用Waelz技术回收电炉粉尘.doc

用 Waelz 技术回收电炉粉尘 1、Waelz 技术的发展Waelz 技术的核心是在回转窑内用焦炭还原金属氧化物，如锌、铅、镉等该技术最先用于提炼低品位的锌矿，然后用于提炼锌渣中的金属锌，并在过去的 30 多年内，成功用于电炉的粉尘处理该项技术既可用于钢铁工业，也可用于锌冶炼工业金属锌的应用越来越广锌可作为钢铁产品的表面涂层大量的统计数据表明，电炉的废钢原料中带有镀锌层的废钢比重正在增长因此，电炉粉尘中锌含量也在增加欧共体环保法规定电炉排出的粉尘是有害的世界上其他国家也开始规定其为有害物2、Waelz 技术的应用现状目前，世界上许多国家的锌工业与钢铁工业之间的联系不紧密钢铁厂只考虑如何对其钢铁产品进行镀锌处理，并不考虑电炉冶炼废钢过程中废钢上面的锌镀层的锌金属又以粉尘的形式排出锌冶炼厂也并没有重视从钢铁厂的电炉粉尘中回收锌金属实际上电炉粉尘中的锌含量约为 20％，这一锌含量比低品位锌矿石还要高在这种背景下，一方面锌浪费，另一方面锌价上涨，因此，有必要锌冶炼厂与钢厂合作，把钢厂排放的粉尘收集起来，送往锌冶炼厂进行处理从而使双方受益世界平均电炉处理粉尘比率为 40％欧洲粉尘中锌含量 39％，粉尘利用率 81％；美国粉尘中锌含量 20％，粉尘利用率 75％；亚洲粉尘中锌含量 21％，粉尘利用率35％；其他国家粉尘中锌含量 20％，粉尘利用率 5％。

世界电炉产量、粉尘排出量、粉尘处理量、Waelz 处理量、RHF 处理量、其他方法的处理量如表 1表 1 世界各国电炉粉尘排放量及处理情况 ————————————————————————————————————2004 年 美国 亚洲 欧洲 其他 世界————————————————————————————————————电炉钢产量，万 t 7058.9 7507.9 7670 13685.5 35922.3电炉粉尘总量，t 1060000 1125000 1100000 2100000 5385000电炉粉尘处理量，t 667000 392000 905000 150000 2114000Waelz 粉尘处理量，t 607000 275000 770000 100000 1752000RHF 粉尘处理量，t 10000 22000 45000 0 77000其他方法的处理量，t 50000 95000 90000 50000 285000————————————————————————————————————在亚洲，主要是日本和台湾回收利用电炉粉尘中的锌金属。

台湾可能在近 2 年内会100％处理电炉的粉尘3、粉尘回收技术电炉粉尘回收应用技术有多种，主要是 Waelz 技术（占电炉粉尘回收的 80％以上） ，还有高温冶炼法和湿冶炼法其中高温冶炼法包括：转底炉、多功能转底炉、锌冶炼竖炉、旋风除尘器、等离子体加热炉、电热法炉湿冶炼法包括：氯化铵浸出法、硫酸浸出法、氢氧化钠浸出法应用 Waelz 技术回收利用电炉粉尘的优点：（1）技术成熟可靠Waelz 技术在生产实际中广泛应用，技术趋于成熟、使用可靠2）设备安装简单3）经济效益突出回收的氧化锌可用于所有锌冶炼厂，其冶炼后的炉渣可以用于铺路4）达到环境保护要求用该项技术进行工业生产，其尾气排放完全符合欧洲环境保护标准的要求5）使用灵活性改变工艺后，就可以进行各种粉尘处理6）低能耗每处理 1t 电炉粉尘所需焦炭小于 200kg其它一些回收利用电炉粉尘的工艺尚处在项目研究、半工业实验阶段（该项生产成本高，包括熔炼旋风除尘器、竖炉、等离子体加热炉、电热法） 其它工艺不适用于电炉，但适用于不锈钢及 AOD 粉尘处理4、Waelz 技术一套 Waelz 工艺设备由 2～3 个单元组成一个单元为原料准备单元，另一单元为Waelz 工艺生产线及最终洗涤设备。

在原料准备单元内，主要是准备固态原料，保证固体原料稳定均匀地输送到 Waelz 窑里固态物料是指含锌电炉粉尘、焦炭粉末还原剂和成渣剂或石灰石（用于一般冶炼工艺） 固体原料进入 Waelz 工艺生产线后，经过整个工艺流程，便形成金属氧化物产品和炉渣炉渣可用作铺路材料，金属氧化物中的锌含量为 54％～60％其氧化锌可直接销售到锌冶炼厂或其他的化工厂有些厂还安装了辅助洗涤设备用于脱氯、脱氟原料准备单元的目的是均化不同的原料，特别是对不同电炉粉尘进行均化，然后将粉尘与焦炭及加水 10％的生石灰在强力混合装置中混合生成球团，这一过程称为自还原球团（SRP） 这种球团须临时存放一段时间进行熟化电炉粉尘颗粒非常细，因此，通常用封闭的槽罐卡车进行运输石灰石及碎焦可用翻斗卡车运输Waelz 工艺生产线由固体原料配料与给料系统、Waelz 转底炉、炉渣成粒系统及废气处理系统组成在配料系统中，不同的固体原料如自还原球团、碎焦、成渣剂等经皮带按比例送至 Waelz 工艺设备Waelz 回转窑是反向操作，即先将固体料从回转窑喂料口喂入，回转窑的旋转速度为每分钟 1 周，倾斜度为 2％～3％，同时从出渣口吸风加入的固体料先干燥，然后加热，直至反应开始。

