钢铁厂含锌粉尘的危害与处理技术

刘杉

南京旭阳工程技术有限公司江苏南京210000

摘要：钢铁生产是国内非常重要的基础产业，其对于我国社会经济的发展有着非常重要的影响和意义，但是在钢铁工业生产过程中，不可避免地会产生一些含锌粉尘，这些粉尘对生态环境、烧结生产、高炉设备都会造成一定程度上的损害，因此需要工作人员对含锌粉尘的处理工作提高重视。接下来笔者将围绕含锌粉尘这一主题从危害分析和处理技术两方面内容对其展开详细的阐述，希望这些意见和建议可以对相关钢铁生产企业有所裨益。

关键词：钢铁厂；含锌粉尘；危害与处理技术

引言

为了可以有效地降低钢铁厂内含锌粉尘的危害性，工作人员需要采取相应处理技术对其进行处理，常见的有湿法处理技术、威尔兹法处理技术、循环法处理技术、球团法处理技术、微波法处理技术、熔融法处理技术、氧化法处理技术等等，不同的处理技术各有利弊，工作人员可以根据钢铁厂内含锌粉尘的实际情况选择最合适的处理技术，以求达到最佳的处理效果，这也是笔者将要与大家进行重点探究的主要内容。

一、含锌粉尘危害分析

钢铁厂在开展烧结、高炉、炼钢等工业生产作业时，不可避免地会产生大量的含锌粉尘，该类粉尘中所含有的锌元素通常是由含锌烧结矿、镀锌废钢等主要炼钢原材料经过高温煅烧而来，这些含锌粉尘的危害性较高，具体体现在以下几点。

（一）对生态环境的危害

钢铁厂每年伴随着工业生产作业会产生大量的含锌粉尘，这些含锌粉尘的堆积会占据大量的土地。由于含锌粉尘中含有大量的重金属元素以及其他具有强污染性和腐蚀性的物质，在其堆积过程中，会对土壤内部结构中的酸碱平衡性进行破坏，经过雨水的浸染深入地下土质层还有可能会对该地区的地下水资源造成污染[1]。

（二）对烧结生产的危害

通常来说，含锌粉尘的粒径大部分在50μm以内，而正是由于含锌粉尘粒度过于细小，所以烧结生产作业中所产生的含锌粉尘会大幅度降低烧结层的通透性，从而进一步导致烧结作业的产量下降，影响钢铁厂的生产效率。

（三）对高炉设备的危害

从技术的层面上来说，锌元素在高炉设备中的不断循环会加重高炉设备内锌元素的含量，长此以往会对高炉设备产生严重的损害，大幅度缩短其使用年限，具体如下：第一，含锌粉尘不仅含有大量的锌元素，还存在一定含量的碱金属，锌元素与碱金属在高温的环境中极易发生氧化反应，体积不断增加，对高炉设备内部的砖衬结构造成损坏，影响高炉设备的正常运行[2]；第二，高炉设备内的液态锌有可能会与氧气发生反应形成氧化锌，其再与氧化硅、氧化铝等物质进行二次反应，最终会形成硅酸锌和锌尖晶石等难溶物质，而这些物质会随着高炉设备内的生产作业逐渐增大，最终形成“炉瘤”，影响工业生产的顺利进行。

二、含锌粉尘处理技术

（一）湿法处理技术

该技术方法比较常用于处理锌含量偏高的含锌粉尘，其具体处理流程如下：第一，将含锌粉尘与浸出液相互融合制作成含锌滤液；第二，将含锌滤液进行净化处理得到废渣和锌溶液；第三，将含锌溶液进行电解得到废电解液和金属锌。该技术中所使用到的浸出液主要可以分为两种，一种是酸性浸出液，如硫酸、盐酸、碳酸、醋酸等等，另外一种是碱性浸出液，如氯化铵、氢氧化钠等等[3]。虽然使用湿法处理技术可以有效的降低含锌粉尘中锌元素的含量，但是其在实际应用中也存在以下劣势：第一，在处理含锌粉尘的过程中或多或少会引入硫元素、氯元素等新的具有污染性的元素；第二，处理效率普遍偏低，无法满足钢铁厂日常生产所需；第三，处理过程中所使用的浸出液具有较强的腐蚀性，会对机械设备造成一定的损害。

