利用高爐主溝處理含鋅粉塵新技術(shù)

　　　　             廖輝明¹，樊波²，劉文全³

（1，湖南建鑫冶金科技有限公司，410016， 2，中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京，100176，3，冶金工業(yè)規(guī)劃研究院,北京，100711）

摘　要：高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐污泥等冶金過程產(chǎn)生的含鋅塵泥，如果循環(huán)利用，將導(dǎo)致高爐爐墻結(jié)厚、爐況不順、侵蝕爐缸碳磚等一系列問題。本文介紹了利用高爐貯鐵式主溝處理含鋅塵泥的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)含鋅塵泥中的鐵、鋅等有價(jià)成分的綜合利用，是一種投資省、操作簡(jiǎn)單、效益顯著的新技術(shù)。

關(guān)鍵詞　高爐主溝　含鋅塵泥　分離回收

1概述

鋼鐵企業(yè)的高爐煤氣除塵灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、電爐除塵灰的含鋅量都比較高，這部分含鋅塵泥的產(chǎn)生量約為鋼產(chǎn)量的2～3%。這些含鋅塵泥如果返回?zé)Y(jié)進(jìn)行循環(huán)利用，會(huì)造成鋅等有害元素生產(chǎn)流程中的不斷富集，鋅的富集對(duì)高爐冶煉及長(zhǎng)壽帶來不利影響； 隨著企業(yè)認(rèn)識(shí)的提高及技術(shù)的進(jìn)步，以及環(huán)保要求，鋼鐵企業(yè)含鐵塵泥進(jìn)行資源化回收利用逐漸得到重視，其不僅可以減少廢棄物排放量，有效利用資源，節(jié)省能源，對(duì)鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)具有積極意義。

2 含鋅塵泥處理技術(shù)簡(jiǎn)析

含鋅塵泥的處理方式主要有濕法工藝、火法工藝及濕法及火法聯(lián)合工藝等。濕法工藝流程相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低，且要求原料含鋅較高。而火法工藝處理含鋅塵泥效率高、處理能力大、對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，目前得到工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用及正在研發(fā)的火法處理工藝有多種，其中回轉(zhuǎn)窯及轉(zhuǎn)底爐是目前國(guó)內(nèi)外處理鋼廠含鋅塵泥應(yīng)用較多的工藝技術(shù)，但是也存在各自的不足。表1對(duì)幾種典型的含鋅塵泥處理技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析。

表1 含鋅塵泥處理技術(shù)對(duì)比

3高爐主溝處理含鋅塵泥技術(shù)

（1）工藝概況

通過對(duì)高爐爐前主溝除塵系統(tǒng)改造、新建或改造出鐵場(chǎng)除塵器系統(tǒng)、增加壓球設(shè)施等，即可將含鋅塵泥壓成含碳球團(tuán)，利用高爐主溝進(jìn)行高溫渣鐵浴熔融還原，實(shí)現(xiàn)含鋅塵泥的綜合利用。本工藝流程的示意圖見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

　含碳球團(tuán)中發(fā)鋅經(jīng)還原揮發(fā)后再氧化后收集為高品位次氧化鋅，可以直接外賣。還原出來的金屬鐵直接進(jìn)入鐵水中，與鐵水一塊流入鐵水罐，運(yùn)往煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉。含碳球團(tuán)反應(yīng)后產(chǎn)生的殘?jiān)c高爐渣一起進(jìn)入渣溝被沖成水渣。

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

高溫熔池熔融還原是高溫液態(tài)下處理，比固態(tài)下處理的回轉(zhuǎn)窯和轉(zhuǎn)底爐處理方式更有效和更徹底，產(chǎn)品是鐵水，本技術(shù)可以將鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的含鋅塵泥處理利用，從而避免了有害元素的循環(huán)富集。

本技術(shù)可以有效利用瓦斯灰中的碳還原劑來還原鐵和鋅等元素，可以高效地回收瓦斯灰中的鐵和鋅等元素，提高了資源的利用率，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益。

