王志远1 何明杰1 俞晓林2
(杭州钢铁集团公司 1.炼铁厂; 2.技术质量处 杭州 310022)
摘 要：通过管炉焙烧试验和烧结杯试验，研究如何降低杭钢含铁含碳尘泥的含锌量。试验表明：当煤粉 为还原剂时，脱锌效率比焦粉做还原剂时更高；当煤粉外配20%，焙烧可以脱除含铁含碳尘泥91.65%的锌，当有催化剂存在时，脱锌效率更高。经过预处理措施后，通过烧结也能脱除一定含量的锌。
关键词：含铁尘泥；烧结；脱锌
0 前言
钢铁企业在生产过程中，会产生大量的含铁含碳含锌尘泥，从成本和环保考虑，一般会回收利用，用于烧结、炼铁。但同时它也含有较高的Zn 、Pb 等有害元素，如果不经处理直接使用，一方面由于其粒度细，亲水性差影响烧结生产；另一方面Zn 在高炉内部循环富集，沉积在高炉上部炉衬表面引起结瘤，严重时还会侵入炉衬之间破坏炉衬或引起风口中套上翘，另外锌在炉缸碳砖中沉积，易形成 鼠洞
状侵蚀。锌富集的恶性事件：会使高炉顺行急剧恶化，休风率增加，严重影响高炉产量，增加消耗，缩短一代高炉的寿命。
杭钢目前年产含铁含碳含锌尘泥转炉污泥和瓦斯灰各约5.5万t 和3.3万t，并直接用于烧结。而由于受含锌较高的用料结构影响，目前杭钢高炉入炉Zn 负荷已达到1.8~ 2.5kg/t.铁，远远超过技术标准规定的0.15kg/t.铁，对高炉正常生产和长寿带来较大影响。 为了控制入炉锌负荷，一般有三种方法，一是控制入炉铁料的锌含量，这是目前控制高炉锌负荷的主要方法；二是隔断法，即不回收利用含铁尘泥，这主要对于一些干法灰等含锌较高的回收料；三是对含铁尘泥进行脱锌处理后再利用，这目前主要在一些有条件的大厂所应用，如马钢和莱钢等。目前国内回收利用的方法主要有火法的转底炉法和回
转窑法、湿法的水力旋流器法。
杭钢也积极探索含铁尘泥脱锌处理新工艺，在实验室通过焙烧、烧结含铁尘泥试验，探索脱锌的可能性。
1实验原料和方法
1.1 焙烧和烧结杯实验用原料成分
本次试验用转炉污泥、瓦斯灰等含铁尘泥，焦粉、煤粉及其他原料等均来自杭钢。表1是转炉污泥的化学成分，表2是焦粉和煤粉的工业分析及其灰分中Zn 的含量，表3是本次烧结杯试验用原料的含锌量。
表1 转炉污泥化学成分
%
TFe
CaO MgO SiO2S Zn 54.65
8.52
0.91
1.60
0.221
2.22
表2 焦粉和煤粉的工业分析
%
电汽锅
挥发分灰分S 灰分中Zn 煤粉11.4712.220.4200.006焦粉
3.76
15.92
0.580
0.007
由表1和表2可知，转炉污泥含Zn 为2.22%，较高，但仍含有铁54.65%。煤粉和焦粉中Zn 含量较低，其灰分中仅为0.006%和0.007%。
由表3可知，该次烧结杯脱锌试验用原料中，含锌量较高的依次为：转炉污泥、瓦斯灰、高返、铁屑、球筛粉和丸红粉等，其中转炉污泥的含锌量达到了所有物料50.86%。
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表3 烧结杯脱锌试验用原料含锌量
%
项目Zn 所占混匀料比例
所占含锌比例项目Zn 所占混匀料
比例
所占含锌比例哈粉0.0112 1.11球筛粉0.058 3.87精一0.0190.83杨迪粉0.0116 1.47精二0.0180.74巴西粉0.01100.92丸红粉0.065 2.76智利粗粉0.0180.74铁屑0.18813.27高返0.131315.58瓦斯灰
2.05
1
真空磁悬浮列车
18.89
转炉污泥
2.22
2
40.92
1.2 试验方法
在试验中，首先对含铁尘泥中的转炉污泥预处理，在管式炉内进行焙烧脱锌脱锌，固定管式炉温度为1250!，研究不同焙烧时间，不同还原剂、添加剂及添加剂用量对脱锌的影响，确定了合理的还原剂、添加剂及其用量和预处理方法，并通过烧结杯烧结转炉污泥和瓦斯灰试验确定其脱锌率。
2 焙烧试验
在本试验中，首先通过管炉焙烧试验考察不同还原剂和催化剂及其用量对含锌尘泥的脱锌效果，确定合适的脱锌还原剂和催化剂及其用量。2.1 还原剂种类及用量对转炉污泥脱锌的影响本试验首先考察
煤粉和焦粉等还原剂的脱锌效率。图中10+5分别表示焦粉和煤粉或煤粉和焦粉配比各为10%和5%。焙烧试验结果见图1
。
图1 不同还原剂对转炉污泥脱锌效率的影响由图1可知，无论是焦粉做还原剂还是煤粉做还原剂，都是随着其配比的减少，脱锌率降低。这是因为，还原剂将转炉污泥中的锌化合物还原成锌单质，而锌沸点低，仅为907!，此时锌单质挥发出来，这需要一定的热量和高温保持时间，因此一定还原剂。这从冷却后的坩锅上面也可以看出，当坩锅冷却，可以看到坩锅边沿有细小的银白晶须。
