钢铁厂含锌铅粉尘综合利用的研究现状和发展方向

钢铁厂含锌铅粉尘综合利用的研究现状和发展方向崔红岩，曾建民，吴龙忠（神雾集团江苏省冶金设计院，江苏南京210007）摘要：本文介绍了钢铁厂含锌铅粉尘处理工艺的发展现状、特点。通过湿法类和火法类处理工艺的发展现状及特点进行对比，剖析了我国钢铁企业含铅锌粉尘处理工艺的发展方向及重要意义。关键词：铅锌粉尘发展方向综合利用引言随着钢铁工业的迅猛发展，含锌铅粉尘每年排放量十分巨大。目前，该类粉尘由于长期得不到有效处理，在许多钢厂附近堆积如山，不仅占据了大量的土地，也污染了环境，对人身体造成了危害，又浪费了其中铁、锌、铅、碳等有价资源，作为烧结材料不但会缩短炉衬的寿命，而且影响高炉的正常操作，严重制约了钢铁厂的可持续发展。含锌铅粉尘中富含铁、碳、锌、铅等物质，具有良好的综合利用价值。如能回收利用，则铁、碳可以节约部分煤炭和铁矿资源，铅锌可用来制作电池、导电材料，也可用来做各种锌合金。因此，如何高效利用钢铁厂含锌铅粉尘并提高其综合附加值，减少环境污染，成为冶金企业面临的重大课题。1钢铁厂含锌铅粉尘处理工艺的发展现状及特点工艺研究是以尽可能低的成本，回收锌铅粉尘中所含的有价元素锌、铅、铁、碳，并使残余物不对环境造成污染为目的，现将湿法和火法处理工艺介绍如下：1.1湿法类处理工艺的发展现状及特点铅锌粉尘按铅锌含量可分为高、中、低三种。湿法工艺一般用于中、高铅锌粉尘的处理，其中低铅锌粉尘须经物理法富集后，再采用湿法处理。湿法工艺应用状况见表1。表1湿法类工艺应用现状工艺种类产品状态应用厂（公司）粉尘量t/a烧结工艺硫化焙烧氯化焙烧电解锌+含氧化铁废渣锌、铅等氯化物的混合物+含氧化铁废渣日本光和公司23000酸浸工艺醋酸硫化锌、硫化铅、石膏、氧美国24000浸出化铁废渣happcal公司碱浸工艺强碱浸出氨浸电锌、沉淀船+氧化铁废渣氧化锌+氧化铁废渣法国SERH公司加拿大AMAX公司1200015000湿法工艺的总体特点在于：①锌铅的浸出率较低，浸渣难以作为钢厂原料循环使用，也满足不了环保法提出的堆放要求；②单元操作过多，浸出剂消耗较多，成本较高；③设备腐蚀严重．大多数操作条件较恶劣；④对原料比较敏感，使工艺难以优化；⑤处理过程中引入的硫、氯等易造成新的环境污染；⑥与钢厂现有技术不配套；⑦效率较低。1.2火法处理工艺发展现状及特点火法工艺一般用于高、中、低三类，其应用状况见表2、3、4。表2高铅锌工艺应用现状工艺种类产品状态应用厂（公司）粉尘量万t/a等离子法PW级金属铅锌+高含量氯化铁渣美国IMS公司0.6EIKEM法PW级金属铅锌+含氧化铁废渣雅典冶金研究院公司4电热竖炉PW级金属铅锌+含氧化铁废渣美国ST.JOE公司10Inred法PW级金属铅锌+液态铁雅典Medor公司和美国head公司6（热金属）表3中铅锌工艺应用现状工艺种类产品状态应用厂（公司）粉尘量万t/aWalzKiln锌、铅氧化物粉尘+含铁废渣美国IKL资源发展公司5-55HTR锌、铅氧化物粉尘+含氧化铁废渣日本制钢3.5HRD高纯氧化锌、氧化铅+含氧化铁废渣美国资源开发公司15IRRSPW级金属铅锌+用于电炉的金属化球团美国ZTI公司6.3闪烁炉工艺富铅锌粉尘+含铁和氧化铁的废渣美国矿业公司2冲天炉工铁水+富含锌铅的粉尘加拿大M工5-30艺艺有限公司表4低铅锌工艺应用现状工艺种类产品状态应用厂（公司）粉尘量万t/aCFB氧化锌、氧化铅粉尘+富氧化铁渣德国蒂森公司中间试验室Inmetco工艺金属化球团或热压块海绵铁+高纯氧化德国德马公司20回转SDR锌铅氧化物粉尘+海绵铁日本住友和歌山钢厂24窖法川崎法光峰法SPM法锌铅氧化物粉尘+金属化球团本川崎制钢6锌铅氧化物粉尘+金属化球团新日铁公司实验厂4.8锌铅氧化物粉尘+金属化球团住友金属鹿岛厂12*1.8冷固解球团法高炉用冷固解球团法日本钢嵩1.6火法工艺总体特点在于：①生产效率较高．设备占地面积较小；②多数工艺中的Zn、Pb等重金属的去除彻底，可充分满足环保要求；伴生的铁碳资源可以得到充分回收；④单元操作较少，对原料的成分变化不敏感，工艺稳定，易于优化；⑤钢厂在火法冶金方面占有优势，在钢厂内部处理粉尘，其还原剂、能源、动力的消耗较少。