钢铁厂含锌尘泥的除锌工艺

38 第2O卷 第 2期 1 9 9 8年 3月 上 海 金 属 SHANGHAI M ETALS Vo1．20，No 2 March．1 9 9 8 【摘要】 介绍适合我国钢铁厂应用的含锌尘泥除锌I艺及其应用状况，即水力 旋流器脱锌系统，循环流化床，利用铁水显热回收锌，=次燃烧熔炼技术，环形转底炉 (RHF)法等。 【关键词】型 垒竺兰兰 笙 艺 兰丝也 TECHNOLOGY OF ZINC REMOVAL FROM ZINC——BEARING [Abstract] The technologies of zinc removal from nc bearing wastes being applicable f0r the iron and steel works of China⋯ well as their application situation at present described．The main t~chnologles weTe the hydrocylone zinc removal system．circular fouidized be d process，zinc recovery by settsible beat of hot meta1．post combustion smelting practice and rotary hearth furnace(RHF)ere-． [Key Words] hon＆stee1 works，Zinc--Bea g Wastes，Dezinclfi g，Environmenta]Protection l 前 言 我国钢铁工业含锌尘泥利用率 较低，近 几年，在除锌技术方面没有大的进展。国外钢 铁工业因各国环保法规要求越来越严格，埋 置场地越来越难找，而且填埋处理费用也在 逐步提高，因此，在除锌技术方面做了大量工 作。 钢铁厂各种含锌尘泥中锌的含量是不同 的，由于近年国外电炉用废钢原料中镀锌钢 板的比例在提高，所以国外电炉粉尘中锌的 含量可高达 25 。而我国电炉用的废钢料中 镀锌钢板量较少，因此电炉粉尘中锌的含量 不高。至于高炉含锌尘泥中锌的含量较低，锌 和铅的总量仅百分之几 因此本文主要介绍 含锌量低的废物除锌技术，以利于国内钢厂 借鉴。 2 水力旋流器脱锌系统【 高炉含锌粉尘中锌大多存在于20pro以 下的 匙利用水力旋流器使高炉尘泥分 级成之15 m的溢流及>15 m的底流，锌富 集于溢流中(可脱锌60 ～80 )。底流槽中 的低锌尘泥可送去造小球，溢流中的高锌泥 浆过滤后堆存待用。原含锌 3 ～5 的高炉 尘泥，经该方法进行分级处理后，底流中的锌 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 许亚华：钢铁厂含锌尘泥的除锌工艺 39 浓度约为 1 ，溢流 中的锌 浓度为 8 ～ 15 。 该方法的优点是：设备体积小，易维护， 造价低，因此被许多厂家采用。 缺点：分级处理后含锌高的溢流部分因 为品位还低 ，一般小于 2O ，不能直接去提 炼锌，除部分用于生产水泥外仍堆弃，造成二 次污染。 美国伯利恒钢铁公司使用小直径的喷水 旋风集尘器(即水力旋流器)，进口风压比常 规喷水旋风集尘器高 2～3倍，可使 8O ～ 9O 的Pb／Zn从旋风集尘器上溢流水中排 出，而从旋风集尘器下方排出的水中可以回 收 8O ～9O 的 Fe／C。使用二段式喷水旋 风集尘器可以提高Fe／C回收率，同时从旋 风集尘器下方出口中排出的Pb／Zn也最少。 溢流水中含锌量较高，还含有某些重金属，可 加稳定剂后填埋。 我国台湾中国钢铁公司对高炉枵泥也使 用湿式(水力)旋流器除锌，能回收 7O 低锌 高炉枵泥，剩下 3O 含锌量高的污泥则送给 当地水泥厂作为铁的添加剂。 