固体碳直接还原钢铁厂含锌固废的理论与实践

 钢铁厂内的含锌固废数量巨大，同时富含铁、碳等元素，是可循环再利用的二次资源。通过固体碳直接还原ZnO和FeO的热力学分析，发现在非标准状态下，ZnO的还原条件要优于FeO。为此，在实验室条件下设计了含锌固废在不同温度和时间下的还原试验，发现在还原温度为1 423 K、还原时间为15 min以上时，脱锌率可达到90%，而铁的金属化率需要在1 573 K时才能接近90%；在还原温度低于1 423 K时，还原时间对脱锌率的影响较大；在还原温度高于1 473 K时，还原温度对脱锌率影响较小，同时脱锌率可达到95%。这些结果对国内当前处理含锌固废主要工艺(回转窑、转底炉)的操作制度设置具有重要的参考价值，也为如何选择合理的工艺路线，以低投入、低运营成本实现含锌固废的再利用提供了理论依据。     

含锌除尘灰锌铁分离研究

摘要：含锌除尘灰是钢铁厂重要的固体废弃物,属于危废,为了探索妥善解决该种危废的方法,模拟回转窑工艺对国内某钢厂含锌除尘灰进行焙烧 磁选锌铁分离研究,研究不同焙烧温度、时间以及不同内配C含量对焙烧矿金属化率、脱锌率以及对磁选后精矿铁品位、Fe回收率的影响。结果表明,在C质量分数为12%、焙烧温度1100℃、焙烧时间60min的条件下,得到铁品位53.45%、金属化率91.95%、脱锌率99.05%的焙烧物料,挥发物中ZnO质量分数高达95.04%。焙烧物料经过磨矿磁选后可得到铁品位91.30%,Fe回收率82.37%的金属铁粉。     

含锌除尘灰锌铁分离研究

含锌除尘灰是钢铁厂重要的固体废弃物,属于危废,为了探索妥善解决该种危废的方法,模拟回转窑工艺对国内某钢厂含锌除尘灰进行焙烧-磁选锌铁分离研究,研究不同焙烧温度、时间以及不同内配C含量对焙烧矿金属化率、脱锌率以及对磁选后精矿铁品位、Fe回收率的影响。结果表明,在C质量分数为12%、焙烧温度1 100℃、焙烧时间60 min的条件下,得到铁品位53.45%、金属化率91.95%、脱锌率99.05%的焙烧物料,挥发物中ZnO质量分数高达95.04%。焙烧物料经过磨矿磁选后可得到铁品位91.30%,Fe回收率82.37%的金属铁粉。     

日照钢铁固废尘泥处理实践

 介绍了国内外处理固废尘泥的几种工艺，重点介绍了火法处理法中的回转窑工艺、转底炉工艺；并对公司近几年烧结机头灰、转炉灰、高炉灰等含锌尘泥的处理工艺流程及技术特点做了重点描述；介绍了公司2010—2018年随着固废尘泥成分变化，特别是2017年转炉大量添加废钢，转炉灰锌质量分数大幅上升后，为实现公司含锌粉尘有价元素效益最大化和零外排，转底炉在处理含锌尘泥方面做了有益的实践和尝试，也给出了一些处理钢厂固废尘泥的建议，给国内同行处理固废尘泥提供了一定的借鉴。     

氧化铅锌矿直接还原实验研究

氧化铅锌矿是一种富含铅、锌和铁的多金属矿产资源,由于其矿相结构复杂,铅、锌品位低,矿泥量大,导致传统的浮选方法难以高效定向分选铅、锌,得到的浮选精矿品位低。回转窑直接还原虽然可以回收铅、锌资源,但存在铁回收率低,设备故障率高,作业率低等问题。为了高效回收氧化铅锌矿中的铁、铅和锌有价金属元素,提出了转底炉直接还原的方法,该方法具有还原温度高、还原速度快、金属回收率高等特点。实验研究了不同工艺参数对氧化铅锌矿含碳球团直接还原的影响关系,得到的最佳工艺参数为:还原温度1 300℃,还原时间30min,碳氧比为1.2,Ca(OH)2的添加量为5%(质量分数)。还原后球团金属化率为95.89%,铅、锌挥发率分别为95.23%和98.56%。     

