钢铁厂含锌铅粉尘综合利用的研究现状和发展方向

一、引  言

随着钢铁工业的迅猛发展，含锌铅粉尘每年排放量十分巨大。目前，该类粉尘由于长期得不到有效处理，在许多钢厂附近堆积如山，不仅占据了大量的土地，也污染了环境，对人身体造成了危害，又浪费了其中铁、锌、铅、碳等有价资源，作为烧结材料不但会缩短炉衬的寿命，而且影响高炉的正常操作，严重制约了钢铁厂的可持续发展。

含锌铅粉尘中富含铁、碳、锌、铅等物质，具有良好的综合利用价值。如能回收利用，则铁、碳可以节约部分煤炭和铁矿资源，铅锌可用来制作电池、导电材料，也可用来做各种锌合金。因此，如何高效利用钢铁厂含锌铅粉尘并提高其综合附加值，减少环境污染，成为冶金企业面临的重大课题。

二、钢铁厂含锌铅粉尘处理工艺的发展现状及特点

工艺研究是以尽可能低的成本，回收锌铅粉尘中所含的有价元素锌、铅、铁、碳，并使残余物不对环境造成污染为目的，现将湿法和火法处理工艺介绍如下：

（一）湿法类处理工艺的发展现状及特点

铅锌粉尘按铅锌含量可分为高、中、低三种。湿法工艺一般用于中、高铅锌粉尘的处理，其中低铅锌粉尘须经物理法富集后，再采用湿法处理。湿法工艺应用状况见表 1。

表1  湿法类工艺应用现状

湿法工艺的总体特点在于：① 锌铅的浸出率较低，浸渣难以作为钢厂原料循环使用，也满足不了环保法提出的堆放要求；② 单元操作过多，浸出剂消耗较多，成本较高；③设备腐蚀严重．大多数操作条件较恶劣；④ 对原料比较敏感，使工艺难以优化；⑤ 处理过程中引入的硫、氯等易造成新的环境污染；⑥与钢厂现有技术不配套；⑦效率较低。

（二）火法处理工艺发展现状及特点

火法工艺一般用于高、中、低三类，其应用状况见表 2、3、4。

表2  高铅锌工艺应用现状

表3  中铅锌工艺应用现状

表4  低铅锌工艺应用现状

火法工艺总体特点在于：① 生产效率较高．设备占地面积较小；② 多数工艺中的Zn、Pb

等重金属的去除彻底，可充分满足环保要求；伴生的铁碳资源可以得到充分回收；④单元操作较少，对原料的成分变化不敏感，工艺稳定，易于优化；⑤ 钢厂在火法冶金方面占有优势，在钢厂内部处理粉尘，其还原剂、能源、动力的消耗较少。因此，尽管火法处理具有设备投资较大的缺点，但综合效益较好。

三、我国钢铁厂含铅锌粉尘处理工艺发展方向分析

通过对火法和湿法工艺的应用现状及特点进行对比说明：火法较湿法竞争性强，主要表现在综合效益上。所以，真正得到应用且效果较好的是火法工艺。我国钢铁厂含锌铅粉尘处理工艺的发展方向应为火法工艺。在火法工艺中，造球——直接还原工艺成本较低，其产品适合我国高炉较多的特点。环形炉工艺均属造球——直接还原工艺，可同时得到纯度很高的富含锌铅的二次粉尘和高炉用金属化球团两种产品，加之粉尘粒度很细，适于造球。以煤为还原剂并作为还原过程的一部分热量来源，可使碳含量较高的含锌高炉含铅锌粉尘中的碳资源得到较充分的利用，工艺成本降低。与其它方法相比，环形炉工艺（转底炉工艺）显得既简单又经济。该工艺的优越性表现在以下几个方面：

（一）原料和能源的灵活性大

转底炉法以煤、焦炭或木炭为还原剂，以天然气、煤气、丙烷、燃油和煤粉等作供热燃料，可以更好地利用世界各地的便利能源，不受天然气供应的限制，应用地域广泛。转底炉工艺最早是用于处理含有铅、锌粉尘的含铁废料，使之原料的适用范围扩大。转底炉煤基热风熔融炼铁和Itmk3工艺的研究开发使得原料的选择范围更为宽广。

（二）生产成本较低

炼铁工艺80～90%的生产成本都集中在铁矿、能源和基建投资上，而转底炉工艺在这几个方面均占有优势。具体地说，原料的适用性广，采用一般粉矿即可，完全不用块矿和成品氧化球团，从而将铁矿石成本降至最低；采用煤粉作还原剂并充当一部分燃料，再加上利用废气显热来预热空气和煤气，使得能源成本降低；由于在还原中直接使用煤，不需对球团进行焙烧等预处理。

（三）设备和基建投资相对较低

与其它煤基工艺相比，在保持高度机械化和自动化操作的同时，该工艺的原料、成品处理系统以及转底炉本身的构造都比较简单，投资费用大约低25～30%。另外，由于工艺的每一个环节都选用了较成熟的技术和设备，这就使建设的难度降低，基建投资节省。

（四）设备运行稳定

比较Fastmet, Inmetco, Comet等几种转底炉工艺可以发现，生产过程的每一个环节都是成熟的技术，每道工序都有普遍应用的设备，使整个工艺的流程比较紧凑，可靠性提高，易于操作和维护。其关键设备环形炉在轧钢过程已服务多年，设备的调控、维护简单，与其它辅助系统便于防调。特别是转底炉还原对含碳球团的机械强度要求不高，能够在稳定运转的静料层快速还原。

（五）环保措施得力

转底炉是一个封闭性比较好的高温设备，还原性气体大部分在炉内燃烧，剩余部分可在烟气管道内吹风燃烧并回收热量，保证了CO气体在炉内自行消除而不逸散。再者，由于物料在转底炉内的停留时间短，当生产失常时可快速调整工艺参数，内部粉尘能够并入原料系统，从而减少了有害废料的扩散，造成环境污染的可能性较小。

四、结束语

我国钢铁厂高炉炼铁不可避免或多或少的含有铅锌元素粉尘。以沙钢为例：锌含量从0.8%-8%不等，铅含量大约在0.3%左右。所以，对含铅锌粉尘处理工艺的研究将是今后企业发展的重要研究课题；选择一种合理的方法来实现综合利用高炉含铅锌粉尘是至关重要的；因此，通过本文论述：采用火法工艺处理含铅锌粉尘是未来工业的主要发展方向。而通过比较：在火法工艺当中，转底炉工艺是最经济合理的；最接近我国钢铁企业含铅锌粉尘排放的现状，具有重要的经济发展和科技进步的意义。

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