中国铁合金网讯：在物料利用方面，来自钢铁生产工序的固废是一种有价二次资源。在欧盟，为了实现物料回收、循环经济，业内一直在开发相关技术用以处理这些固废。通过提升副产品回收效率，减少对一次资源（原材料和能源）的需求，缩减填埋规模，最大的收益就是节省经济成本，实现钢铁工业可持续发展。本文回顾了欧盟钢铁工业处理和利用固废的现状，重点关注了粉尘和污泥，并对欧盟现有大型固废处理技术进行了介绍。另外，对有关固废利用的泛欧洲研究项目也进行了描述。最后，在物料灵活性和成分等方面，对现有的固废处理工艺进行了对比评估。

 

01 综合INDUTECH®/EZINEX®工艺概念

 

欧盟地区已经开发了一些冶金固废处理技术，但部分尚未投入实际应用。位于意大利奥斯坡的Ferriere Nord工厂，已经开展了名为“综合INDUTECH®/EZINEX®”工艺 的中试试验。该试验由意大利比提尼（Pittini）集团开展，主要对电炉粉尘进行现场处理。综合INDUTECH®/EZINEX®概念由意大利工程公司Engitech Technologies SPA开发。在20世纪90年代，为了处理含锌的电炉粉尘，Engitech公司开创了EZINEX®工艺。基本理念是通过湿法冶金工艺用电炉粉尘生产阴极锌。EZINEX®工艺是一个电解冶金系统，采用氧化锌材料的氯化物浸出。通过电炉粉尘的火法冶金处理（如Waelz工艺），在70-80℃的温度条件下，含锌物料在中性pH溶液中与氯化物浸出，从而生产粗氧化锌。

 

氧化锌溶解并运往第二步骤，而部分含锌的铁素体和含铁的铁素体则不会浸出，转往粗锌生产单元。除了氧化锌以外，镉和铅等其他金属则留在渗滤液。因此，胶结步骤是从其他金属中分离出锌，对于确保镀锌层而言，去除杂质是非常重要的，因为添加锌粉或者颗粒，就会造成这些金属的析出。胶合剂可以用作再生铅工业的原材料，净化液在下一步锌电解进行处理，这一工艺会生成金属锌阴极，同时采用钛阴极和石墨阳极。

 

在大于65℃的条件下进行电解操作，同时采用空气吹扫系统，改善了扩散速率并有效混合溶液。电解采用的电流密度高达300A/m2，而且在较低的锌浓度（标准操作范围是5-15g/L）下进行。锌沉积持续24-48h，并在钛阴极上出现。由于钙和镁会干扰锌向阴极界面迁移，同时扰乱电解过程，为了去除这些杂质，还需要进一步的下游碳化步骤。为避免这一问题，通过添加碳化钠或者碳酸氢钠实现结晶和沉淀析出；除了钙镁以外，在渗滤液中的其他主要杂质是碱性氯化物和氟化物，尽管它们并不会影响镀层，但除上述工序中的盐结晶以外，它们会改变电解质导电性，降低欧姆电阻。蒸发或结晶单元有两大主要目标：蒸发掉带入设备的水分，去除来自电解质的碱性氯化物，含有锌氨基化合物和氯化铵的母液被回收并返还至厂区。

 

EZINEX®理念采用了粗氧化锌进料。由于电炉粉尘必须进行预处理，从而产生具有稳定质量的氧化锌，那么就需要采用诸如Waelz工艺的火法冶金处理粉尘理念。因此，Engitech公司设计了一项名为INDUTEC®的热处理工艺，并在Ferriere Nord设立了150kW的中试工厂。采用电炉粉尘和氧化铁皮的不同物料进行试验。粒化物料装入感应炉，在热处理过程中，锌与镉、铅和汞等其他挥发性金属一起蒸发，气流离开感应炉冰杯冷却。热量用于进料的预热。两步除尘系统（旋风和袋式除尘器）从气体中分离出含固体氧化物混合物的金属。除了工艺气体以外，产出生铁（铁含量92wt%- 94wt%，碳含量2wt%-4wt%）和惰性渣。

 

目前，INDUTEC®/EZINEX®理念正在逐步实现预期的目标。近年来，锌生产商采用电炉粉尘制备锌上已经取得了一些成果，因此，Ferriere Nord决定将电炉粉尘运往Befesa这类外部公司。

