高炉含锌除尘灰的综合利用---杨春雷

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1、高炉含锌除尘灰的综合利用杨春雷岗位职级：助理工程师专业：矿物加工工程二〇一四年摘要结合钢铁企业节能减排、建立循环经济的发展方向，针对除尘灰的循环利用导致高炉中锌的富集，高锌灰已经成为影响高炉冶炼的重要因素。本文根据酒钢除尘灰的情况，介绍国内外多种高锌除尘灰处理工艺和基本原理，为高锌除尘灰处理提供思路和方式。关键词：高锌除尘灰酒钢集团处理工艺节能减排一、除尘灰简介钢铁企业资源和能源密集、生产规模和物流量大、工序流程长，因而产生大量固体废弃物，成为公认的污染大户。近20年来国外不少发达国家如德、日、英、美、俄等加大了对冶金工业固体废弃物研究开发力度，取得了很好的成绩。

2、例如在冶金废渣利用方面，美国的利用率已经达到80"--85％，日本为70"--80％，德国和西班牙接近100％。，而在国内，随着近年来钢铁产量高速增长，环境问题更为突出。日益增长的钢铁生产能力对周围环境的压力越来越大。如何提高资源和能源的使用效率，减轻环境负荷，走循环经济的道路，实现可持续发展，已成为未来我国钢铁行业发展的必然方向。目前我国的钢铁企业冶金流程主要集中于烧结一高炉一转炉一轧钢长流程生产，占钢铁总生产能力的70％以上。在烧结、高炉炼铁、转炉及电炉炼钢等工序均可产生的大量粉尘及其副产品，统称为除尘灰。若不加以有效处理，这些堆积和飞扬的除尘灰将对厂区及周围

3、的环境造成严重污染，对农田的生态环境也有很大的危害。如果能对各类除尘灰合理地开发和利用，不但可以防止产生二次污染，有效地改善周边环境，而且还能变废为宝，将除尘灰作为二次资源来利用。近年来随着高炉大型化的发展，高炉粉尘发生量不断增多，高炉布袋除尘灰有以下特征：l、粒径小、比重轻。一般200目过筛率在50"--65％，甚至更细，极易飘散在大气中，严重污染周围环境；2、易反应。含有较多粒径小的低沸点金属，与空气接触时，易于空气中氧反应，产生自燃。3、强烈的腐蚀性。高炉瓦斯泥中存在相当数量的碱金属与碱土金属，如K20、Na20、CaO、MgO等，易与水化合生成氢氧化物而呈

4、碱性。4晶相独特，分离困难。高炉瓦斯泥是高温产物，矿物表面性质与天然矿物相差巨大。细粒矿物在高温作用下熔融在一起，极易包裹脉石矿物，选矿难度大，有价金属回收率较低。如何处理已成为钢铁企业的一大难题。二、锌在高炉中的循环和危害铁矿石中的少量锌主要以铁酸盐(ZnOFe2O3)、硅酸盐(2ZnOSiO2)及硫化物(ZnS)的形式存在。锌元素进入高炉后，与炉料一起被加温。但它不能跟随炉料中的几大主要元素一起进入渣铁。其硫化物先转化为复杂的氧化物，然后再在大于1000℃的高温区被CO还原为气态锌。即ZnO+CO=Zn(气)+CO2。沸点为907℃的锌蒸汽，随煤气上升，到达温

5、度较低的区域时冷凝(580℃)而再氧化。再氧化形成的氧化锌细粒附着于上升煤气的粉尘时就被带出炉外，富含锌元素的高炉煤气除尘灰被用于烧结原料，而烧结过程不能去锌，烧结矿带着锌作为高炉的主要原料重新回到高炉中来。这就是锌在烧结与高炉间的循环。附着于下降的炉料时就再次进入高温区，周而复始，这就形成了锌在高炉内的富集现象。国内部分企业的高炉锌负荷如表2.1所示。企业宝钢济钢攀钢鞍钢新余钢铁昆钢高炉/m3470643503501750120012803200258012502000锌负荷/(g*t-1)130405542558308337661330-500748-885由

6、表2.1可见，我国各钢铁企业的锌负荷差别较大。高炉中Zn元素均主要来源于烧结矿，其中带入的Zn占总量的67.5%；此外，焦炭、喷吹煤粉分别带入0.4%和13.7%的锌。烧结过程中的锌主要是由布袋灰带入的，其次是重力灰，两者带入总量达783g/t烧结矿，占烧结过程中带入锌总量的89.00%；锌主要通过布袋灰排出高炉，占总排出量的62.9%，其次为炉渣21.7%，其它方式排放9.81%。酒钢曾在2006年8月，1号高炉在休风期间，对其锌负荷和锌平衡进行了测定。测定表明，烧结矿带入高炉的Zn占全部收入的73.5%，是高炉内Zn元素的主要来源；进入高炉的ZnO负荷吨铁为1

7、930g（后来通过不配加高炉瓦斯灰后ZnO负荷降到760g），在全国处于较高水平。瓦斯泥和重力除尘灰合计带出的Zn占全部支出的94.77%，是高炉内Zn排出的主要渠道。另外，瓦斯泥和重力除尘灰以4.5%的比例配入烧结矿，为烧结矿带来84.0%的锌，这是锌流入高炉参与闭路循环的主要方式。由以上分析可知，高炉内的锌负荷主要由烧结矿带入的，而锌的排除主要通过瓦斯灰（泥）。锌在高炉内的危害高炉中锌的循环和积累造成锌负荷逐渐增高，高炉内锌负荷过高又会对高炉产生一系列的危害，主要表现在:1、在炉喉钢砖及炉身中上部等部位形成炉瘤。由于锌聚集产生的炉内结瘤会导致高炉上部煤气流紊乱

8、，出现悬料