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专家分享：回转窑处置钢铁企业含锌固废的技术改进及实践【SMM铅锌峰会】

团首席专家，博士，教授金永龙表示，针对钢铁企业含锌固废处置的未来趋势是：能耗低&能效高、环保达标、工艺简洁、运行成本低，投资成本低；改进型回转窑亦可作为企业含油污泥、城市飞灰等固废或危废的协同处理，充分利用其中的可燃物质，但需要设计控制二噁茵排放的二次燃烧子系统等补充设施。在由SMM主办的2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛——锌再生行业沙龙上，河钢集团首席专家/博士/教授金永龙现场讲解了钢铁含锌固废的特点、处置工艺、改进研究与实践等方面内容，并针对钢铁企业含锌固废处置行业的未来发展趋势进行了展望。钢铁含锌固废特点和处置工艺 1.1 含锌固废特点钢铁企业含锌尘泥的主要来源钢铁生产过程锌的变化趋势原燃料更复杂多样，入炉锌负荷增加。很多企业采用了锌含量较高、价格相对便宜的铁矿，同时电炉、转炉废钢采用了各类镀锌或含锌的废钢，导致了高炉锌负荷的大幅提升。废钢比增加，尤其是社会废钢供应量增加，锌可控度下降。在碳达峰碳中和发展过程，发展短流程炼钢是实现绿色低碳发展的必然趋势。随着电炉比例增加，导致的电炉灰将增多。 1.2 含锌固废处置工艺国内外针对含锌固废的资源化进行了大量的技术研究与工程实践，主体思路是综合回收利用含锌固废中的锌和铁，以及其它有用元素，包括融态分离（DK高炉、OxyCup等）、固态分离（回转窑、转底炉等）和湿法分离等工艺。湿法工艺主要包括酸法、碱法，适用于电炉灰等含锌很高的尘泥。火法工艺投入成本低，有价金属获得率高，其中回转窑和转底炉是当前工业生产中两种主流工艺。含锌固废处置工艺改进研究与实践 2.1处置工艺的选择能耗分析：转底炉：设计总能耗在390~430 kgce/t之间，实际生产比设计值要高50kgce/t左右；其中由煤气或天然气带入的能耗在220~260 kgce/t之间，约占总能耗的59%；而固体碳是锌还原所必须的，配加量为配料总量的10%~12%，还原剂的碳素消耗折合约为150kgce/t，占总能源消耗的约37%；其余为风水电气等消耗以脱锌、含铁物料全部回用为目的的回转窑总能耗可以和转底炉媲美！操作制度的转变：传统回转窑：以回收高含锌固废的次氧化锌为主要目的与盈利点；而剩余含铁部分被称之为“窑渣”，经细磨磁选后分离，含铁量少的尾渣仍存在二次固废风险；若再加上某些企业环保欠缺、能耗偏高，造成了社会对回转窑处置含锌固废的印象不佳，在大型钢铁企业内推广受到限制。改进型回转窑：以脱除锌、最大限度回收含铁物料为目的；入窑锌含量已经不再作为限制的主要条件；在确保脱锌率为90%的条件下，操作制度合理调整；配料的前提是含铁物料能够在钢铁流程内全部再利用，不造成二次污染。传统回转窑改进方向：在选择含锌固废再利用的工艺和操作制度时，高脱锌率与铁的金属化率相比，高脱锌率应作为主要目标，在保持较高生产效率前提下，尽可能降低能源消耗。 •环保达标 •能效最佳 •全面处置钢铁企业含锌固废 •锌脱除率达到90%以上 •含铁物料满足钢铁生产主流程要求（TFe、Zn含量、粒度等），无二次固废污染 •投资和生产运营成本优于转底炉 •智能可控 2.2回转窑改进实践——①原料的合理搭配处置工艺的适应性要求较高高炉二次灰的特点是含有大量的碳元素，这是重要的还原剂和热量来源；有的企业高炉二次灰的含锌量达到8%~10%，直接回收利用受到严重制约。转炉灰的特点是碱性氧化物（CaO、MgO）高，TFe含量比高炉二次灰高。电炉灰的锌含量最高，波动也最大，有的企业可达到20%以上，甚至可作为等级较低的次氧化锌直接外售，但铁素的损失在所难免。合理配料，保证补热碳素资源。考虑充分利用含锌固废中的碳素资源，可减少高热值煤气的使用，用焦粉作为补充还原剂和补热剂。