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中國鐵合金網訊：在物料利用方面，來自鋼鐵生產工序的固廢是一種有價二次資源。在歐盟，為了實現物料回收、循環經濟，業內一直在開發相關技術用以處理這些固廢。通過提升副產品回收效率，減少對一次資源（原材料和能源）的需求，縮減填埋規模，最大的收益就是節省經濟成本，實現鋼鐵工業可持續發展。本文回顧了歐盟鋼鐵工業處理和利用固廢的現狀，重點關注了粉塵和污泥，并對歐盟現有大型固廢處理技術進行了介紹。另外，對有關固廢利用的泛歐洲研究項目也進行了描述。最后，在物料靈活性和成分等方面，對現有的固廢處理工藝進行了對比評估。

 

01 綜合INDUTECH®/EZINEX®工藝概念

 

歐盟地區已經開發了一些冶金固廢處理技術，但部分尚未投入實際應用。位于意大利奧斯坡的Ferriere Nord工廠，已經開展了名為“綜合INDUTECH®/EZINEX®”工藝 的中試試驗。該試驗由意大利比提尼（Pittini）集團開展，主要對電爐粉塵進行現場處理。綜合INDUTECH®/EZINEX®概念由意大利工程公司Engitech Technologies SPA開發。在20世紀90年代，為了處理含鋅的電爐粉塵，Engitech公司開創了EZINEX®工藝�；纠砟钍峭ㄟ^濕法冶金工藝用電爐粉塵生產陰極鋅。EZINEX®工藝是一個電解冶金系統，采用氧化鋅材料的氯化物浸出。通過電爐粉塵的火法冶金處理（如Waelz工藝），在70-80℃的溫度條件下，含鋅物料在中性pH溶液中與氯化物浸出，從而生產粗氧化鋅。

 

氧化鋅溶解并運往第二步驟，而部分含鋅的鐵素體和含鐵的鐵素體則不會浸出，轉往粗鋅生產單元。除了氧化鋅以外，鎘和鉛等其他金屬則留在滲濾液。因此，膠結步驟是從其他金屬中分離出鋅，對于確保鍍鋅層而言，去除雜質是非常重要的，因為添加鋅粉或者顆粒，就會造成這些金屬的析出。膠合劑可以用作再生鉛工業的原材料，凈化液在下一步鋅電解進行處理，這一工藝會生成金屬鋅陰極，同時采用鈦陰極和石墨陽極。

 

在大于65℃的條件下進行電解操作，同時采用空氣吹掃系統，改善了擴散速率并有效混合溶液。電解采用的電流密度高達300A/m2，而且在較低的鋅濃度（標準操作范圍是5-15g/L）下進行。鋅沉積持續24-48h，并在鈦陰極上出現。由于鈣和鎂會干擾鋅向陰極界面遷移，同時擾亂電解過程，為了去除這些雜質，還需要進一步的下游碳化步驟。為避免這一問題，通過添加碳化鈉或者碳酸氫鈉實現結晶和沉淀析出；除了鈣鎂以外，在滲濾液中的其他主要雜質是堿性氯化物和氟化物，盡管它們并不會影響鍍層，但除上述工序中的鹽結晶以外，它們會改變電解質導電性，降低歐姆電阻。蒸發或結晶單元有兩大主要目標：蒸發掉帶入設備的水分，去除來自電解質的堿性氯化物，含有鋅氨基化合物和氯化銨的母液被回收并返還至廠區。

 

EZINEX®理念采用了粗氧化鋅進料。由于電爐粉塵必須進行預處理，從而產生具有穩定質量的氧化鋅，那么就需要采用諸如Waelz工藝的火法冶金處理粉塵理念。因此，Engitech公司設計了一項名為INDUTEC®的熱處理工藝，并在Ferriere Nord設立了150kW的中試工廠。采用電爐粉塵和氧化鐵皮的不同物料進行試驗。粒化物料裝入感應爐，在熱處理過程中，鋅與鎘、鉛和汞等其他揮發性金屬一起蒸發，氣流離開感應爐冰杯冷卻。熱量用于進料的預熱。兩步除塵系統（旋風和袋式除塵器）從氣體中分離出含固體氧化物混合物的金屬。除了工藝氣體以外，產出生鐵（鐵含量92wt%- 94wt%，碳含量2wt%-4wt%）和惰性渣。

 

目前，INDUTEC®/EZINEX®理念正在逐步實現預期的目標。近年來，鋅生產商采用電爐粉塵制備鋅上已經取得了一些成果，因此，Ferriere Nord決定將電爐粉塵運往Befesa這類外部公司。

