冶金含锌粉尘中回收氧化锌的工艺综述

冶金含锌粉尘中回收氧化锌的工艺综述

摘要：随着现代化进程的不断推进，钢铁积累不断增加，废钢重铸将逐渐增多，特别是表面镀锌等金属回炉重铸，髙炉粉尘及灰渣中会含有锌元素。因此，在高

炉粉尘和灰渣中富集、提取氧化锌逐渐成为关键固废资源回收的热点问题。我国

锌资源储备丰富，分布广泛，品位主要集中在1%-7%之间，品位大于等于6%以

上的已探明锌矿资源量仅全国总量33.3%。高炉粉尘中回收锌元素对低品位锌矿

的利用也有着重要的借鉴作用。文章主要针对冶金含锌粉尘中回收氧化锌的工艺

方面进行分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。

关键词：电炉粉尘；回收利用；氧化锌

引言：

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。针对

这一现状，文章围绕冶金含锌粉尘中回收氧化锌的工艺进行分析，具有重要的现

实意义。

1.含锌电炉粉尘传统处理方法

1.1填埋法

填埋法有直接填埋法、固化填埋法和玻璃化填埋法。直接填埋法是指将未经

任何处理的电炉粉尘直接进行填埋处理。该法仅适用于铅锌含量很低的电炉粉尘，对于铅锌含量高的电炉粉尘，直接填埋法不仅无法回收利用其中的金属资源，造

成资源的浪费，而且成本也高，还会造成地下水污染。固化填埋法是指先将电炉

粉尘与黏土或者水泥均匀混合后高温固化再进行填埋处理。此法操作简单，不会

对地下水造成污染，但经过处理的电炉粉尘失去了再次利用的可能，无法再次回

收利用其中的金属资源。玻璃化填埋法是固化填埋的改进，热稳定性更好，但也

只是一种无害化的处理方式，并不能回收电炉粉尘中的有价金属。填埋法已经不

适用于当前的资源循环利用模式。

1.2钢铁厂循环利用法

直接将电炉粉尘接配入烧结球团或者炼钢等工序中，进行循环利用。但由于

锌富集对炼铁炼钢工序带来危害，只能部分选择锌含量较低的电炉粉尘进行循环

利用。第一，烧结球团处理。将电炉粉尘作为原料直接配入烧结工艺，回收电炉

粉尘中的铁，但配入的电炉粉尘由于铁品位低，锌含量高，会降低烧结矿的铁品位，同时增加烧结矿的锌含量，对后续的高炉操作带来危害。电炉粉尘粒度很细，对烧结透气性也有一定影响，采用小球烧结法可以解决粉尘过细带来的烧结性能

变差的问题，目前已在工业生产中得到应用。球团法处理电炉粉尘有两种处理方式：冷固结球团法和氧化球团法。冷固结球团法不需要加热，直接将电炉粉尘与

粘结剂混合造球，符合要求的球团配合其他原料直接进高炉。氧化球团法需要经

过高温加热工序。造好的生球经过链篦机回转窑焙烧后冷却进高炉。日本某钢铁

厂按照40%，40%，15%和5%的配比分别配入赤铁矿粉、铁砂、电炉粉尘以及其

他粉尘，成品氧化球团强度2200N/球，含Fe64%，S＜0.005%，基本满足高炉生

产的要求，但对配入的电炉粉尘的铅锌含量要求严格，含量过高会影响高炉炼铁

质量。第二，炼钢处理。将含锌低的电炉粉尘和一定配比的碳同时喷入转炉或电

炉中，高温下锌被还原挥发进入烟尘系统，锌得到富集，粉尘中的铁氧化物进入

炉渣和钢水得以利用。德国VELCO公司、美国Armco公司和美国伯利恒钢公司通过此法回收锌铁，回收后的二次粉尘锌含量达到50%，粉尘减少为原来的30%。

电炉粉尘中含有一定的FeO，可以取代废钢作冷却剂。此法只适合处理铅锌含量

很低且铁含量较高的电炉粉尘，铅锌含量高会降低钢水质量。

2.含锌电炉粉尘处理新技术

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。根据相关学者的研究，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[1]。

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。某些学者对某厂

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]。

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。我国著名学家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（。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