铁素资源与锌含量合理搭配。不仅仅是回收锌元素，高含锌的次氧化锌可作为产品外售，而另一个更重要的目的是充分回收铁元素，实现“固废零排放”。所以，配料过程需要加一些含铁高的物料，使脱锌后的富铁料不会成为钢铁企业各工序再利用的障碍，如品位、强度和粒度等指标在高炉、转炉和电炉都有不同的要求。为此，有的企业直接配加部分精矿粉，而有的企业还是以高含铁的除尘灰为主，如高炉出铁场灰，TFe可达56%。 2.2回转窑改进实践——②无组织排放控制封闭或密闭的转运和储存系统钢铁厂除尘灰除尘灰均采用吸排罐车气力输送方式入仓，仓下设螺旋给料机配料，各除尘灰经定量给料，环保效果好，配料均匀。采用干湿预混合技术，可有效降低原料预处理能耗和成本。 2.3智能可控的回转窑操作系统硬件：在线气体分析传感器、在线测温传感器、控制电脑及相关耗材软件：回转窑生产关键数据在线监测系统 •窑体温度测量分析子系统； •窑尾气体温度和成分分析子系统； •预警事件记录及提示子系统； •数据采集子系统； •数据库管理子系统。基于该系统设计的基本理念，开发了相关软件，并实现了离线调试和运行，可以安装到新设计或改造的回转窑上，实现在线监测，为操作参数调整提供定量的依据。如图，窑尾气体温度和成分分析子系统运行的画面。该子系统可有效反应出不同条件下炉窑内部的生产状态变化情况，同时根据系统给出的相应事件提示和解决措施，可以有针对性的调整生产参数，达到最佳的生产状态。效果：（1）减少粘结在窑壁上的结圈物掉落或塌陷的风险，相应减少窑壁损坏的可能性；降低结圈物中物质在高温下与耐火材料发生化学反应的几率，提高耐材寿命；减少因结圈物的形成阻碍窑内物料和气流运动，导致物料在回转窑停滞堆积的现象。（2）减少因回转窑内结圈物的产生阻碍物料和煤气流的运动，使物料在窑内不能被煅烧完全，降低含铁二次资源品质的现象，提高了成品质量和回转窑生产效率。（3）提高了能源利用效率。若回转窑结圈严重，物料的运动将会严重受阻导致无法正常生产，此时必须停窑对窑中结圈物进行处理，等结圈物被彻底清理干净后才能重新开窑、点火、升温、投料。若频繁发生结圈现象导致生产无法正常进行，将会造成能源的浪费。（4）回转窑运行过程不需要额外高热值的高阶的燃气，利用自身配碳、协同处置含油或含碳污泥和还原产生的CO，或少量低阶煤气补热即能达到炉内温度区域控制要求。 2.4 全量化资源回收与净化系统含铁料的回收窑头封闭设计。回转窑窑头设置还原脱锌后含铁二次资源收集装置。为了避免产生水气（冷却水蒸发）和粉尘，采用特殊的窑头密封设计。净化系统烟气经余热锅炉（选择设置）或其它余热装置回收热量，经布袋后进行烟气脱硫（可根据实际原燃料条件选择是否脱硝）后排放；锌产品的回收回转窑窑尾烟气经氧化沉降室，将大颗粒粉尘沉降，经专门的提升系统回回转窑；余热装置和布袋下部设置回收次氧化锌的装置，按氧化锌含量分类收集、外售。 2.5 改进型回转窑应用效果在大量调研和实验研究基础上，借鉴本钢、南钢等专门处置钢铁企业内部含锌固废回转窑的成功经验，充分比较回转窑和转底炉的优缺点，结合河钢集团舞钢实际，利用铁鳞隧道窑生产保留的厂房和空地，建设回转窑系统。改进型回转窑工艺产线技术设备已于2019年10月在河钢舞钢实业公司投产，经多次调整和优化，至今回转窑稳定运行，每年仅年修一次。入炉含锌量达4%左右，配碳15%左右，含锌物料脱锌率达92%，含铁二次资源TFe达到62%、含锌量0.3%左右。很好的解决钢铁企业含锌固废处置困难的问题，可实现高效回收含锌产品、富含铁的二次资源，工艺简洁、运行成本低、高效率脱锌、无二次固废污染。思考与展望 1.针对钢铁企业含锌固废处置的未来趋势是：能耗低&能效高、环保达标、工艺简洁、运行成本低，投资成本低； 2.改进型回转窑亦可作为企业含油污泥、城市飞灰等固废或危废的协同处理，充分利用其中的可燃物质，但需要设计控制二噁茵排放的二次燃烧子系统等补充设施。来源：SMM

