在煉鋼過(guò)程中，添加到爐內(nèi)的原料約有2%轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹓m。煉鋼粉塵主要由氧化鐵組成，其余的則包括氧化物雜質(zhì)(如氧化鈣)和其它金屬氧化物(主要是鋅的氧化物)。以前由ＢＯＦ轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的粉塵，主要用作燒結(jié)原料而在高爐中循環(huán)利用。但鋅對(duì)高爐有影響，鋅易于形成爐瘤。所以當(dāng)粉塵中的鋅含量超過(guò)一定水平，將禁止在高爐流程中循環(huán)利用。電爐流程中因?yàn)閺U鋼比例高，電爐產(chǎn)生的粉塵中鋅含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)爐粉塵，所以對(duì)電爐粉塵如不處理，將無(wú)法循環(huán)利用。以往的處理方法是填埋。

電爐煉鋼產(chǎn)生的粉塵或泥漿(污泥)于1976年被美國(guó)環(huán)境署(ＥＰＡ)列為有害廢物，代號(hào)為ＫＯ61，要求鋼鐵廠對(duì)其中的鋅、鉛進(jìn)行回收或鈍化處理，否則須密封堆放在指定場(chǎng)地。在這之后，許多國(guó)家都制定了類似的法律，我國(guó)在1996年4月1日實(shí)施的固體廢物污染防治法中也包含了相應(yīng)的內(nèi)容。

進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，隨著環(huán)保和資源綜合利用的重要性日益被人們所認(rèn)識(shí)，對(duì)鋼鐵廠粉塵處理技術(shù)的研究也隨之成為冶金界的一大熱點(diǎn)。但20多年來(lái)，盡管也有幾十項(xiàng)有關(guān)技術(shù)被開發(fā)出來(lái)，但經(jīng)濟(jì)性好且具有普遍意義的處理技術(shù)仍未出現(xiàn)。這也使得鋼鐵廠粉塵處理技術(shù)的研究成為冶金界的一大難題。

電爐粉塵的成分取決于所裝入的廢鋼、冶煉鋼種及工藝*作等因素。例如冶煉不銹鋼與普通碳鋼的電爐粉塵成分差別較大。冶煉普通鋼時(shí)國(guó)內(nèi)電爐廢鋼結(jié)構(gòu)不同于國(guó)外，鍍鋅廢鋼相對(duì)較少，所以電爐除塵粉中鋅含量較低；隨著國(guó)內(nèi)鍍鋅鋼產(chǎn)量的增加，鍍鋅廢鋼量必然增加，電爐粉塵中鋅含量必然逐步增加。表1是美國(guó)典型的不銹鋼粉塵、碳鋼粉塵和寶鋼電爐粉塵的化學(xué)成分。

從表1可以看出寶鋼目前的電爐除塵粉明顯屬于低鋅粉塵。

據(jù)有關(guān)資料，寶鋼電爐設(shè)計(jì)時(shí)的年粉塵產(chǎn)出量為24萬(wàn)噸，這部分粉塵自投產(chǎn)以來(lái)大量地堆棄在寶鋼廢渣堆場(chǎng)，給環(huán)境帶來(lái)極大影響，也影響著寶鋼的清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。本文主要介紹目前的幾種煉鋼粉塵處理工藝。

五種粉塵處理工藝介紹

鋼鐵廠含鋅粉塵處理工藝主要分火法和濕法兩種。利用粉塵中鋅易富集在較細(xì)粒度中和含鋅較多的粒子磁性較弱的特性，采用離心或磁選方法將含鋅粉塵初步富集、回收的物理法工藝，對(duì)鋅鉛的富集效果較濕法或火法工藝低得多，一般僅作為濕法或火法工藝的預(yù)處理工藝。

火法工藝中，按含鋅量的適用程度，又分為高鋅粉塵工藝(Ｚｎ>30%)、中鋅粉塵工藝(Ｚｎ：15%～26%)和低鋅粉塵工藝(Ｚｎ<15%)。濕法工藝中主要分為焙燒工藝、酸浸工藝和堿浸工藝。濕法工藝存在的主要問(wèn)題是鋅鉛的浸出率較低，浸渣難以作為鋼鐵廠原料循環(huán)利用，滿足不了環(huán)保法提出的堆放要求；*作過(guò)程多，浸出劑消耗較多，成本較高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；大多數(shù)*作條件較惡劣，對(duì)原料比較敏感，使工藝難以優(yōu)化；處理過(guò)程中引入的Ｓ、Ｃｌ等易造成新的環(huán)境污染等問(wèn)題?；鸱üに囯m說(shuō)投資較大，但綜合效益較好，使得火法較濕法競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)。以下介紹幾種火法冶金工藝。

