钢铁行业含锌烟尘回收利用技术研究进展

钢铁行业含锌烟尘回收利用技术研究进

展

摘要：目前，部分企业采用固化/玻化填埋法处理无回收价值的钢铁烟尘，

通过加热使重金属被稳定的包裹在粘土等物质中不易被浸出，或采用高温熔融、

改变有害金属元素的化学形态，从而在后续填埋处置中防止造成环境污染，但处

理成本高、效益差，且没有有效回收利用烟尘中的铁、锌等有价金属，造成巨大

的资源浪费。部分钢铁企业则将含锌烟尘按照一定比例配入烧结混合料直接返回

烧结，回收烟尘中的铁和碳，综合利用资源、降低烟尘数量，但由于钢铁烟尘未

进行预处理，烟尘中的锌在循环烧结利用过程中不断富集，会降低烧结矿的质量

和品位，加快炉衬腐蚀，减少高炉寿命，直接返回处理仅适用于处理含锌、铅等

杂质元素较低的钢铁烟尘，且配比不可过多。

关键词：含锌烟尘；湿法冶金；火法冶金；钢铁行业

引言

通常钢铁企业对生产过程中产生的大部分烟尘经直接或间接处理后返烧结、

球团、炼铁或炼钢等生产工序利用。但其中含锌烟尘有８００～１０００万吨，其大部分仍没得到“高效”的处理利用。对于含锌钢铁烟尘的回收处理工艺主要有：

1含锌烟尘成分特点

湿法炼锌产氧化锌烟尘通常含有较高的氟和氯，在直接进行酸性浸出时氟和

氯几乎全部进入硫酸锌溶液，使锌电解液中氟、氯的含量超过标准。因此，在浸

出之前必须将氧化锌中的氟、氯进行脱除预处理。高锌含量的含锌烟尘是获取锌

的重要来源，具有较高的回收利用价值，但其成分复杂，杂质元素较多，且杂质

元素如硅、钙、铁、氟和氯等含量相对较高，在综合回收利用这类二次资源时需

考虑杂质对金属回收工艺的影响。

2钢铁行业含锌烟尘回收利用技术研究进展

2.1物理法

物理法锌回收技术是采用机械分离(离心、重选等)或磁性分离(磁选)的方式

富集钢铁烟尘中的锌元素。常用的机械分离方法有浮选一重选工艺、水力旋流脱

锌工艺等;常用磁性分离方法有弱磁、强磁联合工艺。经过处理后可以得到中高

锌含铁料和低锌含铁料两类物质，分别用于提锌和回用烧结。目前国内绝大多数

的钢铁企业采用此方法，虽回收效率低，但投资也相对少。

2.2火法回收工艺

火法回收是在高温条件下处理含锌烟尘，回收其中全部或部分有价元素的处

理处置方法，其产品主要是次氧化锌等。火法回收是目前较为主流的有价金属回

收利用工艺。通过锌、铅、银等有色金属及稀散金属在高温条件下还原挥发，并

随着烟气排入回收系统，与空气中的氧气反应形成氧化物粉尘被集中富集，由此

实现了与难挥发元素与杂质金属元素的分离，铁、硅、铝等残留在炉渣中，经过

处理可以直接作为炼铁原料进行使用。目前主要的火法回收工艺主要包括回转窑

工艺、转底炉工艺、等离子技术等。1）回转窑工艺。将制备好的含碳球团经过

晾晒增加强度后加入回转窑进行反应和冷却，在（1100～1300）℃高温作用下，

烟尘中的锌、铅被还原成单质，并以气体形式随着烟气挥发出来，在窑内上部与

氧气反应形成氧化物最后汇集于除尘系统。还原过程中产生的大量窑渣通过水淬、筛分分别送到高炉或者烧结厂返回利用。直接还原回转窑实现含锌固废协同处理

的工艺技术，并在某海绵铁生产厂的回转窑上进行了试验验证，锌渣被处理后得

到含锌20％（质量分数）的富锌灰，同时锌渣中95％（质量分数）以上的铁作

为副产物进入到海绵铁中，成为产品；2）转底炉工艺。转底炉工艺通过将钢铁

冶炼尘泥与粘结剂和还原剂（碳粉等）进行混匀造球，然后送入转底炉中，在（1300～1400）℃高温下进行还原处理得到铁；同时，含锌、铅等金属元素的化

合物也被还原生成锌、铅等金属，单质锌、铅等有色金属挥发进入烟气中，最终

被除尘装置捕捉收集，从而得到含锌烟尘。利用转底炉处理日照钢铁有限公司产

生的含锌烟尘，通过建设2台转底炉，处理含锌烟尘，其处理能力达40万t，生

产金属化球团30万t；3）等离子技术工艺。等离子技术是将电能转为热能的技

术，将含锌烟尘与还原剂均匀混合，然后将混合料加入炉内，电极产生3000℃高

温将燃料气体离解成原子或离子，气体剧烈燃烧产生中心温度高达20000℃的火

焰将混合料快速还原，还原后的金属混合物在高温下挥发为蒸汽，再根据不同金

属的凝固点不同，实现对各金属的分离。但由于受制于成本，该技术在国内的应

用不多。

2.3锌的回收利用

在湿法炼锌工业中烟尘含有锌回收是衡量技术手段是否先进的一个重要指标，我们分析烟尘中锌含量的特征、所使用回收设备的先进程度、回收利用过程管理

情况，按照生产标准对锌进行回收，其回收率可达到90%左右。研究了较低浓度

锌溶液得到的过程，要想将锌的浓度提升上去需要采用离子交换技术，同时增加

一步电解过程，将易损失的部分水融性锌大量进行回收，同时对其它系统不会造

成影响。以转炉产含锌烟尘为原料，以硫酸作为浸出剂，锌浸出率可达96%，但

在获得高锌回收率的过程中，进行酸法浸出时，多种金属元素也会连同锌元素回

收到浸出液体重，给后续回收处理造成一定影响，会增加工艺步骤。用含锌废催

化剂材料，利用盐酸浸出法后，试验结果表明锌回收率能够达到93%以上，用盐

酸时，会产生大量含氯废水，污染环境。釆用氢氧化钠溶液浸出含锌废催化剂，

锌的浸出率可达90%，含锌浸出液体中加入硫化钠这种催化剂，液体静置一会后

发现出现了沉降，锌得到有效回收。使用强碱性催化剂时，回收设备会受到腐蚀

影响，所以要用耐腐蚀设备，在高温条件下锌更易于回收。

结语

1）目前含锌烟尘的回收利用技术主要包括湿法回收工艺、联合回收工艺、

火法回收工艺：湿法回收工艺流程比较长，浸出剂使用量大且对设备的腐蚀严重，分离、提纯成本高，二次污染也比较严重；联合回收工艺集合了湿法和火法两种

工艺特点，能在一定程度上提高锌和铁的浸出率，实现多种元素同时材料化，但

联合回收利用技术大多处于试验阶段，还需要更多研究；目前应用最多、最常见

的回收工艺是火法回收工艺，其特点是工艺相对稳定、锌和铅的回收率高、操作

简单，但是前期的设备投资比较大；2）针对钢铁行业的含锌烟尘的回收利用需