自助式洗衣机总的来看，煤粉做还原剂时，脱锌效率更高一点，原
因在于煤粉较于焦粉含有较高的挥发份，在高温情况下挥发，可以带有一定的锌单质，因此在此选择还原剂时，优先选择了煤粉，配比为外配20%。
2.2 焙烧时间对转炉污泥脱锌效率的影响下面以煤粉为还原剂，外配20%研究焙烧时间对转炉污泥脱锌率的影响。
图2 焙烧时间对转炉污泥脱锌效率的影响由图2可知，当煤粉做还原剂，外配20%脱锌时，随着脱锌时间从5min 增加到10min 后，脱锌率从88%增加到91%~92%，再延长焙烧时间，脱锌效率增加幅度平缓，因此，当煤粉做还原剂，外配20%时，有5~10min 的高温脱锌时间即可。这在烧结工艺中，是可以满足要求的。2.3 添加CC 催化剂催化脱锌
在研究该催化剂催化脱锌时，首先按配比称取重量后，将其水溶后，再与转炉污泥和其它还原剂混合，然后焙烧脱锌，观察其脱险效率。图3是配入不同配比的催化剂时的脱锌效率。
由图3可知，添加该催化剂后，转炉污泥的脱锌效率从91.65%提高到了95.70%以上，而且随着催化剂添加量的增加，脱锌效率增加。从图中亦可看出，添加催化剂后，煤焦混合和单独使用煤脱锌的脱锌效率相近。
由此可见，通过焙烧是可以脱去转炉污泥中
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2010年8月 第三期
91.65%
以上的锌。
注：图中A 为煤粉20%;B 为煤粉20%+催化剂2.2%;C 为煤粉20%+催化剂4.4%;D 为焦粉10%+煤粉10%+催化剂4.4%。
图3催化剂对脱锌效率的影响
3 烧结杯脱锌
由上可知，通过高温焙烧可以脱除含铁尘泥中91.65%的锌，而烧结过程中可以产生1300!~1350!的高温，理论上可以满足含铁尘泥脱锌的要求，因此通过烧结杯试验探索烧结工艺脱锌的可行性。在试验中，分二种试验方案，方案一是首先将转炉污泥、瓦斯灰和一定量的煤粉(有效碳量按外配20%计算)混匀后制粒，然后铺在烧结试验的铺
底料上，其中铺底料厚度约为90mm，高锌层(即转炉污泥和瓦斯灰层)为70mm，其余为烧结混合料。方案二是全转炉污泥、瓦斯灰和一定量的煤粉(有效碳量按外配20%计算)脱锌烧结，其中铺底料100m m 。3.1 脱锌烧结杯试验结果
表4为根据上述试验方案所得的烧结杯试验结果。
表4 烧结杯试验结果
水分/%烧结速度/(mm ∀min -1)成品率/%利用系数/(t ∀m -2∀h -1)转鼓强度+6.3m m/%
方案17.9
19.278.24 1.0872.67方案217.2
13.53
72.19
0.43
74.53
由表4可知，经过预处理后，烧结利用系数明
显降低，尤其是方案2。这是因为，在方案1和方案2中，转炉污泥和瓦斯灰层厚度增加，该层厚度增加后，由于转炉污泥水分高，而且该层配碳量大，致使该层在烧结过程中过湿，而且燃烧带变宽，烧结时间延长所致，使得利用系数降低。在方案2中，由于全部是含锌较高的转炉污泥和瓦斯灰，而瓦斯灰密度小，故利用系数更低。3.2 脱锌效率的计算
表5是预处理后烧结矿的化学成分分析及脱锌率的计算。
表5脱锌试验化学成分
%
洗衣机面板原始混合料锌
运钞箱TFe FeO CaO MgO SiO 2Zn 脱锌率方案10.300
54.7511.4710.03 2.57 5.570.1840.00方案2
2.489
54.79
34.42
12.10
2.34
5.91
0.61
75.49
由表5可知，方案1和方案2中，虽FeO 含量较高，但脱锌率较好，分别为40%和75.49%。但该法也存在问题需要解决，即由于脱锌需要一定的还原剂，在烧结过程中放热会使烧结杯下部过熔，形成大量的液相，并结成致密的块状物，并封堵炉篦条，使烧结速度很慢或近乎停止。
4 结论
1)通过焙烧脱锌试验可知，煤粉做还原剂比焦
粉做还原剂，脱锌率更高。
2)焙烧脱锌试验表明，在1250!煤粉外配20%，脱锌时间为10min 时，含铁尘泥脱锌率最高，可达91.65%。在有催化剂CC 存在时，脱锌率更高
为95.70%。
3)通过预处理措施后烧结，可以脱除含铁尘泥中40.00%或75.49%的锌，但工艺上仍有一些问题要解决。
废塑料炼油参考文献
[1]侯兴.新钢铁前及炼铁工序脱锌率研究.炼铁技术通讯,2008(3):12~14
[2]谢美求.从还原挥发氧化锌烟尘中提锌、铟工艺研究.矿冶工程,2008(4)
收稿日期:2009 10 10审稿：胡泽方编辑：胡泽方
2010年8月 第三期含铁尘泥脱锌实验研究29