4中試實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

本技術(shù)開發(fā)過程首先采用了實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)，并在某鋼鐵企業(yè)的高爐現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了中試實(shí)驗(yàn)，對(duì)于幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證，取得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。

（1）灰球處理量

經(jīng)過壓球主溝處理實(shí)際生產(chǎn)，主溝處理灰球量達(dá)到噸鐵1～2%以上，可以將高爐自身產(chǎn)生的瓦斯灰處理掉，還可以搭配部分轉(zhuǎn)爐除塵灰一塊處理。

（2）含鋅塵泥灰球中鐵和鋅的回收率

在高爐主溝進(jìn)行各種配比的含碳球團(tuán)的高溫還原模擬試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明球團(tuán)高溫還原反應(yīng)時(shí)間在3～5分鐘左右，對(duì)反應(yīng)后殘?jiān)瘜W(xué)成分檢驗(yàn)表明，下渣溝渣的（FeO）變化不大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2高爐渣中（FeO）分析數(shù)據(jù)（%）

根據(jù)數(shù)據(jù)推算含碳球團(tuán)中的金屬鐵的還原回收率在95～97%左右，鋅揮發(fā)率在99%以上，實(shí)驗(yàn)表明含碳球團(tuán)中的鋅快速還原揮發(fā)，并煙氣中充分氧化成次氧化鋅，未出現(xiàn)除塵管路鋅凝結(jié)堵塞現(xiàn)象，如果收塵設(shè)施配套完善，預(yù)計(jì)鋅回收率在90%以上。

（3）渣鐵溫度的變化

高爐主溝渣面上含碳球團(tuán)發(fā)生渣浴熔融還原反應(yīng)，鋅還原揮發(fā)并放出CO，CO和鋅遇熱空氣氧化燃燒，渣面上有燃燒火焰，一定程度為渣鐵補(bǔ)充了熱量，主溝處理含碳球團(tuán)未見明顯的渣溫變化，不影響下渣流動(dòng)性。主溝加含碳?jí)呵驎r(shí)爐渣溫度和鐵水溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)見表3。

表3爐渣溫度和鐵水溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)

5投資估算及效益測(cè)算

（1）投資估算

以年處理4萬噸含鋅塵泥為例，項(xiàng)目需要建設(shè)及改造的內(nèi)容包括：利舊廠房?jī)?nèi)新建壓球生產(chǎn)線，主溝封閉及煙罩優(yōu)化改造，在主溝上方增設(shè)料倉和控制閥門，煙氣回收管路改造，布袋除塵器系統(tǒng)改造，外加相關(guān)管路、增加分離設(shè)備等改造。各項(xiàng)總投資約400～500萬元。

 （2）效益測(cè)算

采用高爐主溝處理含鋅塵泥的產(chǎn)生的直接效益包括回收鐵元素的效益、回收水渣效益、回收鋅氧粉的效益等，具體測(cè)算見表4。同時(shí)因?yàn)楸苊饬虽\等有害元素的富集而產(chǎn)生了間接效益，如使得生產(chǎn)操作更穩(wěn)更順利，高爐壽命延長(zhǎng)等。可見本技術(shù)的效益比較明顯。

表4效益測(cè)算

6 結(jié)語

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)產(chǎn)生的塵泥之中含有豐富的鐵、碳、鋅等元素，如實(shí)現(xiàn)綜合回收利用，不僅對(duì)鋼廠煉鐵系統(tǒng)的生產(chǎn)操作有積極益處，同時(shí)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面對(duì)社會(huì)和企業(yè)都有重要意義，因此，建設(shè)固廢處理設(shè)施實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)“固廢零排放”，越來越受到重視。而選擇何種工藝技術(shù)，需要與固廢種類、產(chǎn)品規(guī)劃、投資、企業(yè)效益以及社會(huì)效益綜合考慮，而高爐主溝處理含鋅塵泥工藝是中小鋼鐵企業(yè)處理含鋅粉塵的理想選擇之一。