潘聰超，龐建明，邸久海，李石穩(wěn)，羅林根

　　中國鋼研科技集團(tuán)有限公司

　　1 前言

　　回轉(zhuǎn)窯是具有一定傾斜度的筒狀旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)器，是冶煉行業(yè)中用于生產(chǎn)海綿鐵金屬化爐料和預(yù)還原料的冶煉設(shè)備[1,2]。含鐵原料、還原煤以及脫硫劑等原料從窯尾加入，并隨著窯體的旋轉(zhuǎn)固體物料不斷地翻滾并向窯頭排料端移動(dòng)。通過燃燒煤釋放的揮發(fā)分、還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO和噴入窯內(nèi)的煤用以補(bǔ)充工藝所需的大部分熱量和調(diào)節(jié)窯內(nèi)溫度分布。物料在不斷地前進(jìn)和翻轉(zhuǎn)的過程中與從窯頭吹來的逆流熱風(fēng)完成干燥、預(yù)熱、碳酸鹽分解、鐵氧化物及其他金屬氧化物的還原，以及滲碳反應(yīng)，鐵礦物在軟化溫度以下轉(zhuǎn)變成海綿鐵等含鐵產(chǎn)品。生產(chǎn)高品位海綿鐵提供煉鋼使用的工藝包括SL-RN法、Krupp-CODIR法和DRC法；用于處理含鐵粉塵和復(fù)合礦綜合利用的工藝有川崎法、SDR法、SPM法新日鐵法以及Welze法等[3-7]。

　　筆者在國家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)中，提出了采用冶金窯爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物的四種方式[8]，即還原變價(jià)處理、燃燒氧化處理、稀釋固化處理以及富集提取處理。而直接還原回轉(zhuǎn)窯具有高溫、還原性氣氛及燃燒條件等特征，可以通過富集提取處理的方式對(duì)含鋅固廢進(jìn)行協(xié)同處置。通過研究，提出了直接還原回轉(zhuǎn)窯共處置含鋅浸出渣工藝，并進(jìn)行了試驗(yàn)，從理論和試驗(yàn)上驗(yàn)證了通過直接還原回轉(zhuǎn)窯實(shí)現(xiàn)共處置含鋅浸出渣工藝的可行性。

　　2含鋅固廢的協(xié)同處置

　　2.1 含鋅浸出渣及協(xié)同處置特征

　　以含鋅浸出渣作為研究對(duì)象，對(duì)其在直接還原回轉(zhuǎn)窯中的協(xié)同處置工藝進(jìn)行了研究。含鋅浸出渣是用稀硫酸浸出硫化物精礦的焙砂時(shí)得到的浸出渣，主要由鐵和鋅的硫酸鹽和鐵酸鋅組成，并含有鉛、銅、金、銀等重金屬。是一種潛在污染風(fēng)險(xiǎn)很大的危險(xiǎn)固體廢棄物，被《國家危險(xiǎn)廢物名錄》列為毒性危廢[9]。

　　含鋅浸出渣中需要處理的目標(biāo)物是重金屬鋅，并且其中含有的氧化鐵成分可當(dāng)作含鐵原料進(jìn)行回收處理。其中鋅具有易還原和揮發(fā)性特點(diǎn)，在進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中可利用其易揮發(fā)性進(jìn)行富集，得到富鋅灰，氧化鐵則進(jìn)入海綿鐵回收。其協(xié)同處置特性包括：

　?。?）還原性氣氛，具有直接還原或間接還原方式，能夠使鋅、鉛、鐵氧化物發(fā)生還原反應(yīng)；（2）高溫窯爐溫度至少需要達(dá)到1000~1100℃，以保證還原反應(yīng)和鉛鋅氣化分離；（3）能夠有效進(jìn)行粉塵回收，以滿足鉛鋅粉塵從煙氣中分離并得到富集；（4）能夠有效控制SO2等氣體污染物，防止二次污染；（5）未完全分離的鋅鉛對(duì)原工藝造成的鋅負(fù)荷、硫負(fù)荷及堿負(fù)荷可控；（6）揮發(fā)成分及粉塵對(duì)工藝制度和窯爐系統(tǒng)影響可控。

　　2.2 鋅還原及分離的理論基礎(chǔ)

　?。?）ZnO的間接還原

　　在直接還原回轉(zhuǎn)窯中，鋅的還原主要是通過CO進(jìn)行的。ZnO與還原氣體CO的反應(yīng)可表述為：

　　3 直接還原回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置含鋅固廢的試驗(yàn)
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