含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原试验

 为实现钢铁行业的绿色循环发展,钢铁厂对含锌粉尘和含铬废水的处置利用均应满足环保和资源高效利用等要求。以某钢铁企业的含锌粉尘和含铬尘泥2种固废为例进行碳热还原协同处置研究,采用FactSage热力学软件平衡计算,分析碳热还原过程中的潜在反应和气-液-固相变化;通过模拟转底炉工艺,在实验室进行碳热还原试验,研究不同原料配比和还原温度对碳热还原效果的影响规律,采用XRD和SEM-EDS对反应后金属化球团的物相组成及形貌进行研究;综合热力学分析与试验研究阐明含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原机理。研究结果表明,铁酸锌和铬铁矿可以有效分解为铁氧化物和铬氧化物,随着温度升高,铁氧化物的还原过程遵循逐级还原规律,最终被还原为金属铁;相较于铁氧化物,铬氧化物在更高温度下还原为金属铬。试验结果与热力学计算趋势一致,控制碳热还原时间为60 min,含铬尘泥和含锌粉尘干基质量比为1∶4,还原温度为1 300 ℃,能够达到较佳的还原效果。采用多种固废协同处置方式,不仅可以解决粉尘大量堆积的问题,而且能够提取含锌粉尘和含铬尘泥中有价金属元素,制备成金属化球团;该方法也可为含铬废水无害化处置提供新途径,实现资源化综合利用,提高企业经济效益。     

高磷鲕状铁矿直接还原?磁选提铁降磷扩大试验研究

为给回转窑工业试验提供参数,以小型试验最佳结果为基础,进行了高磷鲕状铁矿煤基直接还原?磁选提铁降磷扩大试验。结果表明,在最佳的条件下可获得铁品位94.17%、铁回收率77.47%以及磷质量分数0.08%的粉末还原铁,推荐的回转窑工业试验初始条件为:石灰石用量（质量分数）28%、无烟煤用量（质量分数）16%、还原温度1300 ℃,还原时间3 h。采用XRD以及SEM-EDS研究了无烟煤的作用机理,发现无烟煤用量增加,促进了浮氏体、镁铁尖晶石的还原以及铁颗粒长大,从而提高了铁的回收效果,但过多的无烟煤通过增强还原气氛及其带入的灰分消耗了石灰石,使铁矿物中的磷以及磷灰石还原成单质磷并与铁颗粒形成铁磷合金。      

含锌固废高效资源化回收试验与数值模拟

回转窑工艺被广泛应用于含锌固废的资源化处置，为进一步优化工艺，本文在对比高低Cl元素夹杂的两类含锌固废回转窑入炉料、尾渣和再生锌粉的成分、物相等特征的基础上，分析了回转窑的反应过程，并采用CFD数值模拟Zn、Pb蒸汽的运动路径。研究发现：两类含锌固废实际生产Pb、Zn的脱除率分别为83.33%、67.69%和96.97%、84.38%,再生Zn粉纯度分别为14.58%和41.49%,Cl的脱除率分别为96.64%和97.97%;数值模拟中，当通气速率为10 m/s,绝热壁面温度为1 200℃时，可实现Pb、Zn和含Fe窑渣的梯级分离，该方案有助于提升再生产品纯度，增加含锌固废的回收价值。     