 

02 PRIMUS®多段爐

 

PRIMUS®技術是由Paul Wurth工程公司開發的，用于回收高爐、轉爐和電爐的污泥、粉塵和氧化鐵皮。該工藝可以從粉塵中分離鋅和鉛，并以液態金屬形式回收鐵成分。PRIMUS®技術由兩部分組成：多段爐（MHF）和電爐。物料�；⑦\往MHF。煤粉被噴入到預熱、脫油和煅燒區域以下。氧化物的還原發生在MHF的最低區域。重金屬氧化物與氧化鐵一起進行預還原。煤粉的添加會促成鐵和鋅還原以及金屬滲碳。在隨后的熔化步驟中完成鐵的還原，熔化生鐵，形成爐渣，同時完成鋅還原。鋅、鉛、氯和堿運往尾氣系統，并在袋式過濾器中進行分離，作為PRIMUS®氧化物，其氧化鋅含量很高。液態生鐵的鐵含量在50wt%-80wt%，碳含量高達4wt%。產生的爐渣性質與高爐渣相似，可以用于鋪路建設。除了鋅、鉛、堿等成分以外，氯也被蒸發并被采集。2003-2009年，盧森堡的PRIMOREC S.A.公司興建的工廠采用了這項技術，每年可以處理6萬噸的電爐粉塵和1.5萬噸的軋鋼氧化鐵皮污泥。目前，歐盟以外的中國臺灣地區在2006年也建成了一座類似的工廠，該廠歸屬于中龍鋼鐵股份有限公司，最大年產能為12萬噸。物料主要由電爐粉塵、高爐污泥和氧化鐵皮組成。

 

03 REDSMELT™/REDI-RON™

 

Paul Wurth工程公司還開發了REDSMELT™和REDIRON™兩大工藝。兩種工藝均由兩步熔化和還原工序組成，采用轉底爐（RHF）和熔化裝置對高爐、轉爐和電爐的粉塵和污泥進行處理，生產直接還原鐵（DRI）。細磨的固廢與煤或石油焦等碳質還原劑混合，進行預處理，用于后序的生球團生產。�；襟E需要狹窄的粒度分布，80%小于100µm，100%小于250µm。

 

在攪拌器中制備濕潤的物料，通過添加水和少量的膨潤土作為黏合劑。采用圓盤造粒機對混合物進行造粒，生球團的粒徑約為7mm。干燥步驟以后，球團裝入RHF進行加熱和預還原處理。燃氣和助燃空氣通過幾個側面燃燒器引入，分成三個控制區。在每個燒成帶，為了獲得理想的溫度和氣體成分（一氧化碳和氧氣），分別控制燃料和空氣流速。操作溫度約為1450℃。二次空氣通過單獨的進風口引入，用于燃燒還原工序所產生的一氧化碳。總停留時間從10-18min，最終DRI金屬化程度接近70%-90%。

 

根據不同原材料的性質，單位DRI的生產量在60-100 kg/（m2·h）。離開轉底爐的尾氣溫度約為1100℃，一氧化碳隨后被氧化。為了產生蒸汽，還安裝了一個廢熱回收系統。起初，在最終的熔化還原步驟上采用了一種埋弧爐，經過后期改進，采用了一種吹氧煤基熔爐（新型熔化技術，NST）。NST熔爐被設計成為一個垂直的反應容器，底部配備了一個虹吸出鐵口，這種設計與沖天爐（用撇渣器分離渣和鐵水）相似。熱DRI借助重力從頂部裝入一個水冷溜槽。熔煉反應器配備了兩級側槍（每級三槍）用以噴入氧氣和煤粉。上部槍向乳化液中噴入氧氣，用以促進過渡區的二次燃燒，而下部槍向熱金屬熔池中噴入氧氣和煤粉。與之前的RHF（高達1700℃）相比，熔化階段的尾氣溫度更高一些。在一個雙級系統（熱回收步驟后的熱氣除塵器和洗滌器）中與RHF尾氣一起處理。

 

REDIRON™工藝與RED -SMELT™的概念相似，在意大利皮奧姆比諾地區建成了一座示范工廠，該廠現歸屬于印度鋼鐵企業京德勒西南鋼鐵公司。REDIRON™工廠的固廢年處理能力為6萬噸，DRI的年產能為4萬噸，經過壓塊后裝入高爐。目前，在歐洲地區尚沒有REDSMELT™或REDIRON™工廠處于運行之中。

 

內容來源：世界金屬導報