1ＣＦＢ法

循環(huán)流化床工藝在上世紀(jì)90年代初就處于工業(yè)試驗(yàn)階段。該工藝的基本出發(fā)點(diǎn)是利用流化床的良好氣體動(dòng)力學(xué)條件，通過(guò)氣氛控制和溫度控制，在將鋅還原揮發(fā)的同時(shí)，抑制氧化鐵的還原，從而降低粉塵處理的能耗。但由于粉塵很細(xì)，還原揮發(fā)出的鋅灰純度較低，流化床的*作狀態(tài)也不易控制，溫度低雖對(duì)避免爐料粘結(jié)有利，但生產(chǎn)效率較低。因此，從90年代初至今一直未見成功的報(bào)道。

2ＳＰＭ法

ＳＰＭ(ＳｕｍｉｔｏｍｏＰｒｅ-ｒｅｄｕｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ)法實(shí)際上是一種類似Ｗｅａｌｚ回轉(zhuǎn)窯的工藝過(guò)程。ＳＰＭ法的特點(diǎn)及流程如下：不需要普遍采用的預(yù)造球和預(yù)加熱過(guò)程，不需要粘結(jié)劑和副原料。在泥漿脫水后，灰塵餅和碳還原劑混合，精確控制碳、鋅和水分的含量；ＥＡＦ灰也可被混合其中，目前總處理灰塵、泥漿量的10%是ＥＡＦ灰塵；混合好的混合物喂入直徑37ｍ，長(zhǎng)30ｍ的回轉(zhuǎn)干燥窯，通過(guò)回轉(zhuǎn)干燥后產(chǎn)生原始的球團(tuán)；回轉(zhuǎn)窯的廢氣在干燥回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行回收利用，干燥回轉(zhuǎn)窯干燥無(wú)需燃?xì)?；原始球團(tuán)裝入直徑34ｍ，長(zhǎng)80ｍ的回轉(zhuǎn)窯進(jìn)一步干燥、破裂以增加還原和脫鋅的表面積，加熱到金屬化和脫鋅要求的1200～1300℃高溫。最后，通過(guò)在回轉(zhuǎn)窯排出點(diǎn)再氧化造球；排出的海綿鐵大約1100℃，通過(guò)回轉(zhuǎn)窯冷卻產(chǎn)生1～50ｍｍ的海綿鐵，還原出的產(chǎn)品30%(顆粒尺寸大于5ｍｍ)可直接作為高爐原料，70%(顆粒尺寸小于5ｍｍ)的粉末通過(guò)燒結(jié)進(jìn)行循環(huán)利用。ＳＰＭ產(chǎn)品在煉鐵過(guò)程中不僅可以作為鐵礦石的代用品，而且還可以減少高爐的燃料消耗、燒結(jié)過(guò)程中碳的消耗。

3Ｉｎｍｅｔｃｏ及ＲｅｄＳｍｅｌｔ法

Ｉｎｍｅｔｃｏ工藝是Ｉｎｃｏ公司在上世紀(jì)70年代針對(duì)鎳、鉻灰塵的回收利用開發(fā)的，并于1978年在美國(guó)埃爾伍得市建成了年處理8萬(wàn)噸廢棄物的工廠，從1978年投產(chǎn)至今，已經(jīng)處理了90萬(wàn)噸的廢棄物；所處理的原料包括不銹鋼灰塵、碳素鋼灰塵和鐵礦粉等。Ｉｎｍｅｔｃｏ工藝流程特點(diǎn)是：需要經(jīng)過(guò)造球工藝，經(jīng)環(huán)形爐直接還原為金屬化球團(tuán)，此種球團(tuán)可在各種熔煉爐冶煉。將ＢＦ、ＢＯＦ、ＥＡＦ廠的灰塵、泥漿和還原劑進(jìn)行混合后造球，還原劑采用煤或細(xì)焦粉，還原劑的量按照還原氧化物的冶金要求進(jìn)行控制，還必須加入一定的粘結(jié)劑，通過(guò)造球形成直徑8～12ｍｍ的原始球團(tuán)。然后把它們裝入ＲＨＦ爐，料層厚度約20ｍｍ，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中通過(guò)爐墻和廢氣的輻射將球團(tuán)快速加熱到1350℃(還原所需溫度約為950℃)，此時(shí)球團(tuán)產(chǎn)生ＣＯ氣體，鐵基氧化物被還原為被ＣＯ氣體包圍的金屬。球團(tuán)床在排出點(diǎn)約為1250℃，還原過(guò)程大約在12分鐘內(nèi)完成，同時(shí)重金屬氧化物還原和蒸發(fā)，通過(guò)布袋除塵收集到Ｚｎ、Ｐｂ濃度超過(guò)60%的灰塵。過(guò)程所需的能量來(lái)自于不同區(qū)間預(yù)熱的燃?xì)獾娜紵t內(nèi)要求有精心設(shè)計(jì)的燃燒系統(tǒng)，以保證爐內(nèi)不同區(qū)間的燃燒按照還原過(guò)程的熱平衡進(jìn)行控制。