基于回转窑煤基直接还原法的含锌渣尘协同处置

基于中国非焦煤资源丰富及天然气缺乏的国情和迫切发展绿色冶炼的现状，开发了煤基回转窑直接还原法的含锌渣尘协同处置新工艺研究。结果表明：在水分为14%,压力为20 MPa,内配无烟煤用量为9%,膨润土用量为1%时，生球块的成球率为83.4%,落下强度为6.00次/(0.5 m),抗压强度为32.6 N/个，爆裂指数为0.3%;干球块的干燥脱粉率为0.5%,落下强度为19次/(0.5 m),抗压强度为131.8 N/个。在马弗炉小试中，当还原温度1 200℃、还原时间100 min、内配煤用量9%、煤矿比2∶1、还原煤选用神府煤时，还原后球块的锌质量分数、铅质量分数和脱锌率、脱铅率分别为0.033%、0.016%和99.5%、90.2%。在回转窑扩大试验中，当还原温度1 150℃、还原时间100 min、内配煤用量9%、煤矿比1∶1、还原煤选用神府煤，还原后球块的锌质量分数、铅质量分数和脱锌率、脱铅率分别为0.049%、0.004%和99.8%、99.2%。     

钢铁厂含锌含铁尘泥资源化利用途径探讨

钢铁厂的含铁尘泥由于含有对高炉冶炼有害的锌,难以在钢厂内得到全部回收利用,因此给企业带来越来越大的环境压力。随着高炉的大型化、入炉矿品位的降低、含锌废钢的使用增多、生态文明的法制化,含锌尘泥的处理及合理利用是急迫的问题。从锌平衡的总体情况看,高炉的锌问题不可避免,仅靠控制锌源不能解决根本问题,必须对含锌尘泥进行处理后再返回主生产工序,既要回收尘泥中的铁元素,又要高效回收尘泥中的锌元素,实现钢铁厂含锌含铁尘泥资源的100%利用。通过对转底炉和OxyCup竖炉工艺处理含锌尘泥的原理、实践、经济效益的比较分析,提出转底炉技术在资源化利用钢铁工业含锌尘泥及环境保护方面潜力巨大。结合转底炉和回转窑本身的特点以及直接还原产品回用方向,提出了转底炉—回转窑的联合工艺处理宝钢的含锌尘泥的方法,为钢铁企业选择适合自身条件的含锌尘泥的资源利用提供了思路。     

马钢含铁尘泥综合利用研究与实践

钢铁行业是固体废弃物产生大户,一般每生产1 t钢约产生600 kg的固体废弃物,其中尘泥产生比例约占钢产量的5%～8%。一直以来,马钢非常重视固体废弃物的处理及综合利用,并将固体废弃物减量化、无害化和资源化作为内部生产管理的重要目标。介绍了马钢近年来在含铁尘泥方面开展的研究工作及综合利用实践,马钢在对含铁尘泥分类的基础上,建成了转炉OG泥管道输送返烧结资源化利用系统、低锌含铁尘泥强力混合造堆综合利用系统、转底炉及回转窑联合处理含锌尘泥系统,全部综合利用了内部产生的各种含铁尘泥,每年可相应减少约17.8万t的CO2排放量、降低30万t的新水消耗量,同时回收了大量的铁、锌、钙、镁等有价元素,在取得显著社会效益的同时,也获得了丰厚的经济回报。     

回转窖尾气氧化锌脱硫技术及其应用

某冶炼厂采用回转窑回收锌氧压浸出液针铁矿除铁产出铁渣中的氧化锌,原来采用传统的钙法脱硫工艺处理回转窑烟气,存在脱硫效果差、排放尾气不达标、石膏渣难处置、开工率低等问题。经多方考证后,决定改用氧化锌脱硫工艺进行处理,脱硫剂采用自产氧化锌烟尘或焙砂,产出的二氧化硫返回制酸系统,酸解液返电锌系统,不产生二次固体废物。新系统投产后,运行稳定,增加了企业经济效益,而且排放尾气指标优于国家标准要求。本文对该技术的工艺流程、工艺参数及设备进行了详细介绍,并对生产实践中应该注意的问题进行了总结和说明。     

氧化锌法脱硫技术在回转窑烟气处理中的应用

湿法炼锌过程中产出的浸出渣,采用回转窑处理,排放的烟气SO2浓度峰值期间达不到国家颁布的最新排放标准。通过对烟气脱硫工艺的研究分析,并结合生产实际情况,最终采用了氧化锌法工艺处理回转窑烟气。该技术应用使回转窑烟气SO₂浓度降到400 mg/Nm³以下,达到国家铅锌行业最新排放标准。并且脱硫剂利用厂内生产过程的产生的烟尘,脱硫产物可返回其他工序回收锌,副产品可在厂内循环利用,无任何废弃物外排,不会造成二次污染。     

