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直接還原回轉窯協同處置含鋅固廢技術研究

2019-03-20 16:34:59 作者:huangj 來源: 瀏覽次數:0 網友評論 0

直接還原回轉窯協同處置含鋅固廢技術研究

     潘聰超,龐建明,邸久海,李石穩,羅林根

  中國鋼研科技集團有限公司

 

  1 前言

  回轉窯是具有一定傾斜度的筒狀旋轉式反應器,是冶煉行業中用于生產海綿鐵金屬化爐料和預還原料的冶煉設備[1,2]。含鐵原料、還原煤以及脫硫劑等原料從窯尾加入,并隨著窯體的旋轉固體物料不斷地翻滾并向窯頭排料端移動。通過燃燒煤釋放的揮發分、還原反應產生的CO和噴入窯內的煤用以補充工藝所需的大部分熱量和調節窯內溫度分布。物料在不斷地前進和翻轉的過程中與從窯頭吹來的逆流熱風完成干燥、預熱、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,鐵礦物在軟化溫度以下轉變成海綿鐵等含鐵產品。生產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]。

  筆者在國家環保公益性行業科研專項中,提出了采用冶金窯爐協同處置危險廢物的四種方式[8],即還原變價處理、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含鋅固廢進行協同處置。通過研究,提出了直接還原回轉窯共處置含鋅浸出渣工藝,并進行了試驗,從理論和試驗上驗證了通過直接還原回轉窯實現共處置含鋅浸出渣工藝的可行性。

  2含鋅固廢的協同處置

  2.1 含鋅浸出渣及協同處置特征

  以含鋅浸出渣作為研究對象,對其在直接還原回轉窯中的協同處置工藝進行了研究。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。是一種潛在污染風險很大的危險固體廢棄物,被《國家危險廢物名錄》列為毒性危廢[9]。

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

  (1)還原性氣氛,具有直接還原或間接還原方式,能夠使鋅、鉛、鐵氧化物發生還原反應;(2)高溫窯爐溫度至少需要達到1000~1100℃,以保證還原反應和鉛鋅氣化分離;(3)能夠有效進行粉塵回收,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原工藝造成的鋅負荷、硫負荷及堿負荷可控;(6)揮發成分及粉塵對工藝制度和窯爐系統影響可控。

  2.2 鋅還原及分離的理論基礎

  (1)ZnO的間接還原

  在直接還原回轉窯中,鋅的還原主要是通過CO進行的。ZnO與還原氣體CO的反應可表述為:

  



  3 直接還原回轉窯協同處置含鋅固廢的試驗
……

  

  

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