1985年德馬克公司取得了Ｉｎｍｅｔｃｏ技術(shù)的使用權(quán)，在Ｉｎｍｅｔｃｏ工藝的基礎(chǔ)上增加了埋弧爐，并將Ｉｎｍｅｔｃｏ工藝與埋弧爐組合的工藝命名為ＲｅｄＳｍｅｌｔ(Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ-Ｓｍｅｌｔｉｎｇ)工藝。

4川崎制鐵的Ｚ-ＳＴＡＲ法

川崎制鐵公司開發(fā)了一種利用焦炭填充床對(duì)煉鋼爐塵進(jìn)行熔融還原的方法。相對(duì)于其他方法，該過(guò)程的特點(diǎn)是：(1)直接利用細(xì)的原料，不必造塊；(2)回收了幾乎所有的Ｚｎ和Ｐｂ；(3)沒(méi)有二次廢物的排放。

此技術(shù)起初是應(yīng)用在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熔融還原鉻礦時(shí)，富含鉻、鎳的轉(zhuǎn)爐爐塵的利用上。1994年5月日處理230ｔ的工業(yè)化工廠投入運(yùn)行，穩(wěn)定*作。然后該技術(shù)被應(yīng)用在含Ｚｎ的電爐除塵灰(ＥＡＦ灰)的利用上。

5冷固結(jié)球團(tuán)法

冷固結(jié)球團(tuán)與壓塊工藝是將含鋅鉛較低的粉塵加入粘結(jié)劑、碳粉等制成球團(tuán)或壓制成塊，返回高爐、轉(zhuǎn)爐或電爐重新冶煉。該法的特點(diǎn)是：粉塵的回收成本較低，粉塵中的鐵可方便地回收，但含鋅量超過(guò)高爐允許范圍的粉塵不能用于高爐，因此，粉塵處理量和范圍較小。使鋅循環(huán)富集達(dá)到鋅精礦的水平，循環(huán)次數(shù)約幾十次，能耗較大，同時(shí)，將脈石含量較高的粉塵制成冷固結(jié)球團(tuán)和壓塊用于轉(zhuǎn)爐和電爐冶煉又會(huì)造成渣量過(guò)大、熱損失較大的問(wèn)題。

另外關(guān)于灰塵利用的方法還有許多類型，如大同制鋼開發(fā)了一種叫ＤＳＭ(大同灰塵渣熔化的特殊方法)的新型灰塵和渣處理過(guò)程，ＤＳＭ是采用特別設(shè)計(jì)的燃-氧燒嘴將ＥＡＦ灰和還原渣一起熔化，得到氧化渣和二次灰塵的過(guò)程。因?yàn)榻?jīng)過(guò)高溫處理，以上過(guò)程獲得的氧化渣無(wú)害，可以用作道路建設(shè)材料，ＤＳＭ過(guò)程灰塵收集裝置收集的二次灰塵含有較高的Ｚｎ，可以作為Ｚｎ熔化的原材料。這樣，ＤＳＭ過(guò)程極好地實(shí)現(xiàn)了ＥＡＦ灰塵和還原渣的循環(huán)利用。具有設(shè)備簡(jiǎn)單，易于*作的特點(diǎn)，大同制鋼在知多廠建造了ＤＳＭ爐，從1996年開始*作。

ＭＩＤＲＥＸ和神戶鋼廠開發(fā)的ＦＡＳＴＭＥＴ環(huán)形爐將ＢＦ濕灰塵和軋鋼廠泥漿按一定比例混合，調(diào)整碳含量，然后造球生產(chǎn)ＤＲＩ產(chǎn)品。測(cè)試結(jié)果表明，脫鋅率大于95%，可以得到金屬化率大于90%的ＤＲＩ。

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