王静松等：钢铁产业集聚区难处理尘泥处理与全量资源化利用进展 ·1745 窑工艺或者转底炉工艺.需要注意的是，虽然回转 学成分、物相组成、粒度分布等方面存在差异.钢 窑工艺和转底炉工艺都可以将有价元素富集于二 铁尘泥具有种类多、数量大、成分复杂且波动较 次烟尘，但是二者处理尘泥有所差别.转底炉工艺 大等特点，如果管理不当，会对生态环境和人类健 适合处理低锌粉尘，它的产品主要是金属化球团， 康造成很大影响，所以其处理问题一直是政府、研 用于供给高炉冶炼工序.回转窑工艺适合处理中 究机构和企业关注的焦点.国家产业政策要求钢 高锌粉尘，许多中小钢企和环保科技公司更倾向 铁行业努力推进大宗固体废弃物的回收利用，实 于用它进行有价元素的回收利用 现自身可持续发展 3.3.2联合回收与全量利用工艺有价组分的湿法 (2)钢铁冶金尘泥现有的处理方法有很多种 分离、提取及综合利用 直接堆放或填埋会污染环境，并造成资源浪费.烧 联合回收与全量利用中的湿法工艺流程必须 结法等方式虽然投入少、见效快，但存在处理量不 实现闭路循环，环保达标.二次灰经过漂洗工序处 大、影响高炉顺行等弊端.物理法处理尘泥效率 理后得到漂洗液与漂洗滤饼.漂洗液经蒸发结 较低，一般作为火法、湿法工艺的预处理工序.湿 晶、离心分离工序后可以得到NaCl、KC1产品s-1: 法工艺存在流程多、成本高等问题.火法工艺应 漂洗滤饼经酸溶工序处理实现锌元素和其他杂 用广泛、处理能力强，但存在耗能较大，不利于节 质元素分离，得到中性浸出液.酸溶工序也会使 能减排等问题.火法-湿法联合处理工艺存在回转 一部分的铁元素进入中性浸出液，中性浸出液经 窑结圈、转底炉金属化球团强度波动、单个有价 过除杂工序处理后可以制取七水硫酸锌网.中 元素的回收率不高等问题，还需要进一步研究与 性浸出滤饼处理后可得到粗铋、粗锡、粗钢和铅 完善 精可矿. (3)随着国家环保法规和产业政策的要求，钢 北京科技大学将基于多元溶液体系中各组分 铁冶金尘泥已经到了必须100%全部回收利用的 的Pourbaix热力学平衡关系，阐明多元复杂水溶 新阶段.鉴于此，提出了根据各自的成分特征进行 液体系中Zn、Pb、Bi等有价组分相态转化规律， 基于产品设计的各种尘泥间的协同搭配、单元技 开发基于定向溶出-蒸发结晶-相态置换-萃取/反 术间的科学耦合和系统集成，实现多组分梯级分 萃过程耦合的梯级分离提取技术，实现尘泥有价 离和全量利用的技术方案.火法富集-湿法分离- 组分全量利用的目标 多工序耦合提取的联合工艺将会成为我国钢铁冶 3.3.3联合工艺中窑渣的综合利用 金尘泥今后全量资源化利用的重要方向，它不仅 火法工艺提取钢铁冶金粉尘中的锌、铅等有 满足国家环保和产业政策的要求，使企业能够推 价元素后，大约还有一半的组分会形成窑渣.在钢 动循环经济，实现自身可持续发展，还能带来更多 铁冶金尘泥资源化处理历程的前三个阶段，窑渣 的经济效益、环境效益和社会效益 都没有得到很好的资源化利用.为了达到尘泥的 (4)联合工艺通过火法单元实现有价元素富 零排放和全量资源化利用的目标，必须要考虑窑 集.尘泥中Zn、Pb、In、Bi、Sn、Cd等稀散元素发 渣的高附加值利用. 生碳热还原反应后挥发进入二次烟尘，K、Na等元 尘泥经过回转窑或转底炉还原焙烧后，得到 素以氯化物的形式直接挥发进入二次烟尘，F、 窑渣和二次灰.窑渣球磨磁选回收，得到副产品精 Ca、Mg、Al、Si等元素以氧化物的形式留在窑渣 铁粉和尾渣.精铁粉可以外售，实现钢铁冶金尘泥 中.窑渣经过球磨磁选后可回收铁元素，Ca、Mg、 中Fe元素的全量回收利用.窑渣经过磁选后，剩 AI、Si等元素则留在尾渣中用于制备陶粒等建材 余尾渣难以直接利用，而制备建材是尾渣高值大 产品.富集Zn、Pb、In、Bi、Sn、Cd等稀散元素的 宗量利用的有效途径.北京科技大学的李宇等在 二次烟尘通过湿法单元实现梯级分离提取.二次 实验室内已经成功制备出掺加质量分数大于60% 烟尘首先经过水浸等工序后可得到氯化钾、氯化 的陶粒，其性能满足国家标准80.尾渣大宗量高值 钠产品，再经过酸溶、除杂等工序后可得到硫酸 利用途径的开发，为实现钢铁冶金尘泥中高钙高 锌、铅精矿、粗铋、粗铟、粗锡、粗镉等产品 铁固废的梯级全组分利用奠定坚实基础 参考文献 4结语与展望 [Oda H,Ibaraki T,Abe Y.Dust recycling system by the rotary (1)钢铁产业产生大量的钢铁冶金尘泥在化 hearth fumace.Nippon Steel Technical Report,2006(94):147窑工艺或者转底炉工艺. 需要注意的是，虽然回转 窑工艺和转底炉工艺都可以将有价元素富集于二 次烟尘，但是二者处理尘泥有所差别. 