在SMM举办的2023年SMM锌业大会上，宝武集团环境资源科技有限公司博士、高级工程师曹志成讲解了转底炉技术处理含锌固废技术与应用方面的内容。他分别从该技术的背景、工艺以及转底炉处理含锌固废技术与应用等三方面展开阐述。

背景技术

(资料图)

近三年，全球每年直接还原铁产量超过1亿吨；印度和伊朗生产的DRI占50%；

气基竖炉DRI约占总产量的75%；煤基回转窑DRI约占总产量24%，其他方法占0.2%；

十四五期间，中国电炉钢产能将提升至15%~20%，废钢比达到30%，含铁锌尘泥量会越来越多。

政策方面，Ø发改环资〔2021〕381号：《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》指出：“推动大宗固废综合利用创新发展，创新大宗固废综合利用模式。在钢铁冶金行业推广“固废不出厂”，加强全量化利用。”

钢铁生产长流程粉尘产生点多，每生产1吨钢产生80~120kg冶金尘泥，其中含锌尘泥占比20%~30%；

中国每年粗钢产量约10亿吨，按1吨钢产生100kg冶金尘泥计算，产生冶金尘泥量达到1亿吨，其中含锌尘泥约2500万吨，含有大量的铁、锌、碳等有价元素。

对钢铁厂含铁锌固废开展资源综合利用研究意义重大。

高炉生产中锌存在于两个循环：

烧结—高炉间的大循环；

高炉内部的小循环。

1.对高炉长寿的影响

炉内富集的锌蒸汽可渗入炉墙与炉衬结合，形成低熔点化合物而软化炉衬，使炉衬的侵蚀速度加快。

Zn（气）→ Zn(固） （熔点为419℃，沸点为907℃）；

2. 对稳产高产的影响

当锌的富集加剧，高炉内粘结也严重。最严重时结厚可至炉身中上部，悬料频繁，对产量影响较大。

3. 对高炉操作的影响

锌瘤滑落时又会引起风口灌渣和烧坏；

上升管和下降管的锌瘤会堵塞煤气通道，导致炉顶压力异常。

钢铁厂尘泥产生点及类型

转底炉工艺

转底炉炼铁工艺是非高炉炼铁工艺的一种，从1978年加拿大国际镍集团（Inco,Ltd）建成第一座转底炉以来，已有45年的历史，它从美国发源、先在日本推广、后在中国得到发展。

转底炉法以其原料适应性强、操作工艺灵活等优点，引起冶金界的高度重视。根据原料处理方法和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁分为Inmetco法、DRYIRON法， FASTMET法和ITKM3等不同工艺路线。

煤基直接还原 转底炉(RHF)工艺是由轧钢使用的环形加热炉演变而来的，具有环形炉膛和可转动的炉底，还原炉料均匀地铺在可以沿圆周循环转动炉底上，炉膛是一个固定的相对密封的环状容器，炉膛内外墙上布置有多组燃气烧嘴，按不同的区域通过自动调节阀装置和检测元件实现温度控制和气氛调节。

钢铁、有色行业含锌原料

含碳球团在转底炉内被还原为金属化球团，球团中的ZnO还原成金属Zn，金属锌挥发进入烟气中，被氧化生成ZnO，通过对烟尘的收集得到富含ZnO的二次粉尘。

生产出的金属化球团可作为电炉、转炉原料使用。

该工艺有效回收了粉尘中的C、Fe、Zn有价元素，较好地解决了钢铁厂含锌粉尘难以利用的问题。

目前国内外建成/在建的转底炉共有49座，美国3座，日本11座，韩国2座，意大利1座，中国32座；

处理原料：钢铁厂含锌尘泥、氧化铁皮、铁精矿、钒钛磁铁矿、铜渣。

中国转底炉共有32座（建成/投产27座，在建5座）。中国已成为世界上建成转底炉最多的国家。

中国钢铁厂含铁锌固废转底炉：共26座（在生产18座，停产3座，在建5座）。

转底炉处理含锌固废技术与应用

转底炉处理含铁锌固危废技术与应用--铜渣

铜冶炼渣含铁~40%，主要是硅酸铁；相比高炉60%的富矿，铁低硅高；硅酸铁为不可选铁，无法回收，很难冶炼。

铜渣中试条件及结果

转底炉处理含铁锌固危废技术与应用--铅锌渣

案例1：锌浸出渣成分分析

转底炉可以实现铁的还原，通过熔分或者磨选得到金属铁块和铁粉；有价金属Pb、Zn、Ag、In在转底炉中还原挥发，以氧化物粉尘的形式被收集。

将处理好的物料配入还原剂煤进行压块成型，球团在转底炉中进行还原；通过制定合理的还原温度和时间曲线，得到下表试验结果：

解决锌和铅挥发过程中容易引起球团爆裂、粉化等现象。

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