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世界金属导报/2007 年/1 月/9 日/第008 版 绿色钢铁 日本含锌粉尘处理技术现状 廖建国 废金属的利用是实现低能耗钢铁生产新工艺的有效手段之一，但大量使用废金属会带来含锌 粉尘的发生及其处理的问题。另外，从利用金属铁节能的观点来看，回收并有效利用粉尘中含有 的铁也已引起人们的关注。目前，已应用于实际的含锌粉尘处理工艺有高炉／转炉粉尘的处理工 艺和电炉粉尘的处理工艺。本文以这两者为对象，从锌回收和铁源回收两方面，就日本目前的处 理技术和正在开发中的技术进行了介绍。 1.钢铁厂粉尘产生量和再利用情况 根据对日本国内高炉／转炉和电炉粉尘的产生量及其再利用情况的调查可知，高炉／转炉粉 尘再利用达到了 100%，电炉粉尘再利用为62% 。表1 示出各种粉尘的化学组成。炼钢粉尘因转 炉使用含锌废钢比例的不同，粉尘的含锌量也不同。 日本每年高炉／转炉产生的粉尘量大约480 万t ，再利用于炼铁、炼钢的比例为68%，送到 厂外处理的比例为26% 。由于高炉和转炉粉尘含有铁，因此许多可以再利用于烧结生产，但再利 用量受高炉的限制。从锌平衡来看，通过烧结矿进入高炉的锌量会等量存在于粉尘中排出。另一 方面，每年电炉产生的粉尘量大约是50 万t ，其中大约60%可进行锌回收，大约40%用于填埋。 关于含锌粉尘在厂外再利用的情况，锌含量较低的高炉和转炉粉尘用作水泥原料的比例高， 锌含量高的电炉粉尘用于锌回收的比例高。如后文所述，在锌回收过程中，锌可以浓缩至60%左 右，最后在干式锌熔炼炉里以蒸馏锌的形式进行回收。最近，出现了采用钢铁厂内的处理工艺对 高炉／转炉产生的粉尘进行脱锌后，将锌浓缩的粉尘再用于锌熔炼炉，还原的铁再用于炼铁和炼 钢生产的情况。 高炉／转炉使用含锌废金属时，当带入炉内的锌量增加时，相应地要增加排出炉外粉尘的含 锌量。假设废金属中的锌含量为0.8% ，每年使用100 万t 的废金属，则排出的锌量可达到8000t。 假设粉尘的锌含量为4% ，每年产生20 万t 粉尘，那么因使用废金属而产生的粉尘处理成了一大 课题。 2. 已应用于实际的含锌粉尘的处理技术 2.1 含锌粉尘的处理工艺 日本国内已实际应用的含锌粉尘处理工艺。作为高炉／转炉生产中产生含锌粉尘的处理工 艺，从20 世纪70 年代起，日本各钢铁公司开发了回转窑式处理炉，但目前只有住友金属工业公 司鹿岛厂仍在采用，自 2000 年以后，新日铁公司的各钢铁厂开始采用转底炉式处理工艺。作为 电炉粉尘处理工艺，从 70 年代后期开始，各厂采用了被称作“威尔兹式回转窑”的处理炉和半 熔融式MF 炉，最近开始采用了熔融式DSM 法。 第1 页 共3 页 以新日铁君津厂1 号炉采用的转底炉处理工艺为例，先将高炉粉尘或炼钢粉尘制成小球，干 燥后装入转底炉。然后在转底炉温度 1250～1350℃下，小球中的铁和锌被粉尘中含有的 C 还原 10～20min ，铁则作为还原铁进行回收，锌则作为粗制氧化锌在二次粉尘中进行浓缩、回收。除 此之外，转底炉工艺还应用于君津厂2 号炉、广烟厂、光厂和神户制钢公司加古川厂，所得的还 原铁用于高炉和转炉。另外，转底炉的二次粉尘可作为锌熔炼炉的原料进行再利用。 鹿岛厂的回转窑式工艺是预先将各类粉尘放在窑内进行干燥，简单制成小球后装入还原窑 中，在1200～1300℃下处理后，锌作为粗制氧化锌在二次粉尘中被浓缩，铁则被还原。在所得的 还原铁中，－5mm 用于烧结，+5mm 用于高炉。 在各类粉尘处理工艺中，无论采用何种工艺，处理的也大多是湿粉尘，从其装卸、装入还原 炉前的水分管理和回收产品的品位等来看，装入还原炉前的干燥、混合和制粒等预先处理技术是 很重要的。 2.2 从锌的回收看处理工艺的特性 从锌回收的角度来看，如何高浓度回收粉尘中的锌是很重要的。另外，为使原料粉尘所含的 铅、卤素和碱金属等挥发性元素也能在二次粉尘中与锌一起浓缩，因此降低这些元素的浓度，尤 其是降低卤素浓度的技术很重要。铅、卤素和碱金属等挥发性元素对二次粉尘使用地方——锌熔 炼炉的操作和锌的质量会造成不良影响。 根据原料粉尘中的锌含量和二次粉尘中锌含量的关系进行计算。计算结果表明，锌作为粗制 氧化锌可以 100%回收