含锌电炉粉尘处理工艺现状及发展

回转窑工艺处理含锌电炉粉尘技术已经很成熟，目前该工艺发展出多种类型，比较常用的工艺有Waelz法、SL/RN法、川崎法、SDR法。各方法的工艺特点见表2。

回转窑工艺是目前使用最广泛的一种处理含锌电炉粉尘的处理工艺。技术成熟，设备简单，处理量大，尤其是日本的SL/RN法，年处理能力可达到35万吨。但回转窑工艺也存在很多缺点，比如易结圈，能耗大，设备投资大。尤其是结圈问题，是困扰回转窑工艺的难题，不可避免。

针对回转窑易结圈的问题，开发了转底炉工艺并运用于电炉粉尘的处理。其工艺流程主要包括配料造球、还原、烟气处理以及成品处理四个部分。将电炉粉尘配入一定比例的煤粉和粘结剂，混合均匀后造球，造好的球干燥后送入转底炉，小球在加热区加热至1000℃左右后进入还原区再加热至1300℃，含锌电炉粉尘中的锌、铅、铁氧化物被还原，铅锌挥发以蒸汽形式脱离，在低温区二次氧化得到氧化锌和氧化铅，以烟尘的形式得到收集，可以得到含锌40%～70%的烟尘，脱锌率达95%。

转底炉工艺能为优质钢的冶炼提供高质量的海绵铁，还可以富集金属锌、铅等有价金属元素。在此基础上发展了MＲT(HST)工艺。该工艺先在转底炉中对含锌电炉粉尘进行直接还原，使铁与锌、铅、镉分离，得到直接还原铁产品，该产品可以直接返回电弧炉循环利用。其他金属元素如铅、镉、铜、银等富集到粗氧化锌产品中，送至含热氯化铵的浸出槽中进行酸浸，过滤之后浸出液和浸出渣分离，得到的滤液进一步处理，分离回收铅和镉，最后将溶液浓缩、沉淀、干燥，就可以得到高纯氧化锌。

这种火法和湿法联合工艺得到的产品回收率高，但流程较长，成本比较高。目前，日本，美国，加拿大的转底炉工艺已比较成熟。2007年国内首家用于处理电炉粉尘的转底炉在龙莽集团投产，沙钢、马钢、莱钢、日钢、攀钢的转底炉也相继投产，国内的转底炉工艺也日趋成熟。

转底炉具有脱锌率高，金属化率高的优势，但转底炉产能较回转窑低，设备故障多，维修费用高。马钢转底炉处理电炉粉尘的成本为1560～1610元/吨，带来的经济效益只有400元/吨左右，这与目前电炉粉尘的价格基本相当，并未给马钢带来实际的经济效益。

循环流化床工艺是将电炉粉尘和煤粉通过热风炉吹入流化床，粉尘和煤粉充分接触将锌还原，控制温度和气氛使锌挥发的同时抑制氧化铁的还原，从而降低处理过程的能耗。流化床工艺的优点是有良好的气体动力学条件，煤粉与电炉粉尘能充分接触，还原更彻底。但由于粉尘过细，使得挥发出来的锌灰纯度较低。另外，流化床操作不容易控制，生产率低，目前尚未得到大规模使用。

1.4.1.2熔融还原法

熔融还原法是指电炉粉尘在熔融的状态下将锌进行还原、分离、氧化富集。目前，用于处理含锌电炉粉尘的熔融还原法主要有日本的Z-Star法。Z-Star法是指在熔融还原铬铁矿时，利用富含铬、镍的电炉粉尘的基础上发展起来的采用焦炭填充床对含锌粉尘进行熔融还原处理的技术。

1994年Z-Star法日处理230t转炉炉尘的工厂正式投人运行，经过一段时间的使用之后，操作稳定，并开始被应用在含锌电炉粉尘的处理上。等离子法是利用电极产生的高温(3000℃)将燃料气体离解成原子或离子，气体燃烧后产生高达20000℃的火焰中心温度，含锌粉尘与焦炭混合物在高温下迅速还原，产生的金属混合蒸气因沸点不同，在冷凝器中逐级分离。

熔融还原法脱锌率高，还原铁水质量高，但消耗的能量也大，处理成本高。

1.4.2氯化挥发法

氯化挥发法处理含锌电炉粉尘是近年来的一个研究热点。其原理是利用锌铅氯化物在较低温度下蒸气压大、易于挥发的特点(ZnCl2沸点999.5K，PbCl2沸点1223K)，在电炉粉尘中添加氯化剂，使其中的铅锌得到氯化并挥发得到脱除，而铁元素保留在粉尘中，达到金属元素分离的目的。

国内外学者针对电炉粉尘中铁、铅、锌等元素的选择性氯化分离做了很多研究。北京科技大学的王灿国、胡晓军等研究了PbCl2-ZnCl2二元体系的挥发动力学，根据试验结果表明用选择性挥发的方法分离锌、铅是可能的。在973～1073K下，PbCl2-ZnCl2二元体系中ZnCl2挥发量都比PbCl2大很多，而且氧分压的提高可以加速ZnCl2的挥发，而对PbCl2的挥发产生的影响很小。

阿根廷的GDeMicco等研究了氧化锌在723～973K下的氯化行为，当使用Cl2作为氯化剂时，氧化锌在498K温度下下就开始氯化。日本的Gye-SeungLee等讨论了利用PVC回收处理电炉粉尘的可行性。当PVC颗粒与电炉粉尘混合压块后，1173K下反应即可发生。

在实验条件下，PVC释放出HCl气体与粉尘中的锌、铅、镉发生反应生成氯化物，这些氯化物能以气体形式挥发并回收，同时残余的固态块体反应物能直接返回电炉冶炼。郭婷等研究了1148～1323K下，采用CaCl2作为氯化剂，选择性氯化脱除铁酸锌中的锌，发生的主要化学反应如下：

ZnFe2O4(s)+CaCl2(l)

ZnCl2(g)+CaFe2O4(s)

ZnO(s)+CaCl2(l)

ZnCl2(g)+CaO(s)

结果表明，经氯化法处理后锌的脱除率能达到80%，并且铁以氧化物或钙、铁复合氧化物的形式稳定地保留在了残余试样中。

火法处理工艺具有生产效率高，操作简单，脱锌率高，原料适应性强的优点，但前期设备投资大，能耗大，环境污染严重等，阻碍了火法工艺的发展。

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