陶 江 善
钢铁企业在炼铁、炼钢以及轧钢等各工序会产生大量粉尘，约占到总钢产量的8-12%左右,按2020年我国粗钢产量10.5亿吨计算，即每年产生的含铁尘泥量1亿吨以上。近年来雾霾天气频发，环境保护意识增强，国家针对工业粉尘排放的管控趋严，钢铁企业的粉尘排放成为环保监控重点，各工序除尘设施不断增加升级，使粉尘的数量也持续增加，这些粉尘往往含有大量铁和碳而具有很高的利用价值，传统方式一般将其作为配料返回烧结，实现企业内部回收。
含铁尘泥中含锌尘泥占比20%～30%，合约2000多万吨，其中含有大量的铁、锌、碳等有价元素。部分粉尘含有较高的锌等有害元素，直接回配将使锌不断循环富集，导致高炉锌负荷超标，对生产顺行和安全长寿造成危害，而另一方面由于含锌粉尘质量远不及传统炼锌原料，提锌价值有限，通常也无法直接给炼锌企业使用，因此如何有效处置含锌粉尘一直是业界的重要课题，而回转窑是当前主要使用的方法之一。
1 钢厂含锌粉尘的来源
钢铁生产系统中的锌初始主要来源于铁矿原料，由于经营形势、原料条件或主观上不重视，很多企业的高炉锌负荷都超出以上标准。虽然铁矿中伴生的锌含量都极低，但由于锌的循环富集特点使其在系统中会不断累积，而迫于成本压力使用低价料比例增大，入炉品位降低，也促使进入系统的锌量增加。另一方面，随着镀锌产品增长，炼钢中使用的含锌废钢也成为钢铁系统中锌的一大来源，含锌废钢的使用使转炉粉尘的锌含量明显提高，电炉炼钢粉尘的锌含量通常会更高。钢厂尘泥产生点和主要类型见图1.
钢厂不同含铁尘泥的来源主要成分见表1.一般而言，锌含量≥1%的中高锌含铁尘泥均需进行脱锌处理后才能返回钢铁工艺。
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2 回转窑含锌粉尘处理工艺
2.1含锌粉尘处置的不同工艺对比
发达国家由于有严格的法律规定及较为完整的环保产业链，大多数钢铁企业基于集中管理和处理的原则，由环保公司统一处理。我国因为近年来环保要求的日益严苛，钢铁企业粉尘处理也成为了常态。目前钢厂粉尘的处理方式主要有两种：一种是转底炉法，一种是回转窑法，两种工艺在国内均有生产应用案例。
转底炉处理含锌粉尘工艺，其生产规模大、产品质量较稳定、产品附加值高、反应速度快、锌铅脱除率高，并可脱除部分碱金属，但投资相对较高，在宝武、沙钢、燕钢等大型钢铁企业中均有实际应用。
而回转窑法工艺设备简单、技术成熟、投资低，虽然能耗较高、易结圈，但生产规模灵活，使得回转窑处理含锌粉尘工艺具有一定优势，固废处理投资不大的钢铁企业都愿意选择回转窑路线。
近年来，随着国内固废处理技术的日益成熟以及环保要求的日益严苛，要求钢厂粉尘尽量不出厂、钢厂固废要吃干榨尽，回转窑粉尘处理技术得到了极大的推广应用。中国直接还原铁工作委员会在钢企进行的钢厂粉尘应用情况调研过程中了解到，目前国内的回转窑粉尘处理生产线大大小小约有近400条，生产运行的生产线约100余条。
2.2 回转窑工艺的基本原理
火法处理工艺的基本原理都是利用锌沸点较低、高温易挥发的性质，通过还原使粉尘中的锌挥发再富集回收。主要化学反应为：
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Waelz工艺是将含锌粉尘和还原剂(煤、焦粉或含碳粉尘)辅以石灰等，经配料、混合造球(也可不造球)送入回转窑，在1100~1300℃高温处理，物料中的金属氧化物与碳质还原剂发生反应，还原的锌挥发进入烟气并二次氧化，烟气经冷却(或余热锅炉换热)后集尘，其中氧化锌含量约55%~60%，可作为锌冶炼厂粗氧化锌原料;还原后的窑渣经破碎、磁选等，金属化铁料可作为炼铁高炉或烧结原料，残留的炭粒也被回收。另外还设置有吸附过滤装置，用吸附剂(活性炭等)过滤氯化物及二噁英等污染物，使废气达到排放标准。
回转窑工艺具有工艺成熟、投资低、运行简单的显著优点，但处置低锌物料不太适宜，铁料金属化率也低，生产过程中常发生结圈现象。
3 回转窑含锌粉尘工艺生产应用实践