日本 NKK福山钢铁厂、新 日铁、英国钢 铁公司等厂也是先把高炉含锌污泥用水力旋 流器分成高锌污泥和低锌污泥，低锌枵泥再 循环利用，高锌污泥或堆置填埋或作其它用 途 3 循环流化床 德国蒂森钢铁公司循环流化床(CFB)处 理烧结厂静电集尘器粉尘、高炉污泥、炼钢厂 细粉尘或污泥、锌含量低于 l0 的电炉粉 尘、油含量大于 0．5 的轧钢氧化铁皮污泥。 CFB技术是卢奇公司开发的，为了证明 此技术可用于处理钢铁厂尘泥 ，于 1992年～ 1993年 在 蒂 森 钢 铁 公 司 杜 伊 斯 堡 (Duisburg)建造 一个 产 量为 4t／h的 CFB中间试验厂，试验获得成功。目前正在 对商业规模的钢铁厂废物利用厂进行可行性 研究，该工艺称为Circodust 反应条件CO／ CO：=1，当还原区域温度高于 1000℃时，炉 料中锌几乎有 8O 挥发，在冷凝过程中形成 氧化物回收。含铁废渣中锌含量低于 0．3 ， 铅含量低于0．02 。 1 993年上半年实施各工艺参数的全面 计划，同时准备第一个工业规模厂的设计资 料。1 993年下半年，用这套装置处理其他钢 铁厂尘泥。 4 利用铁水显热回收锌 日本NKK钢铁公司京浜钢铁厂把 lO 水泥和 15 焦粉加到高炉粉尘中，以 9．8× 10‘Pa压力压成团块，养生 1周后干燥到含 水量小于 1．0 把团块投入出铁槽铁水中， 投入的团块没有崩坏。铁水中显热用于点燃 团块中焦粉和熔融被还原的铁和渣。团块中 焦粉产生热量用于团块还原和熔融。 从团块投入铁水罐的试验中判断团块中 98 的锌进入富集锌粉尘中，团块中 65 的 铁进入铁水中，富集锌的粉尘约由98 氧化 锌和氧化铁混合物组成。从含锌粉尘团块投 入出铁槽到锌富集回收的过程中，铁水成分 不变。 5 美国二次燃烧熔炼技术[ 美国钢 铁协会 (AIsI)和美 国能源部 ∞0E)合作研究直接以煤和球团矿冶炼熔 融金属的技术，1994年利用该技术进行从钢 厂废弃的氧化物中回收熔融金属的试验，于 1994年 12月完成。以后又做了可行性研究， 论证从50万t／a废弃氧化物中生产25万 t／a 金属的装置，回收的铁水中约含 95 Fe。污 泥量稳定，约含Zn55 ，Zn／Fe>5。可行性研 究得出结果认为规模投资须 7000万美元，潜 在的利润约 3000万美元。 6 环形转底炉(RHF)法 环形转底炉煤基海绵铁生产方法，是由 美国 Midrex公司开发的，取名为 Fastmet 法。70年代，加拿大 INcO公司将环形转底 维普资讯 http://www.cqvip.com 4O 上 海 金 晨 第2O卷 炉直接还原法用于合金钢废料回收，获得成 功后，在美国建立 INCO公司，并在该公司下 成立 INMETCO公司(国际金属回收公司)。 l 978年 INMETc0公司在美国埃尔伍德城 建成一座直径为 16．8m 的生产性直接还原 环形转底炉，用合金钢厂废料生产海绵铁，该 设备已正常运行了十几年。德国曼内斯曼钢 铁公司已获得 INMETc0工艺的使用权，拟 用此工艺在撼国建造一座直径 28m的环形 转底炉，处理从欧洲各钢铁公司回收的含金 属粉尘和废料。曼内斯曼钢铁公司建立了 INMETCO论证装置，论证用INMETC0工 艺从钢铁厂含低量 Zn+Pb和高含量 Fe的 废物中回收金属的可能性，此项工作得到了 欧洲共同体委员会支持。 论证装置设计能力为处理 23万t钢铁 厂含氧化铁的废料。环形转底炉外径28m，宽 4．5m，有效加热面积 272m ，用辅助能源焦 炉煤气加热并预热空气。 生产海绵铁的生球团湿度 l0 ～12 ， 生球团中还原剂碳含量约 l8 ，生产海绵铁 热压块生球团中还原剂碳含量约 l5 。工艺 过程所需要的大部分热能由还原后 CO二次 燃烧中获得，净需能量(扣除在海绵铁中 c 含量后)是 13．1GJ／tDRI。废物预处理系统和 除尘 系统 在 内的 环形 转底 炉操 作 约需 120kWh／tDRI。收集的二次粉尘中(Zn+Pb) >50 的作炼锌原料。 从论证装置运行结果得出以下结论：IN— METCO技术主要适宜于钢产量大、钢铁氧 化物废料多的钢铁厂，明显地适用于钢铁厂 含锌废物回收。