高爐煤氣干法除塵灰提鋅技術(shù)的應(yīng)用

楊暉

（中鋼集團(tuán)天澄環(huán)保科技股份有限公司，武漢430205）

1 引言

在高爐冶煉過(guò)程中，非常容易產(chǎn)生大量的高爐灰，如果無(wú)法有效處理這些高爐灰，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，目前，隨著環(huán)保力度的不斷加大，該問(wèn)題成為鋼鐵行業(yè)中的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。

2 研究對(duì)象

某企業(yè)中，有2 座回轉(zhuǎn)窯，平均日處理量約為200t，具體的高爐灰塵成分如表1 所示。

表1 高爐除塵灰成分表%

3 回轉(zhuǎn)窯工藝的提鋅原理

采用回轉(zhuǎn)窯火法焙燒處理高爐塵灰以及鉛鋅融煉爐渣等含有鋅元素的原料時(shí)，可以將焦粉作為還原劑，而后在約1 250℃的溫度下，將其中所含的鉛、鋅等有價(jià)金屬在經(jīng)過(guò)CO的還原后進(jìn)入煙氣中，再經(jīng)過(guò)氧化后隨著煙氣進(jìn)入收塵系統(tǒng)中，通過(guò)降溫、冷卻等處理后，在收塵系統(tǒng)中得到氧化鋅粉。具體化學(xué)方程式如下：

4 回轉(zhuǎn)窯處理工藝具體流程

回轉(zhuǎn)窯處理工藝的具體流程如圖1 所示。

圖1 回轉(zhuǎn)窯工藝流程圖

4.1 原料的混配合預(yù)處理

燒結(jié)灰中含有大量的氯離子，所以，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行沖洗，經(jīng)過(guò)2 次沖洗后，將氯離子沖洗干凈，而后進(jìn)入沉淀池內(nèi)進(jìn)行沉淀，將底部含有的泥水料送入板框壓濾機(jī)下進(jìn)行脫水處理，確保脫水程度在30%以下，將尚未經(jīng)過(guò)沖洗的高爐灰和脫水料、焦粉按照特定的比例進(jìn)行混配，原則為：保證碳含量能夠充分滿(mǎn)足供熱需求。另外，要對(duì)進(jìn)入雙軸螺旋混合機(jī)的混料進(jìn)行加濕處理，使其保持一定的濕度。最后，將混合料從窯尾的喂料口送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行焙燒。

4.2 回轉(zhuǎn)窯焙燒

在回轉(zhuǎn)窯不停轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，窯尾內(nèi)的配料也不停地進(jìn)入預(yù)熱和烘干的階段，此階段的溫度為650～700℃，而后步入中度溫度階段，具體溫度為700～850℃，最后則進(jìn)入高溫階段，具體溫度為850～1 100℃，而鋅的沸點(diǎn)為907℃[1]，經(jīng)過(guò)高溫后，翻動(dòng)料會(huì)形成黃色膿火焰，也就是鋅蒸汽，而后隨著窯內(nèi)具有的強(qiáng)大的鼓風(fēng)和引風(fēng)，通過(guò)逆向方式有序地進(jìn)入中溫度階段、預(yù)熱階段以及烘干階段，同時(shí)與窯內(nèi)剩下的氧氣產(chǎn)生反應(yīng)，經(jīng)過(guò)氧化后形成的ZnO 粉塵在通過(guò)快速風(fēng)力的作用下，可以迅速達(dá)到氧化沉降室內(nèi)中。經(jīng)過(guò)完全焙燒后，尾渣從窯頭的位置被排放出來(lái)，而后進(jìn)入水池中完成后續(xù)處理。

