D0L:10.13374h.issn1001-053x.2012.11.014 第34卷第11期 北京科技大学学报 Vol.34 No.11 2012年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2012 高炉粉尘Fe和Zn非熔态分离工艺 高金涛”李士琦)张延玲) 张颜庭)陈培钰12) 王玉刚 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)天津钢管集团股份有限公司，天津300201 ☒通信作者，E-mail:zhangyanling@meta.usth.cdu.cn 摘要开发一种高炉粉尘再资源化处理工艺，采用“非熔态还原磁选分离-Z的回收、富集”方法对典型高炉粉尘进行F、 Z如非熔态分离研究.结果表明：在910~1010℃，使用纯H2、C0为还原剂进行非熔态还原，同时实现粉尘中F03(s)→ Fe(s)和Z0(s)→Zn(g)的高度转变，金属化率达到90%以上，气化脱锌率达到99%以上，且还原过程未发生烧结.还原产物 直接经磁选分离、富集得到TFe品位>90%的富Fe物料：含锌挥发物经回收、富集得到Z0含量>92%的富Zn物料.成功地 将高炉粉尘全部转化为MFe、Z0等有价资源，实现了零排放，且分离过程不需高温熔融，过程能耗低，无环境污染. 关键词高炉：粉尘：还原：磁选分离：废弃物利用：铁：锌 分类号TF09 Separation technology of Fe and Zn from blast furnace dust at non-molten state GA0Jmao》,UShi-gt",ZHANG Yan-imgP☒，ZHANG Yan+-img》,，CHEN Pei-yu,WANG-gang' 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Tianjin Pipe (Group)Corp.Tianjin 300201,China Corresponding author,E-mail:zhangyanling@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT A process was developed to dispose blast furnace (BF)dust.The separation of Fe and Zn from BF dust at non-molten state was studied by this process including non-molten reduction,magnetic separation and the recovery and enrichment of zinc.It is found that at temperatures between 910 and 1010C the reduction reactions from Fe20 (s)to Fe(s)and Zno(s)to Zn(g)are achieved by using pure H,or CO as a reductant.The average metallization rate and the de-zinc rate are 90%and 99%respectively, and there is no sintering during the reduction process.The iron-rich material with 90%TFe is obtained directly by magnetic separa- tion.After the recovery and enrichment of zinc-bearing volatile,the content of ZnO in the zinc-rich material is over 92%.It is conclu- ded that BF dust can be transformed to valuable resources such as MFe and ZnO.This process has low reduction temperature,low energy consumption and no pollution KEY WORDS blast furnaces:dust;reduction:magnetic separation:waste utilization:iron:zinc 随钢铁工业快速发展和生产规模不断扩大，高 的治理和综合利用是一亟待解决的问题- 炉粉尘作为高炉炼铁的副产品，其产出量也越来越 目前，钢铁企业主要采用直接将高炉粉尘作配 多0.英国钢铁公司高炉粉尘的产量为20~40kg· 料用于烧结或造球团使用.然而，这仅能回收部分 t、我国为15一50kgt1回.高炉粉尘是高炉治炼 粉尘，由于其铁品位低、锌含量高及粒度细，直接送 过程随高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反 往烧结，不仅会影响到烧结矿的质量，而且随时间推 应产生的微粒经煤气除尘净化系统捕集所得到的产 移，Z等有害杂质元素在高炉中循环富集，将导致 物B-,主要由Fe、Zm、Pb、Ca、Si、Mg和Al等的氧化 高炉利用系数降低，焦比升高，出现煤气管道堵塞、 物和碳组成，颗粒较细，且各元素反应性下降，其大 炉喉结瘤等问题2- 部分未能得到有效利用，主要是露天堆放，不仅占用 对于高炉粉尘这类富含Fe、Zn和C等元素的 场地，而且危害人体健康、恶化生态环境。高炉粉尘 超细固体废弃物的再资源化利用，笔者开发了“高 收稿日期：201109-24 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51074025)：中央高校基本科研业务费专项资金(FRF-SD一12009A)第 34 卷 第 11 期 2012 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 11 Nov． 