（二）火法处理技术

1.威尔兹法

该方法是目前钢铁工业生产中最常用的一种处理含锌粉尘的方法，其主要原理如下：先将钢铁厂内需要进行处理的含锌粉尘内添加20%-50%左右的燃料，然后再将混合物运输至回转窑内，并且对其进行1373K-1573K温度下的加热，最终将混合物中的金属化合物进行还原，在这个过程中，锌元素会与排出的氧气生产氧化锌，工作人员可以对这些氧化物进行收集和精炼，从而完成整个含锌粉尘的处理作业。虽然威尔兹法对于含锌粉尘处理的效果较为良好，但是整个处理过程中所使用的工艺设备较多，成本较高，因此也相对的抑制了该处理技术的长远发展。

2.循环法

循环法主要是建立在流化床的动力学基础上，工作人员在使用该方法对含锌粉尘进行处理时，需要对循环过程中的气体温度进行严格地控制，为锌元素的还原和挥发奠定良好的基础。循环法的应用优势在于反应时间相对较短，且整个反应过程所需消耗的能量较少，与之相对应的应用劣势主要体现在处理后的锌元素含量少、纯度低，整个工艺操作难度较高等等。

（三）球团法

球团法主要是指工作人员先将工业生产过程中产生的含锌粉尘通过添加粘结剂和适量水制作成球团状，然后再对其含锌球团进行处理，目前市场上比较常见的两种球团法如下：第一，氧化球团法，工作人员在使用该方法时应当将含锌粉尘球团进行干燥和预热，然后将其置于氧气中进行煅烧，最终得到具有良好强度和还原性的球团，以此来改善高炉设备内部的气流分布[4]；第二，固结球团法，将含锌粉尘球团置于户外进行自然养护，该养护过程持续7d左右，最终可以得到具有超过1000N抗压强度的成品球团，使用该方法处理含锌粉尘所需消耗的成本非常低，因此也受到了很多钢铁生产企业的广泛认可。

（四）微波法

微波法主要是指工作人员使用一种特殊的高频电磁波设备对含锌粉尘进行处理，由于高频电磁波具有良好的吸收能力，因此合理地使用该设备可以将含锌粉尘进行有效地还原，以此来降低含锌粉尘对钢铁厂内工业生产所造成的危害。通常来说，工作人员可以使用功率为700W高频微波设备对含锌粉尘辐射约30min，这样可以达到较为理想的脱锌效果。

（五）熔融法

熔融法主要是指工作人员先将含锌粉尘进行造球作业，然后再将其放至铝浴坩埚中进行高温加热，在这个过程中，锌元素会发生还原反应，转化为气体并且与空气中的氧气生成氧化锌。根据相关数据统计结果我们可以得知，使用熔融法对含锌粉尘所进行的脱锌处理效率高达90%。

（六）氧化法

氧化法主要是指工作人员在特定的反应条件下将含锌粉尘中的锌元素转化为氯化物，由于氯化锌在低温环境中具有易挥发的物理特性，因此通过该方法便可以有效地帮助含锌粉尘完成脱锌处理。实验表明，将氯化钙作为主要的氯化剂与含锌粉尘在1148-1323K的高温环境中进行反应，最终测量结果中的脱锌率可以达到80%以上。

三、结束语

随着国内工业领域的高速发展，含锌粉尘的数量也随之增加，由于这些粉尘具有较高的危害性，因此需要进行适当地处理来降低其原有的危害性，虽然现阶段市场内有很多不同种类的处理技术，但是这些处理技术在实际应用过程中也存在一定缺陷，相信这些技术在不久之后一定会得到显著的提高，为我国工业领域的长远发展添加助力。

参考文献

[1]巨建涛，党要均.钢铁厂含锌粉尘处理工艺的现状及发展[J].材料导报，2014，28（09）：109-113.

[2]谭宇佳，郭宇峰，姜涛等.含锌电炉粉尘处理工艺现状及发展[J].矿产综合利用，2017（03）：144-150.

[3]杨冬伟，郭键柄，张琪等.钢铁厂含锌粉尘的危害与处理技术[J].甘肃冶金，2017，39（04）：182-185.

[4]张伟，赵德胜，刘宝奎等.工业化含锌粉尘处理技术现状及分析[J].鞍钢技术，2018（02）：110-115.