直接还原回转窑协同处置含锌固废技术研究

2019-03-20 作者：佚名网友评论 0 条

直接还原回转窑协同处置含锌固废技术研究

潘聪超，庞建明，邸久海，李石稳，罗林根

　　中国钢研科技集团有限公司

　　1 前言

　　回转窑是具有一定倾斜度的筒状旋转式反应器，是冶炼行业中用于生产海绵铁金属化炉料和预还原料的冶炼设备[1,2]。含铁原料、还原煤以及脱硫剂等原料从窑尾加入，并随着窑体的旋转固体物料不断地翻滚并向窑头排料端移动。通过燃烧煤释放的挥发分、还原反应产生的CO和喷入窑内的煤用以补充工艺所需的大部分热量和调节窑内温度分布。物料在不断地前进和翻转的过程中与从窑头吹来的逆流热风完成干燥、预热、碳酸盐分解、铁氧化物及其他金属氧化物的还原，以及渗碳反应，铁矿物在软化温度以下转变成海绵铁等含铁产品。生产高品位海绵铁提供炼钢使用的工艺包括SL-RN法、Krupp-CODIR法和DRC法；用于处理含铁粉尘和复合矿综合利用的工艺有川崎法、SDR法、SPM法新日铁法以及Welze法等[3-7]。

　　笔者在国家环保公益性行业科研专项中，提出了采用冶金窑炉协同处置危险废物的四种方式[8]，即还原变价处理、燃烧氧化处理、稀释固化处理以及富集提取处理。而直接还原回转窑具有高温、还原性气氛及燃烧条件等特征，可以通过富集提取处理的方式对含锌固废进行协同处置。通过研究，提出了直接还原回转窑共处置含锌浸出渣工艺，并进行了试验，从理论和试验上验证了通过直接还原回转窑实现共处置含锌浸出渣工艺的可行性。

　　2含锌固废的协同处置

　　2.1 含锌浸出渣及协同处置特征

　　以含锌浸出渣作为研究对象，对其在直接还原回转窑中的协同处置工艺进行了研究。含锌浸出渣是用稀硫酸浸出硫化物精矿的焙砂时得到的浸出渣，主要由铁和锌的硫酸盐和铁酸锌组成，并含有铅、铜、金、银等重金属。是一种潜在污染风险很大的危险固体废弃物，被《国家危险废物名录》列为毒性危废[9]。

　　含锌浸出渣中需要处理的目标物是重金属锌，并且其中含有的氧化铁成分可当作含铁原料进行回收处理。其中锌具有易还原和挥发性特点，在进入回转窑中可利用其易挥发性进行富集，得到富锌灰，氧化铁则进入海绵铁回收。其协同处置特性包括：

　　（1）还原性气氛，具有直接还原或间接还原方式，能够使锌、铅、铁氧化物发生还原反应；（2）高温窑炉温度至少需要达到1000~1100℃，以保证还原反应和铅锌气化分离；（3）能够有效进行粉尘回收，以满足铅锌粉尘从烟气中分离并得到富集；（4）能够有效控制SO2等气体污染物，防止二次污染；（5）未完全分离的锌铅对原工艺造成的锌负荷、硫负荷及碱负荷可控；（6）挥发成分及粉尘对工艺制度和窑炉系统影响可控。

　　2.2 锌还原及分离的理论基础

　　（1）ZnO的间接还原

　　在直接还原回转窑中，锌的还原主要是通过CO进行的。ZnO与还原气体CO的反应可表述为：