高炉煤气干法除尘灰提锌工艺技术探讨

高炉煤气干法除尘灰提氧化锌工艺技术探讨
阮积海
(广西柳州钢铁(集团)公司技术中心，)
摘要介绍了涟源某氧化锌冶炼厂的生产工艺及生产过程中产生的环境污染及治理技术，同时就以高炉煤气干法除尘灰为原料提取氧化锌的生产工艺进行技术（环保）探讨。

1 前言
柳钢共有8座高炉，其中最大高炉炉容为1250m3，冶炼过程中产生的高炉煤气均采用干法进行净化除尘，每年由此产生的干法除尘灰达4万多吨（布袋除尘灰），目前该除尘灰的处理方式是直接销售给柳州附近的砖厂代替粉煤灰烧砖，或者是销售给氧化锌冶炼厂配料提锌。

柳钢非钢环保公司经过调研后，打算以高炉煤气干法除尘灰为原料进行深加工提取氧化锌。

经过对涟源某有色金属冶炼厂进行实地考察后，现对以高炉煤气干法除尘灰为原料提取氧化锌的工艺进行技术（环保）探讨。

2 考察介绍
2.1 考察对象
考察的对象是涟源某有色金属冶炼厂，是一家私营企业。

该厂采用火法工艺提炼氧化锌，共有二条回转窑生产线，原料来源为含锌矿、工业锌渣、煤粉以及部分涟钢高炉除尘灰，每天所耗原料40吨，年产氧化锌1200~1500吨。

2.2生产工艺
该厂采用火法工艺提炼氧化锌，首先含锌矿、工业锌渣、煤粉经加水湿润后用抓斗机抓取均匀并成块状，然后通过皮带输送机将块状原料运至回转窑窑头点火燃烧，在高温作用下（回转窑内温度可达1100℃），原料中的锌经过氧化还原反应，以气熔胶、颗粒物等状态进入废气中，在引风机的作用下，经多组管槽冷却系统冷却（槽中装有冷却水）、最后进入布袋收尘器回收产品。

燃烧后的炉渣经窑尾排渣口进入冲渣池冷却，少量废气通过窑尾顶部的风管引入一个简陋的沉降室回收粉尘后排放。

回转窑中燃料燃烧所需的氧通过回转窑尾部的鼓风机鼓风供应。

其工艺流程如下图
2.3环境污染及治理
（1）废气: 废气污染主要来自二个方面，一是原料转运及配料过程产生的扬尘，从在现场看粉尘污染很小，但有关人员介绍，天气干燥时扬尘污染相当严重。

另一方面就是原料在回转窑燃烧冶炼过程中产生的烟尘和废气，由于产品存在于烟尘中，经过布袋收尘器收尘净化后，外排烟气的粉尘浓度大大降低。

但原料中含有的汞、镉、铅、砷、硫等元素，在冶炼过程中经过高温氧化、挥发或相互间发生反应后，外排烟气中可能含有二氧化硫以及汞、镉、铅、锌、砷等重金属氧化物及金属颗粒物。

（2）废水: 生产过程所产生的废水包括净环水和冲渣水。

净环水主要是回转窑冷却水及管槽冷却系统用水，该部分水属于间接冷却水，除了水温升高外无其它污染，经流入一个大水池自然冷却后循环使用。

对熔融态炉渣进行水淬冷却所产生的水称冲渣水，其中含有炉渣微粒及铅锌等少量重金属离子。

该部分水置于一个密闭的水池中，不外排，只有抓渣时少量水随渣流至地面，经地沟排入净环冷却池。

（3）废渣: 冶炼过程中产生的废渣由于仍含有20~30%的铁，经渣池冷却后外
卖给选矿厂选铁。

3 高炉煤气干法除尘灰提氧化锌工艺分析
3.1生产工艺
高炉煤气干法除尘灰提氧化锌是利用炼铁高炉煤气干法除尘所产生的除尘灰为原料进行深加工，提取氧化锌，生产的工艺也是回转窑形式的火法冶炼工艺。

但为了减小除尘灰中铁对提锌的影响（易结窑），同时提高入炉锌的品味，原料进回转窑前先经过重选、磁选二道全湿法选铁工艺。

其工艺流程如图
3.2 与涟源某有色金属冶炼厂工艺对比
高炉煤气干法除尘灰提氧化锌工艺也是采用火法工艺提炼氧化锌，主要设备包括回转窑、冷却系统、布袋收尘器等，但与涟源某有色金属冶炼厂工艺对比仍存在以下不同点：
（1）所用原料不同。