4.3 氧化沉降

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成的快流速的高溫?zé)煔庵泻写罅康姆蹓m和氧化物，在其經(jīng)過(guò)氧化沉淀后，截面面積會(huì)有所增加，但是隨著流速的逐漸降低，也會(huì)有所減小。在這個(gè)過(guò)程中，由于無(wú)法進(jìn)行氧化的雜質(zhì)等大型顆粒在經(jīng)過(guò)沉降室內(nèi)的第一次沉降后已經(jīng)得到分離，提高了后續(xù)工藝氧化鋅的實(shí)際品位。氧化沉降完成后，將沉積灰塵收集好，而后返回到窯尾內(nèi)進(jìn)行再次焙燒，對(duì)于尚未完全氧化的物質(zhì)會(huì)在沉降室內(nèi)進(jìn)行再次氧化，這時(shí)沉降室的溫度應(yīng)在550～850℃。已經(jīng)得到完全氧化的物質(zhì)，如CaO、ZnO 等體積比較小的粉塵物以及部分重量比較輕的粉末，會(huì)跟隨氣流進(jìn)入冷卻系統(tǒng)中。

4.4 沉降冷卻

溫度達(dá)到400～500℃的高溫氣體在經(jīng)過(guò)人字管后，利用水池冷表散熱和空氣自然對(duì)流的方式確保其溫度降到約160℃，因?yàn)槎九c夏季的溫度不同，實(shí)際冷卻效果也不同，可以采用關(guān)閉一些人字管或者添加水池水量的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)氣體進(jìn)入人字管后，冷卻器內(nèi)含有的高溫氣體也會(huì)產(chǎn)生一部分粉塵與氧化物在人字管中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際比重對(duì)其進(jìn)行分級(jí)別沉淀，使其保持在16 個(gè)斗內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)二次分離，也可以根據(jù)不同灰斗中氧化鋅的品位，將合格品位的氧化鋅粉塵進(jìn)行拾取，使其被吸入除塵器中，而對(duì)于不合格的氧化鋅粉塵，則需要再次進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中處理。

4.5 氧化鋅布袋的收集和凈化

在冷卻器內(nèi)排出的溫度達(dá)到約160℃的濃氧化物與粉塵氣體[2]，經(jīng)過(guò)脈沖袋除塵器完成粉與氣的分離。進(jìn)行分離時(shí)，也可以降低氣體的溫度，使溫度保持在約60℃，同時(shí)，將經(jīng)過(guò)分離后形成的氧化鋅粉收集到除塵器的灰斗中，最后定期將其運(yùn)出。

使用濾袋對(duì)二氧化硫等煙氣進(jìn)行分離，而后再使用引風(fēng)機(jī)將其送入脫硫塔中，煙氣就可以從脫硫塔的底部逐漸向上方向流動(dòng)，這時(shí)，堿液可以按照自上而下的方式呈三級(jí)霧狀流下，而后利用三級(jí)旋流器改變方向，并逐漸減速后再向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)酸堿中和，確保最后排放的氣體的硫含量低于50mg/m3。

5 影響回轉(zhuǎn)窯提鋅率的因素

經(jīng)過(guò)相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)踐可知，有2 方面因素會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯的提鋅率造成影響，具體如下：（1）窯身的轉(zhuǎn)速。爐料在窯中停留的時(shí)間、反應(yīng)的完全程度以及反應(yīng)速度都會(huì)受到窯身轉(zhuǎn)速的影響，如果轉(zhuǎn)速比較大，則爐料的停留時(shí)間也比較短，雖然可以進(jìn)行良好的翻動(dòng)，但是仍然可能出現(xiàn)反應(yīng)不完全的情況，從而導(dǎo)致鋅元素含量升高，如果轉(zhuǎn)速比較慢，則可能導(dǎo)致?tīng)t料的停留時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致碳元素、焦粉被完全燃燒，通常情況下，爐料的停留時(shí)間最好控制在30～80min。（2）窯內(nèi)溫度的影響。如果窯內(nèi)的溫度較高，會(huì)加快鋅氧化物的還原速度，并使其完全揮發(fā)，但是因?yàn)闇囟冗^(guò)高，也會(huì)加速窯襯的腐蝕，從而減少了窯襯的壽命，甚至?xí)?duì)整個(gè)操作過(guò)程造成影響。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高爐煤氣干法除塵灰工作中，采用回轉(zhuǎn)窯提鋅技術(shù)能夠使整個(gè)流程更加簡(jiǎn)單、可控，并降低污染程度，從而確保鋅的回收率能夠得到確切保障。