锌窑渣氧化气固相反应过程分析

基于锌窑渣氧化气固相氧化反应的脱硫曲线,分析了氧化脱硫过程有明显差异的温度范围。对锌窑渣中Cu、Zn及Fe的物相组成在不同温度范围内的变化进行了研究,并据此讨论了氧化过程中Cu、Zn及Fe的行为和反应机制。结果表明：大部分的硫化锌及硫化亚铁在398K-1073K的温度范围内将被氧化,而较多的硫化亚铜是在1073K-1373K的温度范围内被氧化。铜、锌氧化产物均易与铁氧化产物化合为铁酸盐。氧化过程中形成的铁酸锌不利于锌的挥发,仅当温度大于1073K时锌才会挥发,此时铁酸锌含量已达到高温分解与化合平衡含量。     

回转窑还原焙烧锌冶炼污泥与烟尘回收研究

设计了处理能力为100t/d的回转窑,开展低品位锌冶炼废水处理污泥还原焙烧回收氧化锌烟尘的试验。结果表明,污泥含锌品位对回转窑挥发获得氧化锌烟尘的效果有显著影响;当污泥的锌品位为5.04%和8.34%时,表冷收尘系统回收烟尘含锌分别为19.4%和21.4%,对应的布袋收尘系统回收烟尘的含锌量高达50.2%和51.6%。水淬渣浸出液中重金属浓度均低于GB5085.3-2007危险废物的各项限值,可直接用于生产或堆存。     

高炉炉尘回转窑还原烟化处理工业试验

对华东某钢厂高炉炉尘采用回转窑还原烟化处理,进行了工业性试验。生产工艺顺行,产出了可供回收的多种有色金属的富集物、含氧化锌粉及可供选矿回收的富铁窑渣,技术经济经指标较好。提出了对高炉炉尘综合利用及再资源化的思路与建议。     

钢铁厂含锌固废资源循环利用研究现状及发展态势

钢铁厂生产的高炉灰、电炉炼钢粉尘等含锌固废污染严重,治理难度大。本文在介绍我国钢铁厂含锌灰产出及其主要成分的基础上,回顾了目前的含锌固废资源利用技术,并详细分析火法还原中的回转窑工艺和转底炉工艺及湿法工艺的原理、工艺流程、存在问题,从原料组成、主要设备设施、产品情况,以及投资和环保治理方面进行工艺对比分析,对今后含锌固废资源利用技术的发展提出建议。     

煤基直接还原炼铁技术分析

分析了主要的煤基直接还原炼铁工艺。回转窑反应温度低,导致动力学条件变差,停留时间长,散热大,吨铁煤耗达到1000 kg左右。从能量利用角度,过多的煤气还需换热加以利用。隧道窑通过罐装矿粉,可省去造球工艺,但是罐子传热只能通过对流与传导换热方式,因此,停留时间长,热量损失大,同时罐子、海绵铁的余热、废气热量尚未得到利用,导致煤耗高达1 500 kg/t海绵铁。转底炉由于温度高,反应速度快,但是热能利用率差,吨铁实际煤耗居高不下。可见,目前的煤基直接还原炼铁工艺,离低能耗、低污染的炼铁目标相差甚远,最大的问题是固态条件下的还原反应效率过低,提高铁矿的低温反应性能是煤基直接还原炼铁走向成功、高效、环保的关键所在。     

铟铁渣还原挥发试验研究

在回转窑内对含铟0.046%、铁50%的铟铁渣进行还原挥发。结果表明,当铟铁渣粒度为-3mm,粒煤配入比例30%,进料速度200kg/h,窑体转速3r/min,挥发温度1 250℃,空气系数1.1时,铟挥发率达到67.56%。