高炉煤气干法除尘灰提氧化锌工艺以炼铁高炉煤气干法除尘所产生的除尘灰为原料，燃料采用高炉煤气重力除尘器收集的重力除尘灰经分选后所得的焦粉。

而涟源某有色金属冶炼厂所用的原料中，高炉布袋除尘灰只占一部分，燃料以煤粉为主。

（2）增加原料预处理工序。

为了减小干法除尘灰中铁对提锌的影响，同时提高
入炉锌的品味，高炉煤气干法除尘灰提氧化锌工艺所用原料在入回转窑之前先经过重力、磁选二道全湿法选铁工序。

（3）收尘方式不同。

高炉煤气干法除尘灰提氧化锌工艺采用负压收尘的工艺，烟气经布袋收尘器收尘净化后经烟囱排放。

涟源某有色金属冶炼厂的布袋收尘器在引风机后面，并且采用的是内滤式的收尘方式，烟气经布袋收尘器后无组织排放。

（4）增加烟气净化装置，通过水膜除尘器吸收净化作用，减少外排烟气中二氧化硫、重金属元素等有害污染物对环境造成的影响。

4 结论
4.1 传统铅锌冶炼由于原料矿主要以硫化物存在，并且伴生有汞、镉、砷、氟、氯等有害元素，经高温焙烧、挥发或物料间相互反应后，产生含二氧化硫、重金属氧化物和颗粒物等有毒有害烟气，废气中的污染物主要以无机物为主，成分复杂、排放量大，所以治理难度很大。

另外，在烟气的净化、炉渣冷却过程中也会产生含重金属离子的废水。

4.2 从现场观察看，涟源某有色金属冶炼厂对生产过程产生的废水进行了有效处理，废水经治理后循环使用、不外排，废渣也以外卖的方式实现处置。

但由于缺乏有关的监测数据，经收尘处理后排放的废气是否含有二氧化硫、重金属氧化物等有毒有害污染物及其浓度高低就不得而知。

同时原料在转运和配料过程中不可避免地产生扬尘污染。

4.3 以干法除尘灰作为原料火法提取氧化锌，不仅有效处置了煤气净化产生的固体废弃物、实现了资源综合利用，而且提高了固废利用的附加值。

4.4 经炼铁高炉高温冶炼后产生的高炉煤气干法除尘灰成分较为稳定、有毒有害元素得到充分过滤和清洁，与传统工艺相比较，此火法提锌工艺对环境产生的影响大大降低。

但从原、燃料成分看，二氧化硫的排放量仍存在一定影响，特别是回转窑形式的焙烧冶炼工艺，原料中的硫有90% 以气态的形式进到废气中。

表一是干法除尘灰成分分析
4.5 以氢氧化物为介质的麻石水膜除尘器能在一定程度上去除低浓度的二氧化硫和铅、锌重金属污染物，减轻外排废气对大气造成的影响。

但受除尘器技术、工艺的限制，上述污染物的去除率不高，同时由此而产生的污泥和废渣需妥善处理，否则会造成二次污染。

5 存在问题
5.1 涟源某有色金属冶炼厂要求入炉原料锌的品味达到10%以上，最少不能低于8%（主要考虑生产成本）。

分析数据表明，柳钢高炉煤气干法除尘灰含锌量仅为4~7%，以此作为原料，可能对生产的正常运行造成影响。

5.2如果通过添加部分的锌矿、合锌工业废渣来提高整个原料的含锌量以达到冶炼要求，需较大的环保投资来治理冶炼过程中产生的有毒有害烟气和含重金属离子的废水，否则将对周围环境造成重大污染。

5.3 对原料进行重选、磁选等湿法预处理后，原料中的水分将大大增加，高温冶炼产生的大量水蒸气经冷却系统冷却后出现凝结，这对布袋收尘的方式产生较大影响，容易导致收尘布袋板结。

5.4在冲渣冷却过程中可能会出现类似于高炉冲渣水的问题，即在冲渣冷却过程中由于水温过高，不得不排掉部分高温水、补充部分生产水以使温度达到生产工艺要求。

[作者简介] 阮积海（1979—），2001年毕业于南昌航空工业学院环境工程专业。

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