因此，尽管火法处理具有设备投资较大的缺点，但综合效益较好。2我国钢铁厂含铅锌粉尘处理工艺发展方向分析通过对火法和湿法工艺的应用现状及特点进行对比说明：火法较湿法竞争性强，主要表现在综合效益上。所以，真正得到应用且效果较好的是火法工艺。我国钢铁厂含锌铅粉尘处理工艺的发展方向应为火法工艺。在火法工艺中，造球——直接还原工艺成本较低，其产品适合我国高炉较多的特点。环形炉工艺均属造球——直接还原工艺，可同时得到纯度很高的富含锌铅的二次粉尘和高炉用金属化球团两种产品，加之粉尘粒度很细，适于造球。以煤为还原剂并作为还原过程的一部分热量来源，可使碳含量较高的含锌高炉含铅锌粉尘中的碳资源得到较充分的利用，工艺成本降低。与其它方法相比，环形炉工艺（转底炉工艺）显得既简单又经济。该工艺的优越性表现在以下几个方面：(1)原料和能源的灵活性大转底炉法以煤、焦炭或木炭为还原剂，以天然气、煤气、丙烷、燃油和煤粉等作供热燃料，可以更好地利用世界各地的便利能源，不受天然气供应的限制，应用地域广泛。转底炉工艺最早是用于处理含有铅、锌粉尘的含铁废料，使之原料的适用范围扩大。转底炉煤基热风熔融炼铁和Itmk3工艺的研究开发使得原料的选择范围更为宽广。(2)生产成本较低炼铁工艺80~90%的生产成本都集中在铁矿、能源和基建投资上，而转底炉工艺在这几个方面均占有优势。具体地说，原料的适用性广，采用一般粉矿即可，完全不用块矿和成品氧化球团，从而将铁矿石成本降至最低；采用煤粉作还原剂并充当一部分燃料，再加上利用废气显热来预热空气和煤气，使得能源成本降低；由于在还原中直接使用煤，不需对球团进行焙烧等预处理。(3)设备和基建投资相对较低与其它煤基工艺相比，在保持高度机械化和自动化操作的同时，该工艺的原料、成品处理系统以及转底炉本身的构造都比较简单，投资费用大约低25~30%。另外，由于工艺的每一个环节都选用了较成熟的技术和设备，这就使建设的难度降低，基建投资节省。(4)设备运行稳定比较Fastmet,Inmetco,Comet等几种转底炉工艺可以发现，生产过程的每一个环节都是成熟的技术，每道工序都有普遍应用的设备，使整个工艺的流程比较紧凑，可靠性提高，易于操作和维护。其关键设备环形炉在轧钢过程已服务多年，设备的调控、维护简单，与其它辅助系统便于防调。特别是转底炉还原对含碳球团的机械强度要求不高，能够在稳定运转的静料层快速还原。(5)环保措施得力转底炉是一个封闭性比较好的高温设备，还原性气体大部分在炉内燃烧，剩余部分可在烟气管道内吹风燃烧并回收热量，保证了CO气体在炉内自行消除而不逸散。再者，由于物料在转底炉内的停留时间短，当生产失常时可快速调整工艺参数，内部粉尘能够并入原料系统，从而减少了有害废料的扩散，造成环境污染的可能性较小。3结束语：我国钢铁厂高炉炼铁不可避免或多或少的含有铅锌元素粉尘。以沙钢为例：锌含量从0.8%-8%不等，铅含量大约在0.3%左右。所以，对含铅锌粉尘处理工艺的研究将是今后企业发展的重要研究课题；选择一种合理的方法来实现综合利用高炉含铅锌粉尘是至关重要的；因此，通过本文论述：采用火法工艺处理含铅锌粉尘是未来工业的主要发展方向。而通过比较：在火法工艺当中，转底炉工艺是最经济合理的；最接近我国钢铁企业含铅锌粉尘排放的现状，具有重要的经济发展和科技进步的意义。参考文献：[1]王东彦,顾德仁.钢铁厂低锌粉尘处理技术发展方向分析[J].世界钢铁,2002,(2):7～10.[2]王东彦，陈伟庆，周荣章等．含锌铅钢铁厂粉尘处理技术现状和发展趋势分析[J]．钢铁，1998，33：65～68．[3]王东彦，陈伟庆，周荣章，李景捷，林宗彩.钢铁厂含锌铅粉尘配碳球团的直接还原工艺[J].北京科技大学学报,1997,19(2):130～133[4]王东彦，陈伟庆，周荣章，李景捷，林宗彩.钢铁厂含锌、铅粉尘基本物性及造球工艺[J].北京科技大学学报,1998,20(2):113～116