DRI热压块返回高炉效果比 投入电弧炉好。 受欢迎的规模是从约 20万 t／a废物(粉 尘污泥、含油轧钢氧化铁皮，干重量)中回收 15万 t海绵铁，设备投资费 6000万马克。操 作成本包括城市服务费在内约为207马克／t 海绵铁 废物价格以 0计算。若钢铁厂废物 处理费用超过 50马克／t渣，那么该方法是 有经济效益的。 7 小 结 在上述几种中，水力旋流器使用得 较普遍。由于该方案只是把含锌尘泥分成高 含量和低含量两种，高含量的尘泥仍不能作 为炼锌厂的原料，还需进一步处理，从环保角 度，这不是一种很完善的方法。 德国蒂森钢铁公司的循环流化床工艺， 日本NKK钢铁公司京浜钢铁厂利用铁水显 热回收锌工艺和美国二次燃烧工艺的实验已 成功，有的也有可行性研究，但尚未见到 报导工业规模装置投入的运行信息 至于环形转底炉(RHF)法，德国曼内斯 曼钢铁公司建立了INMETCO论证装置，论 证从含低量 zn+Pb和高量 Fe的废物中回 收金属的可能性。目前在德国西部有两家钢 铁联合企业用 INMETCO技术由钢厂废物 生产海绵铁和热压块返回高炉，这两家厂年 产 钢 760万 t。在 曼 内 斯 曼 Demag HUttentechnik与Inmetco公司共同努力下， 现在可提供回收不同程度的钢铁厂废料方面 的技术与设备。 。 在国内，环形转底炉是钢管厂加热管坯 用的加热炉，现在把它用在生产煤基海绵铁 上，设备技术是成熟的。阿坝铁矿建了一台年 产 l万 t电炉用金属化球团的炉子，鞍钢也 在建一台直径 8m的炉子。北京科技大学冶 金学院周荣章和陈伟庆两位教授对此工艺有 所研究，并在柳钢做过应用基础研究。所以说 环形转底炉法在国内也是有工艺技术基础 的。此方法用于处理钢铁厂含锌粉尘，主要是 解决含锌粉尘对环境柯染的问题和含铁粉尘 中铁的再利用问题。 参 考 资 料 [1]橱面荐．国外音铁尘泥的处理与利用技术简舟．情盘环 保情报．1992，(3)-12 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 许亚华：钢铁厂含锌尘泥的除锌工艺 41 [2]T．H．Weklner等．钢铣联合企业垒面废物管理计蜘．怕 金环保情报．1995，(1)：2～4 ：3]Y．F．Cklu，T．H．{-lttng．中国钢铁公司(CSC)铁基污混 的回收利用 冶金环保情报．1995．(1)，47 [4]U_H aner等．德国蒂森公司试验厂循环化床的锕渣回 收．冶金环保情报．1995，(1)：96～i06 [5]欧洲各大钢铁公司环保最新举措 科技信息．1996， (24)：6～ 7 [6]坂本登等．溶铣显热利用忙土而亚铅古有 工 I-力6亚 铅回收．NKK技报．1996，(154)：i～8 ：Sarma Recovery 0f Iron．Carbon and Zinc from Steel P1ant Waste Oxides Using the AISI— DOE Posteom- bustion Sme[dng Technology．1996~onmaMng Confer- nece Proceedings 67l～ 6S8 EB]K．Grebe and H J．Lehmk0hler．HightResidue—Free Iron and Zinc Recovery from Integrated Steel P1ant wa帅 thLe嗨 Th~tx 2％ ZincP Lend ．Imm-aakE~ Conference proceedings·1991．113～ 127 [9]王 尚槐等．环形转底炉海绵铁生产方法 冶金能源． i996t15(6)t7～ 9 13 [1o3王尚槐．COF煤基海绵铁生产方法．世界金属导报． 1996年 4月 29日第 5页 [¨ ]用 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