转底炉工艺 适合处理低锌粉尘，它的产品主要是金属化球团， 用于供给高炉冶炼工序. 回转窑工艺适合处理中 高锌粉尘，许多中小钢企和环保科技公司更倾向 于用它进行有价元素的回收利用. 3.3.2    联合回收与全量利用工艺有价组分的湿法 分离、提取及综合利用 联合回收与全量利用中的湿法工艺流程必须 实现闭路循环，环保达标. 二次灰经过漂洗工序处 理后得到漂洗液与漂洗滤饼. 漂洗液经蒸发结 晶、离心分离工序后可以得到 NaCl、KCl 产品[75−78] ； 漂洗滤饼经酸溶工序处理实现锌元素和其他杂 质元素分离，得到中性浸出液. 酸溶工序也会使 一部分的铁元素进入中性浸出液，中性浸出液经 过除杂工序处理后可以制取七水硫酸锌[79] . 中 性浸出滤饼处理后可得到粗铋、粗锡、粗铟和铅 精矿. 北京科技大学将基于多元溶液体系中各组分 的 Pourbaix 热力学平衡关系，阐明多元复杂水溶 液体系中 Zn、Pb、Bi 等有价组分相态转化规律， 开发基于定向溶出‒蒸发结晶‒相态置换‒萃取/反 萃过程耦合的梯级分离提取技术，实现尘泥有价 组分全量利用的目标. 3.3.3    联合工艺中窑渣的综合利用 火法工艺提取钢铁冶金粉尘中的锌、铅等有 价元素后，大约还有一半的组分会形成窑渣. 在钢 铁冶金尘泥资源化处理历程的前三个阶段，窑渣 都没有得到很好的资源化利用. 为了达到尘泥的 零排放和全量资源化利用的目标，必须要考虑窑 渣的高附加值利用. 尘泥经过回转窑或转底炉还原焙烧后，得到 窑渣和二次灰. 窑渣球磨磁选回收，得到副产品精 铁粉和尾渣. 精铁粉可以外售，实现钢铁冶金尘泥 中 Fe 元素的全量回收利用. 窑渣经过磁选后，剩 余尾渣难以直接利用，而制备建材是尾渣高值大 宗量利用的有效途径. 北京科技大学的李宇等在 实验室内已经成功制备出掺加质量分数大于 60% 的陶粒，其性能满足国家标准[80] . 尾渣大宗量高值 利用途径的开发，为实现钢铁冶金尘泥中高钙高 铁固废的梯级全组分利用奠定坚实基础. 4    结语与展望 （1）钢铁产业产生大量的钢铁冶金尘泥在化 学成分、物相组成、粒度分布等方面存在差异. 钢 铁尘泥具有种类多、数量大、成分复杂且波动较 大等特点，如果管理不当，会对生态环境和人类健 康造成很大影响，所以其处理问题一直是政府、研 究机构和企业关注的焦点. 国家产业政策要求钢 铁行业努力推进大宗固体废弃物的回收利用，实 现自身可持续发展. （2）钢铁冶金尘泥现有的处理方法有很多种. 直接堆放或填埋会污染环境，并造成资源浪费. 烧 结法等方式虽然投入少、见效快，但存在处理量不 大、影响高炉顺行等弊端. 物理法处理尘泥效率 较低，一般作为火法、湿法工艺的预处理工序. 湿 法工艺存在流程多、成本高等问题. 火法工艺应 用广泛、处理能力强，但存在耗能较大，不利于节 能减排等问题. 火法‒湿法联合处理工艺存在回转 窑结圈、转底炉金属化球团强度波动、单个有价 元素的回收率不高等问题，还需要进一步研究与 完善. （3）随着国家环保法规和产业政策的要求，钢 铁冶金尘泥已经到了必须 100% 全部回收利用的 新阶段. 鉴于此，提出了根据各自的成分特征进行 基于产品设计的各种尘泥间的协同搭配、单元技 术间的科学耦合和系统集成，实现多组分梯级分 离和全量利用的技术方案. 火法富集‒湿法分离‒ 多工序耦合提取的联合工艺将会成为我国钢铁冶 金尘泥今后全量资源化利用的重要方向，它不仅 满足国家环保和产业政策的要求，使企业能够推 动循环经济，实现自身可持续发展，还能带来更多 的经济效益、环境效益和社会效益. （4）联合工艺通过火法单元实现有价元素富 集. 尘泥中 Zn、Pb、In、Bi、Sn、Cd 等稀散元素发 生碳热还原反应后挥发进入二次烟尘，K、Na 等元 素以氯化物的形式直接挥发进入二次烟尘，Fe、 Ca、Mg、Al、Si 等元素以氧化物的形式留在窑渣 中. 窑渣经过球磨磁选后可回收铁元素，Ca、Mg、 Al、Si 等元素则留在尾渣中用于制备陶粒等建材 产品. 富集 Zn、Pb、In、Bi、Sn、Cd 等稀散元素的 二次烟尘通过湿法单元实现梯级分离提取. 二次 烟尘首先经过水浸等工序后可得到氯化钾、氯化 钠产品，再经过酸溶、除杂等工序后可得到硫酸 锌、铅精矿、粗铋、粗铟、粗锡、粗镉等产品. 参    考    文    献 Oda  H,  Ibaraki  T,  Abe  Y.  Dust  recycling  system  by  the  rotary hearth furnace. Nippon Steel Technical Report, 2006（94）: 147 [1] 王静松等： 钢铁产业集聚区难处理尘泥处理与全量资源化利用进展 · 1745 ·