磁性分离工艺的原理是：利用锌一般富集在粒度较小和磁性较弱粒子上的特性，采用离心或磁选的方式富集锌元素。磁性方法用于高炉粉尘时，要增加浮选除碳工艺，以提高效率。其工艺较简单、易行，主要缺点是锌的富集率较低。水利旋流器分离工艺原理是：锌主要存在于20I．Lm以下的细尘中，利用漩流器使<15恤m的较细粉尘溢流，而>15¨m的较粗粉尘底流，从而实现分离效果。但部分高锌粉尘仍然无法利用，需填埋处理。因此物理法只作为湿法或火法工艺的预处理工艺。2．3湿法处理工艺含锌粉尘按锌含量分为高锌粉尘(>30％)，