2012 高炉粉尘 Fe 和 Zn 非熔态分离工艺 高金涛1) 李士琦1) 张延玲1) 张颜庭1) 陈培钰1，2) 王玉刚1) 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 2) 天津钢管集团股份有限公司，天津 300201 通信作者，E-mail: zhangyanling@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 开发一种高炉粉尘再资源化处理工艺，采用“非熔态还原--磁选分离--Zn 的回收、富集”方法对典型高炉粉尘进行 Fe、 Zn 非熔态分离研究． 结果表明: 在 910 ～ 1 010 ℃，使用纯 H2、CO 为还原剂进行非熔态还原，同时实现粉尘中 Fe2O3 ( s) → Fe( s) 和 ZnO( s) →Zn( g) 的高度转变，金属化率达到 90% 以上，气化脱锌率达到 99% 以上，且还原过程未发生烧结． 还原产物 直接经磁选分离、富集得到 TFe 品位 ＞ 90% 的富 Fe 物料; 含锌挥发物经回收、富集得到 ZnO 含量 ＞ 92% 的富 Zn 物料． 成功地 将高炉粉尘全部转化为 MFe、ZnO 等有价资源，实现了零排放，且分离过程不需高温熔融，过程能耗低，无环境污染． 关键词 高炉; 粉尘; 还原; 磁选分离; 废弃物利用; 铁; 锌 分类号 TF09 Separation technology of Fe and Zn from blast furnace dust at non-molten state GAO Jin-tao 1) ，LI Shi-qi 1) ，ZHANG Yan-ling1) ，ZHANG Yan-ting1) ，CHEN Pei-yu1，2) ，WANG Yu-gang1) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Tianjin Pipe ( Group) Corp． ，Tianjin 300201，China Corresponding author，E-mail: zhangyanling@ metall． ustb． edu． cn ABSTRACT A process was developed to dispose blast furnace ( BF) dust． The separation of Fe and Zn from BF dust at non-molten state was studied by this process including non-molten reduction，magnetic separation and the recovery and enrichment of zinc． It is found that at temperatures between 910 and 1 010 ℃ the reduction reactions from Fe2O3 ( s) to Fe( s) and ZnO( s) to Zn( g) are achieved by using pure H2 or CO as a reductant． The average metallization rate and the de-zinc rate are 90% and 99% respectively， and there is no sintering during the reduction process． The iron-rich material with 90% TFe is obtained directly by magnetic separa￾tion． After the recovery and enrichment of zinc-bearing volatile，the content of ZnO in the zinc-rich material is over 92% ． It is conclu￾ded that BF dust can be transformed to valuable resources such as MFe and ZnO． This process has low reduction temperature，low energy consumption and no pollution． KEY WORDS blast furnaces; dust; reduction; magnetic separation; waste utilization; iron; zinc 收稿日期: 2011--09--24 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51074025) ; 中央高校基本科研业务费专项资金( FRF--SD--12--009A) 随钢铁工业快速发展和生产规模不断扩大，高 炉粉尘作为高炉炼铁的副产品，其产出量也越来越 多［1］． 英国钢铁公司高炉粉尘的产量为 20 ～ 40 kg· t － 1 、我国为 15 ～ 50 kg·t － 1［2］． 高炉粉尘是高炉冶炼 过程随高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反 应产生的微粒经煤气除尘净化系统捕集所得到的产 物［3--7］，主要由 Fe、Zn、Pb、Ca、Si、Mg 和 Al 等的氧化 物和碳组成，颗粒较细，且各元素反应性下降，其大 部分未能得到有效利用，主要是露天堆放，不仅占用 场地，而且危害人体健康、恶化生态环境． 高炉粉尘 的治理和综合利用是一亟待解决的问题［8--11］． 目前，钢铁企业主要采用直接将高炉粉尘作配 料用于烧结或造球团使用． 然而，这仅能回收部分 粉尘，由于其铁品位低、锌含量高及粒度细，直接送 往烧结，不仅会影响到烧结矿的质量，而且随时间推 移，Zn 等有害杂质元素在高炉中循环富集，将导致 高炉利用系数降低，焦比升高，出现煤气管道堵塞、 炉喉结瘤等问题［12--14］． 对于高炉粉尘这类富含 Fe、Zn 和 C 等元素的 超细固体废弃物的再资源化利用，笔者开发了“高 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.11.014