[发明专利]一种含锌钢铁冶炼中间渣的资源化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含锌钢铁冶炼中间渣的处理方法，尤其涉及一种将含锌钢铁冶炼中间渣合理利用转变为有用资源的资源化处理方法。

背景技术

钢铁企业的钢铁冶炼中间废料主要是指高炉除尘灰、电炉粉尘、转炉污泥等，产生量一般为钢产量的8-12％。美国环保局对电弧炉粉尘进行了毒性浸出试验(TCLP)，铅、锌、砷、镉和铬不能通过环保法标准，因此将该粉尘归类为有害废物。从1988年开始，该粉尘被禁止以传统的方式填埋弃置，必须处理成无害废物后方可填埋。

这些粉尘中除含铁外，还含有铅、锌、碳、钙、镁等有效元素。具体化学成分及含量与钢铁冶炼工艺有关。一般碳钢或低合金钢冶炼过程中产出的粉尘主要含铅和锌，不锈钢或特种钢冶炼粉尘主要含铬和镍。从降低废弃量、有效利用资源、节能减排等要求出发，这些资源的回收利用是极其重要的。

为此，各国都极为重视对电炉粉尘的处理和综合利用，开展各种研究，希望开发出有效回收有价金属资源且无环境污染的实用技术。而国内对冶金粉尘利用的研究较少，传统方法是简单地将这些粉尘倾倒野外或填埋处理，也有部分返回钢铁厂内循环使用，但锌等元素在高炉内循环富集会造成高炉炉顶煤气上升管等部位结瘤，影响高炉的顺行。这些元素向钢水转移还会降低钢材品质，因此返回钢铁厂内循环使用受限，大量粉尘不得不填埋处理。对于倾倒野外或填埋处理，粉尘中铅、镉、铬等有毒元素会浸出，严重污染水土资源。

钢铁厂含锌铅粉尘的处理工艺很多，主要有返回处理法、稳固化处理法、湿法处理法以及火法处理法。其中火法处理工艺应用比较广泛，生产率高，对环境污染小，最适合于含锌铅粉尘的处理及回收。

火法工艺投资较大、成本较高。它是将氧化锌在高温还原条件下呈金属蒸气随烟气排出，使得锌与固相分离。在气相中，锌蒸气以氧化物颗粒的形态存在，可与烟尘一起被收集下来。火法工艺目前主要有回转窑工艺、转底炉工艺、循环流化床工艺和冷固结球团法等。其中，以转底炉最具代表性。

转底炉工艺，又称Inmeteo法。转底炉直接还原技术自1978年出现以来，已有多个国家实现了工业化生产，如美国、日本等。新日铁于2000年引进美国技术，对因含锌高而无法利用导致填埋处理的含铁粉尘，用转底炉进行脱锌处理的同时生产出金属化球团，加入高炉代替烧结矿使用后，不仅明显降低了高炉燃料比，而且提高了高炉生产效率。

转底炉直接还原技术，曾在我国鞍山、舞阳、翼城、巩义等地建有工业试验生产线。山西翼城转底炉生产线是我国目前唯一的一条已投产的转底炉生产线，其主体设备和关键技术全部国产化，球团金属化率可达到85％左右，年产量7万t左右。

2007年年底，国家发改委在《关于组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知》中，号召在钢铁行业中“开展转底炉直接还原成套工艺产业化示范，建设年产20万t以上转底炉直接还原示范装置，使钢铁厂尘泥(特别是含锌尘泥)全部得到资源化利用”，并对该类项目进行重点扶持。

目前国内菜钢、马钢、荣钢、昆钢等拟采用国内自主开发和从国外引进技术等方式建设转底炉处理含锌尘泥生产线，2008年以后陆续投产。

其中：莱钢项目由北京科技大学研发，总投资1.5亿元，转底炉达产后，可形成年处理自产尘泥32.9万t，年产金属化球团20万t、锌灰0.2万t的生产能力；马钢转底炉工程投资2.8亿元，设计年处理干量为20万t，其产品为金属化球团，可作为高炉及转炉原料，而转底炉产生的粉尘因含锌较高，可作为化工厂的原料，炉子排出的高温废气经余热锅炉后可产生蒸汽。

日本新日铁公司称，世界最大的年产能31万t铁尘回收转底炉已全面在君津厂投产，3号转底炉的投产将进一步强化公司的“零排放”和“节能”战略。这是新日铁安装的第3座转底炉炉，新日铁是转底炉炉回收含铁炉尘技术的世界领先者，其正计划将此技术向海外推广应用，目前已与韩国浦项合作建立了一家合资公司，以推广利用该技术。

转底炉工艺要求球团中锌铅尽可能完全挥发，使球团的金属化率尽可能高。此外，抗压强度也应尽量提高，不然无法使脱锌后的金属化球团满足高炉冶炼的要求。

目前，转底炉工艺的缺陷在于：转底炉处理后的球团抗压强度普遍较低，该工艺仅局限于处理锌含量较低和全铁含量较高的尘泥；更为关键的是转底炉工艺料层厚度较薄仅30-50mm，因此转底炉单位焙烧面积的设备产能较低，工艺的大型化受到一定的限制，投资较大，处理成本较高。

因此，开发一种经济、适用的钢铁冶炼中间渣的资源化处理的工艺方法是目前急需解决的问题。目前还未见相关公开文献或报道或应用。

发明内容