建杰聊冶金：建杰帶你搞明白鋼鐵含鋅粉塵火法處理邏輯

鋼鐵生產過程會產生大量含鋅含鐵粉塵，其資源化利用是行業固廢治理的重點方向。火法處理技術因脫鋅效率高、金屬回收率好、工藝成熟，已成為主流處理路線。本文重點介紹Waelz回轉窯工藝、SPM低鋅粉塵回轉窯工藝的原理、流程、特點及應用現狀，為鋼鐵固廢資源化提供參考。

一、Waelz回轉窯法

Waelz回轉窯工藝所代表的是應用最廣泛的含鋅粉塵處理工藝，工藝比較成熟。經過回轉窯法還原揮發出的鋅氧化物純度較高，可直接用于鋅的冶煉。

1.工藝原理

回轉窯法處理原料有兩類：含鐵礦石、含鋅和鐵的粉塵。對于含鋅粉塵，與含鐵礦石不同之處為需要對鋅進行收集利用。Waelz法為把鋼鐵廠內各種來源的廢料經過混合、干燥等預處理，然后配入一定量的固體還原劑（煤粉或焦粉），經過混合后送入回轉窯，回轉窯存在著燒嘴點燃的爐氣燃燒釋放熱量以及提供特定的氣氛，物料被加熱至高溫時，物料中的鐵和鋅的氧化物被還原，鋅在高溫下蒸發并與排出的煙氣一起排出回轉窯，經過收集裝置富集氧化鋅。殘留的固體含鐵原料排出回轉窯，經過冷卻和篩分后回收利用。

2.工藝特點

Waelz處理工藝的特點為不需要造球或壓球處理，30%（大于7mm）的還原產品送至高爐直接使用，70%（小于7mm）的還原產品送至燒結廠循環利用。缺點為回轉窯內原料填充率比較低，直接還原產品的金屬化率不高，僅為75%，所以產品質量較差，生產率較低。 此外，Waelz處理工藝設備占地較大、投資大、成本較高。

二、SPM低鋅粉塵回轉窯工藝

在日本，SDR和SPM處理低鋅粉塵的回轉窯工藝應用比較普遍。這兩種工藝的優點為：可得到純度很高的含鋅粉塵和質量較好的金屬化球團。其中，SPM(SumitomoPre-reductionMethod)法為類似Waelz回轉窯的工藝過程。

1.SPM法的特點：

?不需要預造球和預加熱過程，不需要粘結劑和副原料；

?電爐灰也可以適用于此法，目前總處理灰塵、泥漿量的10%是EAF灰塵。

2.SPM法的工藝流程：

在對塵泥脫水之后，將灰塵和固體還原劑混合，精確的控制混合料的水分、鋅和碳的含量，經過混合后的混合料裝入干燥回轉窯，通過干燥回轉后產生初步的球團。回轉窯的廢氣在干燥回轉窯進行回收利用，干燥回轉窯干燥無需燃氣。初步的球團從干燥回轉窯排出后進入還原回轉窯進一步干燥、破裂以增加物料的表面積，同時加熱到滿足金屬化和脫鋅要求的高溫。

最終，物料在回轉窯排出點再氧化造球，還原出的直接還原產品30%(顆粒尺寸大于5mm)可直接作為高爐原料，70%(顆粒尺寸小于5mm)的粉末通過燒結進行循環利用。SPM的直接還原產品不僅可以代替鐵礦石，而且還可減少高爐的焦炭、燃料的用量和燒結中碳的用量。

Q問答：回轉窯工藝是什么？
答：回轉窯工藝是一種以傾斜旋轉圓筒設備為核心的高溫熱處理技術，在鋼鐵固廢領域（如處理含鋅除塵灰）用于火法還原、脫鋅、鐵回收，代表技術有Waelz（威爾茲）、SPM（住友預還原）等。

一、核心設備與原理

?設備：長圓筒（直徑1–6m、長30–100m），傾斜2%–5%、0.5–3r/min旋轉，內襯耐火磚。

?原理：

?物料從窯尾（高端）加入，隨窯旋轉+重力向窯頭（低端）移動。

?窯頭噴燃料（煤/燃氣），高溫煙氣（1100–1300℃）與物料逆流換熱。

?物料經歷干燥→預熱→還原/反應→冷卻，完成物理化學轉化。

二、鋼鐵廠含鋅粉塵處理流程（Waelz/SPM通用）

1.配料混合：除塵灰/泥+焦粉/無煙煤（還原劑），控制水分12%–18%，無需造球（Waelz/SPM）。

2.入窯反應：

?Waelz（單窯）：直接入高溫還原窯（1100–1300℃）。

?SPM（雙窯）：先入干燥窯（200–400℃，廢熱利用）自然成球；再入還原窯（1200–1300℃）。

3.產物分離：

?窯渣（金屬化球團）：>5mm（30%）直接入高爐；<5mm（70%）送燒結。

?煙氣（含Zn蒸汽）：冷卻→布袋除塵→次氧化鋅粉（Zn 50%–60%）。

參考文獻

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