含锌电炉粉尘处理工艺现状及发展

2含锌电炉粉尘处理新技术

传统处理含锌电炉粉尘方法都有无法克服的弊端，填埋法无法利用有价金属，钢铁厂只能部分循环利用含锌电炉粉尘，而且锌富集对后续高炉操作带来危害。湿法设备腐蚀严重，锌的浸出率低。火法污染大，能耗严重，投资大。因此急需寻找新的处理工艺，更加经济环保的处理电炉粉尘。目前已经出现了微波法、真空冶金技术、铝浴熔融法、焙烧转化－分离等新的技术。

2.1微波法

电炉粉尘的碳热还原过程中使用微波技术，升温速度快，可产生局部高温，降低了还原反应的活化能，加速还原过程的进行。陈津等研究了赤铁矿和磁铁矿在微波场下的升温特性，为微波处理电炉粉尘提供了理论依据。马国军等研究了电炉粉尘在微波场的升温特性，结果表明电炉粉尘对微波有很好的吸收能力。

周云等使用微波技术实验室处理电炉粉尘，结果表明在大气条件下脱锌率可达到80%。这些研究初步论证了微波处理含锌电炉粉尘的可行性，目前由于前期设备投资大以及实际操作困难等原因未得到工业应用。

2.2真空冶金技术

电炉粉尘中的铁酸锌具有较高稳定性，难以分解，但在高温下可以被CO还原至金属锌和金属铁。电炉粉尘中的Zn、Fe、Pb、Al、Ag、Cu等元素在纯金属状态下的饱和蒸气压不一样，Zn的饱和蒸气压远大于其他金属。利用这一特性，在真空中采用含碳球团低温还原的方法可以得到金属锌，而在常压下火法处理电炉粉尘只能得到氧化锌。

结果表明锌的回收率为83.3%～86.3%，所得锌锭化学成分能达到国家2#标准。真空冶金技术处理电炉粉尘具有流程短、环境友好、占地少、成本低、经济效益好等优点，能够实现电炉粉尘的高效、综合处理，符合冶金工业循环经济的要求。

2.3铝浴熔融法

将含锌电炉粉尘配入煤粉、粘结剂造球，放入铝浴坩埚中高温加热，小球在高温下迅速熔化，锌被还原挥发后被空气氧化并冷却得到收集。张丙怀等对某厂的电炉粉尘进行铝浴还原实验室研究，铅、锌快速还原成金属铅、锌，锌的沸点比铅低，以蒸汽形式挥发后经空气氧化冷却得到富集，铅则留在了渣中。该方法可得到含ZnO90%的锌产品和含铅15%以上的铅铁渣，脱锌率达90%以上，铅的富集率在94%以上，基本实现了铅锌分离。

2.4焙烧转化－分离技术

湿法处理电炉粉尘，常压常温浸出只能将氧化锌中的锌浸取出来，并不能浸取铁酸锌中的锌，导致锌的浸出率低。采用高压热酸浸出虽然可以将铁酸锌中的锌也部分浸出，提高锌的浸出率，但铁的浸出率也相应提高，导致后续浸出液中锌铁分离中除铁程序复杂，增加了生产成本。

国内外对铁酸锌进行了焙烧转化研究。北科大尹慧超等研究了实验室低温磁化焙烧－磁选法处理含锌电炉粉尘的技术，电炉粉尘中配入合适比例的碳颗粒，在900℃下焙烧30min，焙烧产物采用水冷的方式冷却，再经过磨矿磁选，得到精矿和尾矿。

结果表明，该技术能有效从电炉粉尘中提取品位较高的铁精矿，而锌主要被富集到尾矿中。精矿中铁品位34.88%，回收率67.22%，尾矿中锌品位9.01%，回收率87.02%。由于电炉粉尘成分复杂，在焙烧过程中会形成锌铁固溶体，通过磁选的方法使铁锌分离的效果并不好，所以此法还处在实验室研究阶段，尚未得到工业化应用。

日本东北大学提出了一种处理含锌粉尘的新方法—LAMS(LimeAdditionandMagneticSeparation)。其原理是将含锌电炉粉尘与氧化钙充分混匀后在1273K的高温下加热，电炉粉尘中的ZnFe2O4与CaO发生反应。当ZnFe2O4和CaO的摩尔比为1:2时，生成ZnO和Ca2Fe2O5。

ZnO、Ca2Fe2O5、ZnFe2O4三种物质分别呈现无磁性，顺磁性和强磁性的特点，利用磁性技术达到分离回收ZnO的目的。另外，钢厂能直接利用反应产物Ca2Fe2O5脱磷或者直接作为烧结的原料，达到循环利用的目的，该法已在日本得到工业应用。

3结语

(1)传统的含锌电炉粉尘处理工艺中，填埋法虽然处理简单，但并不能利用其中的金属资源，只是一个暂时无害化的处理。电炉粉尘循环利用进入生产流程，可回收其中的铁资源，但由于铅锌的富集，对后续高炉炼铁以及炼钢生产工艺造成影响，且只能部分循环利用，并不能大规模的处理。

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，但其前期设备投资大，能耗大，环境污染严重等问题限制了火法工艺的发展。湿法处理工艺锌的浸出率低，只能处理高锌电炉粉尘，锌铁同时浸出导致后续沉铁工序复杂，设备腐蚀严重。

(2)在含锌电炉粉尘处理的新方法中，微波法和铝浴熔融法虽然脱锌率高，但投资大，成本高，目前还处于实验室研究阶段。真空冶金技术能够得到金属锌，流程短、占地少、成本低、环境友好，但工业上操作困难。焙烧转化－分离技术为电炉粉尘的处理提供了新的思路，更具发展前景，其关键是使电炉粉尘里铁酸锌中的锌转化为自由的氧化锌。针对转化焙烧－分离技术，提出以下几点建议：

①开展不同的焙烧转化方法及转化过程中铁酸锌物相转变、组分转变和元素迁移行为研究，为后续的铁锌分离提供工艺矿物学基础；

②选择最合适的焙烧转化方法并开展转化焙烧产物中锌铁高效分离研究；

③开展分离产物清洁利用研究，提出合理的循环利用方法，实现含锌电炉粉尘的清洁利用。

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