 

02 PRIMUS®多段炉

 

PRIMUS®技术是由Paul Wurth工程公司开发的，用于回收高炉、转炉和电炉的污泥、粉尘和氧化铁皮。该工艺可以从粉尘中分离锌和铅，并以液态金属形式回收铁成分。PRIMUS®技术由两部分组成：多段炉（MHF）和电炉。物料粒化并运往MHF。煤粉被喷入到预热、脱油和煅烧区域以下。氧化物的还原发生在MHF的最低区域。重金属氧化物与氧化铁一起进行预还原。煤粉的添加会促成铁和锌还原以及金属渗碳。在随后的熔化步骤中完成铁的还原，熔化生铁，形成炉渣，同时完成锌还原。锌、铅、氯和碱运往尾气系统，并在袋式过滤器中进行分离，作为PRIMUS®氧化物，其氧化锌含量很高。液态生铁的铁含量在50wt%-80wt%，碳含量高达4wt%。产生的炉渣性质与高炉渣相似，可以用于铺路建设。除了锌、铅、碱等成分以外，氯也被蒸发并被采集。2003-2009年，卢森堡的PRIMOREC S.A.公司兴建的工厂采用了这项技术，每年可以处理6万吨的电炉粉尘和1.5万吨的轧钢氧化铁皮污泥。目前，欧盟以外的中国台湾地区在2006年也建成了一座类似的工厂，该厂归属于中龙钢铁股份有限公司，最大年产能为12万吨。物料主要由电炉粉尘、高炉污泥和氧化铁皮组成。

 

03 REDSMELT™/REDI-RON™

 

Paul Wurth工程公司还开发了REDSMELT™和REDIRON™两大工艺。两种工艺均由两步熔化和还原工序组成，采用转底炉（RHF）和熔化装置对高炉、转炉和电炉的粉尘和污泥进行处理，生产直接还原铁（DRI）。细磨的固废与煤或石油焦等碳质还原剂混合，进行预处理，用于后序的生球团生产。粒化步骤需要狭窄的粒度分布，80%小于100µm，100%小于250µm。

 

在搅拌器中制备湿润的物料，通过添加水和少量的膨润土作为黏合剂。采用圆盘造粒机对混合物进行造粒，生球团的粒径约为7mm。干燥步骤以后，球团装入RHF进行加热和预还原处理。燃气和助燃空气通过几个侧面燃烧器引入，分成三个控制区。在每个烧成带，为了获得理想的温度和气体成分（一氧化碳和氧气），分别控制燃料和空气流速。操作温度约为1450℃。二次空气通过单独的进风口引入，用于燃烧还原工序所产生的一氧化碳。总停留时间从10-18min，最终DRI金属化程度接近70%-90%。

 

根据不同原材料的性质，单位DRI的生产量在60-100 kg/（m2·h）。离开转底炉的尾气温度约为1100℃，一氧化碳随后被氧化。为了产生蒸汽，还安装了一个废热回收系统。起初，在最终的熔化还原步骤上采用了一种埋弧炉，经过后期改进，采用了一种吹氧煤基熔炉（新型熔化技术，NST）。NST熔炉被设计成为一个垂直的反应容器，底部配备了一个虹吸出铁口，这种设计与冲天炉（用撇渣器分离渣和铁水）相似。热DRI借助重力从顶部装入一个水冷溜槽。熔炼反应器配备了两级侧枪（每级三枪）用以喷入氧气和煤粉。上部枪向乳化液中喷入氧气，用以促进过渡区的二次燃烧，而下部枪向热金属熔池中喷入氧气和煤粉。与之前的RHF（高达1700℃）相比，熔化阶段的尾气温度更高一些。在一个双级系统（热回收步骤后的热气除尘器和洗涤器）中与RHF尾气一起处理。

 

REDIRON™工艺与RED -SMELT™的概念相似，在意大利皮奥姆比诺地区建成了一座示范工厂，该厂现归属于印度钢铁企业京德勒西南钢铁公司。REDIRON™工厂的固废年处理能力为6万吨，DRI的年产能为4万吨，经过压块后装入高炉。目前，在欧洲地区尚没有REDSMELT™或REDIRON™工厂处于运行之中。

 

内容来源：世界金属导报