第11期 高金涛等：高炉粉尘Fe和Zn非熔态分离工艺 ·1273· 0.05%,非磁性富C物料中w(TFe)<2%、e(C)= 表6富Z物料的X射线荧光分析结果（质量分数） 55%和w(Zn)<0.05%,可进一步脱C处理后作为 Table 6 XRF analysis results of the zinc-rich material % 高附加值的建材原料. PbO S03 Ca0 Si02 92.00 4.92 1.59 0.570.57 0.34 1400 1200 公 1000 800 10m 600 (a) 6 400 ZnOZno Zn n 图9磁选分离产物.(a)磁性富铁物料：(b)非磁性富C物料 200 Fig.9 Image of products after magnetic separation:(a)iron-ich magnetic material:(b)carbon-rich non-magnetic material 20 30 0 50 60 708090 20) 图11富Zn物料的X射线衍射谱 2.3含锌挥发物中Zn回收、富集 Fig.11 XRD pattern of the zinc-rich material 对收集到的挥发物进行X射线衍射和X射线 荧光分析，结果如表5和图10所示.由表5和图10 2.4工艺分析 可以看出：挥发物主要由ZnO和KCl组成.针对含 经前述一系列系统的实验研究和理论分析，探 锌挥发物中约17%的KCl进行水洗处理，得到富Zn 索出一条高炉粉尘类超细固体废弃物再资源化利用 物料的X射线衍射和X射线荧光分析结果如表6 的新工艺（工艺物料收支情况如图12所示）.按本 和图11所示.由表6和图11可以看出：高炉粉尘 研究工艺处理高炉粉尘可分别获得MFe、ZnO、非磁 非熔态还原过程中含锌挥发物经回收和富集，可得 性富C物料及KCI溶液，将其全部转化为有价资 到o(Zn0)>92%的富Zn物料，以及高纯度的KCl 源，实现了零排放，且还原温度低，分离过程能耗低、 溶液. 分离效果好，无环境污染 表5含锌挥发物的X射线荧光分析结果（质量分数） 3 结论 Table 5 XRF analysis results of the zinc-bearing material (1)开发了高炉粉尘Fe、Zn非熔态分离新工 Zn0 KCI S03P%0 F Al2O3 Br 艺，确立了“非熔态还原→磁选分离→Z的回收、富 73.74 17.59 2.55 3.91 1.950.110.15 集”工艺路线. (2)在910~1010℃，使用纯H2、C0对高炉粉 1800 1600 尘进行非熔态还原，实现了Fe,O,(s)→Fe(s)的高 1400 度转变，金属化率达到90%以上，且还原过程未发 生烧结 1000 800 (3)对还原产物进行了湿法磁选分离，分别获 600 Zn KCI 得TFe品位>90%的富Fe物料和e(TFe)含量< 400 ZnO Zn0 200 2%的非磁性富C物料. 20 5060708090 (4)非熔态还原同时实现了粉尘中Zn0(s)→ 30 2) Zm(g)的高度转变，气化脱锌率达到99%以上；对含 图10含锌挥发物的X射线衍射谱 锌挥发物进行回收和富集，获得了(Zn0)>92% Fig.10 XRD pattern of the zinc-bearing material 的富Zn物料.第 11 期 高金涛等: 高炉粉尘 Fe 和 Zn 非熔态分离工艺 0. 05% ，非磁性富 C 物料中 w( TFe) ＜ 2% 、w( C) = 55% 和 w( Zn) ＜ 0. 05% ，可进一步脱 C 处理后作为 高附加值的建材原料． 图 9 磁选分离产物． ( a) 磁性富铁物料; ( b) 非磁性富 C 物料 Fig． 9 Image of products after magnetic separation: ( a) iron-rich magnetic material; ( b) carbon-rich non-magnetic material 2. 3 含锌挥发物中 Zn 回收、富集 对收集到的挥发物进行 X 射线衍射和 X 射线 荧光分析，结果如表 5 和图 10 所示． 由表 5 和图 10 可以看出: 挥发物主要由 ZnO 和 KCl 组成． 针对含 锌挥发物中约 17% 的 KCl 进行水洗处理，得到富 Zn 物料的 X 射线衍射和 X 射线荧光分析结果如表 6 和图 11 所示． 由表 6 和图 11 可以看出: 高炉粉尘 非熔态还原过程中含锌挥发物经回收和富集，可得 到 w( ZnO) ＞ 92% 的富 Zn 物料，以及高纯度的 KCl 溶液． 表 5 含锌挥发物的 X 射线荧光分析结果( 质量分数) Table 5 XRF analysis results of the zinc-bearing material % ZnO KCl SO3 PbO F Al2O3 Br 73. 74 17. 59 2. 55 3. 91 1. 95 0. 11 0. 15 图 10 含锌挥发物的 X 射线衍射谱 Fig． 10 XRD pattern of the zinc-bearing material 表 6 富 Zn 物料的 X 射线荧光分析结果( 质量分数) Table 6 XRF analysis results of the zinc-rich material % ZnO PbO SO3 CaO SiO2 MgO 92. 00 4. 92 1. 59 0. 57 0. 57 0. 34 图 11 富 Zn 物料的 X 射线衍射谱 Fig． 11 XRD pattern of the zinc-rich material 2. 4 工艺分析 经前述一系列系统的实验研究和理论分析，探 索出一条高炉粉尘类超细固体废弃物再资源化利用 的新工艺( 工艺物料收支情况如图 12 所示) ． 按本 研究工艺处理高炉粉尘可分别获得 MFe、ZnO、非磁 性富 C 物料及 KCl 溶液，将其全部转化为有价资 源，实现了零排放，且还原温度低，分离过程能耗低、 分离效果好，无环境污染． 3 结论 ( 1) 开发了高炉粉尘 Fe、Zn 非熔态分离新工 艺，确立了“非熔态还原→磁选分离→Zn 的回收、富 集”工艺路线． ( 2) 在 910 ～ 1 010 ℃，使用纯 H2、CO 对高炉粉 尘进行非熔态还原，实现了 Fe2O3 ( s) →Fe( s) 的高 度转变，金属化率达到 90% 以上，且还原过程未发 生烧结． ( 3) 对还原产物进行了湿法磁选分离，分别获 得 TFe 品位 ＞ 90% 的富 Fe 物料和 w( TFe) 含量 ＜ 2% 的非磁性富 C 物料． ( 4) 非熔态还原同时实现了粉尘中 ZnO( s) → Zn( g) 的高度转变，气化脱锌率达到 99% 以上; 对含 锌挥发物进行回收和富集，获得了 w( ZnO) ＞ 92% 的富 Zn 物料． ·1273·