固体料最大温度可达 1200℃加入料后的还原反应是吸热CO 气体和含锌粉尘进行氧化可产生热量，满足反应所需热量按常规工艺操作，Waelz 生产线不需要另外补充热量，生产过程本身生成热量空气在常温下进入回转窑，气体出窑温度达 700～800℃洗涤车间主要用来进行氧化物原料的脱氯、脱氟，其生产流程为最少二段洗涤洗涤后的氧化物原料的氯含量低于 0．1％，氟含量低于 0．15％排出的洗涤液含有Na、K、Cl、F、SO4 等，这些洗涤液需要进一步处理或蒸发其中的水分进行结晶处理Waelz 设备处理的原料成分如表 2表 2 Wae l 设备处理的原料表 ％——————————————————————————————————Wael 处理后 ——————————————————————————————————电炉粉尘 渣含量 氧化物含量 最终氧化物含量——————————————————————————————————Zn 14～35 0.2～2.0 55～58 60～69 Pb 2 ～8 0.1～2.0 7～10 9～11 Cd 0.1～0.2 ＜0.002 0.3～0.5 0.4～0.6 Cl 1～5 0.1～0.5 4 ～8(11) 0.05～0.1 F 0.2～0.5 0.1～0.2 0.4－0.7 0.08～0.15 Na2O 1.5～2.0 1.2～1.6 2.0～2.5 0.1～0.2 K2O 1.0～1.5 0.7～0.9 1.5～2.0 0.1～0.2 C 1～5 3～8 0.5～1.5 0.5～1.5 FeO 20～45 30～50 2 ～5 2～5 SiO2 3～6 25～40＊ 0.5～1.5 0.5～1.5 CaO 3～10 4～10＊ 0.3～1.0 0.3～1.0 Hg（ppm） ） 1～5 ＜0.1 3～30 4～40 ——————————————————————————————————5、满足生态环境要求的尾气排放近几来年，Waelz 的废气处理设备不断改进，蒸发冷却系统安装也简单，布袋过滤除尘和二段去除二恶英／水银设备取代了静电除尘器。

Waelz 的设备的排放达到了德国环境保护的标准其排放可达到：粉尘＜5mg／m3（5mg／m3） 、SO2＜200mg／m3（350mg／m3） 、NOx＜150mg／m3（350mg／m3） 、HCI＜5mg／m3（30mg／m3） 、HF＜1mg／m3（3mg／m3） 、Hg＜20μg／m3（50μg／m3） 、PCDD／F＜0．1ng／m3（0．4／0．1ng／m3） 6、达到生态要求的浸出渣排放污染物对水质的影响是需要进一步研究的问题没有洗涤系统的 Waelz 设备没有废水排放有洗涤系统的设备，在加工过程中也没有废水产生，洗涤系统自备有蒸发结晶器经 Waelz 设备加工后，产生出的渣适用于道路建设对残渣的浸出物要反复检查其浸出物的结果为pH：5．5～6．45、CSB＜15mg／l、Cl＜10mg／l、SO42－＜50mg／l、Pb＜0．5mg／l(0．04mg／l)、Zn＜0．05mg／l、Cr＜0．05mg／l（0．05mg／l） 、Cd＜0．01mg／l（0．005mg／l） 、Hg＜0．01mg／l（0．005mg／l） 括号内的数据为德国规定的饮用水标准。

另外，由 Waelz 设备产生出的酸渣经过了 UN－H14 的环境测试7、经济指标使用 Waelz 设备的经济效益主要根据其生产规模的大小，有不同的型号，适宜于生产规模在 3．5～16 万 t／a 的电炉钢厂回转窑直径为 2600～4500mm，炉长35～75m通常，锌的回收率为 92％～96％该设备加工处理 1t 电炉粉尘的材料消耗量为：焦炭 180～250kg、砂（酸渣）100～250kg、石灰石 40～70kg、电 150～300kWh、水0．5～2．0m3按照一个年产 8 万 t 的粉尘处理厂，大约需要投资 1600 万美元，包括全套备料、气体净化设备，二恶英处理设备以及主要基础设施如果要求洗涤设备，则需要另加投资 400 万美元，如需蒸发结晶装置，则再需追加投资 640 万美元产量不同，其生产成本不同，一般约为 75～135 美元／t，该成本还不包括企业管理费和年折旧费（约占总成本的 10％） ，此外，还不包括利税在内电炉粉尘处理后的产品在欧洲的销售费用约 30～50US＄／t主要收益来自 Waelz氧化物和作为锌冶炼的二次原料产品售价受产品含锌量大小、伦敦金属交易所锌金属价格的影响。

2006 年 LME 锌的平均报价约为 3000 美元／t因此，Waelz 工厂的粉尘处理的生产成本为 165 美元／t，销售利润为 292 美元／t，净利润为 128 美元／t如果粉尘经过水洗加工，则其每吨粉尘的净利润还可增加 30 多美元。