SMM上海有色网2024-04-17

SMM：含锌废料未来将持续获得政策支持次氧化锌企业出海将迎利好【SMM铅锌峰会】

统原材料钢灰出现供应紧张近年来，由于钢铁行业“去产能”以及以房地产为代表的下游行业需求疲弱的影响，我国钢铁产量保持平稳，并未出现大幅上涨的现象。而由于地产行业“V”型反弹无望，未来钢铁以至于钢灰的供应亦将保持稳定。但次氧化锌行业的产能却在扩张，导致传统的钢灰原材料供应紧张的问题。在此背景下，非传统的含金属废料以及金属综合回收利用将进一步得到推广。含锌废料产业链多重因素推动次氧化锌近年来产能增加投资资金的注入、钢厂业务向下游延伸以及工艺技术提高等多重因素推动次氧化锌产能提高。具体来看，投资资金注入方面：由于近年来房地产行业景气程度较低，部分创业及投资者将目光瞄准了政策支持、前景较好的再生资源行业。次氧化锌行业迎来了一次“投资热”。原有的次氧化锌企业近年来也纷纷通过新建产线、更新更大回转窑等方式进行扩产，带动了行业产能的整体提高。钢厂业务向下游延伸：2021年03月，国家发展改革委等10部门联合印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》，要求创新大宗固废综合利用模式，在钢铁冶金行业推广“固废不出厂”，加强全量化利用。受政策推动，许多钢铁厂开始自建回转窑处理钢灰，生产次氧化锌。工艺技术提高：随着废料处置工艺的提升，用于生产次氧化锌的含锌废料已从过去的钢灰、铜烟灰、铅锌冶炼灰扩展至炼钢污泥、冶炼厂水处理污泥、湿法冶炼浸出泥等此前完全被废弃的废料。原材料来源的扩展带动了次氧化锌产能的提高。国家政策利好合格次氧化锌产品进口由于国内钢灰等含锌原材料供应不足，加之国内次氧化锌行业竞争较为激烈，部分中国企业选择出海投资；由于钢灰等含锌原材料属于固体废物，无法出口到我国，因此这些出海企业只能在海外建设次氧化锌工厂。在海外将采购来的钢灰等原材料生产成为次氧化锌后在本土进行销售或出口至国内；目前，我国出海企业主要集中在东南亚、俄罗斯和哈萨克斯坦、赞比亚等地。在东南亚设立的企业的原材料主要为当地钢厂生产的钢灰；而在俄罗斯、哈萨克斯坦等地布局的企业除钢灰外也会使用铅锌矿、氧化锌矿石等；欧洲部分地区（如巴尔干半岛）的钢灰原材料较为便宜，但由于极为严苛的环保要求，赴欧投资存在较大风险。进口次氧化锌需严格满足相关标准（1/2）根据《关于全面禁止进口固体废物有关事项的公告》（公告2020年第53号），自2021年1月1日起，我国将禁止以任何方式进口固体废物，禁止我国境外固体废物进境倾倒、堆放、处置；由于次氧化锌是由钢灰等废料生产的富含氧化锌的混合物，由于原材料的不同氧化锌的含量可能也会有所差异，因此在进口时有可能被认定为固体废物而被海关退运。2021年开始已有多起类似案件发生；次氧化锌进口时的品名为“氧化锌富集物”（税则号：3824999980，按重量计氧化锌含量在50%及以上的混合物），产品务必需要满足《冶炼用氧化锌富集物》（YS/T 1343-2019）中的要求，避免被认定为含锌废物。中国自海外进口的次氧化锌需满足《冶炼用氧化锌富集物》（YS/T 1343-2019）中的要求：工艺来源：含锌物料经火法挥发富集加工生产的用于锌冶炼的氧化锌富集物；水分：氧化锌中的水分（质量分数）应不大于10%；外观质量：氧化锌应为粉末状，颜色应均匀，不应混入外来夹杂物；化学成分需满足上表要求。若进口货品不能满足上述标准，则会被根据《固体废物鉴别标准通则》（GB 34330—2017）和《进口货物的固体废物属性鉴别程序》被认定为固体废物被退运，同时由于违反《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》而被罚款。含锌废料综合利用展望再生行业将获政策持续支持再生资源行业有利于建设循环经济，保障基本金属供应链安全，且与“双碳”目标一致，未来将持续得到中央到地方各级政策的支持。原材料来源多元化房地产行业“V”型反弹无望，传统原材料钢灰的供应将持续保持紧张；随着工艺水平的提升，炼钢污泥、水处理污泥等非传统含锌废料的利用率将进一步提高。产业集中度低行业准入条件低；目前次氧化锌企业分布较为零散，行业集中度低。加之在政策推进下钢厂开始涉足次氧化锌生产，竞争格局进一步复杂化。企业出海迎来机遇国内原材料供应紧张、竞争加剧等原因叠加国家政策对进口次氧化锌的支持，未来我国次氧化锌企业出海将迎来利好。生产清洁化火法或湿法利用含锌废料的工艺均有造成环境污染的风险（废弃或废水）。在“环保无小事”的大背景下，次氧化锌生产的环境合规程度也将提高。来源：SMM

SMM上海有色网2024-04-17

扬州经开区28个集中开工，总投资66.16亿元

配套、民生工程等多个领域，来源：我的钢铁网

我的钢铁网2024-04-17

山东华清新材料拟建年产2万吨人造铝矾石项目

价文件审批意见的公示阶段。来源：我的钢铁网

我的钢铁网2024-04-17

霍煤鸿骏铝电公司一季度已达成5.64万吨绿电铝销售协议

实现绿电铝销售“开门红”。来源：我的钢铁网

我的钢铁网2024-04-17

South Crofty锡项目初步经济评估将于2024年第二季度交付

尔，英国和其他利益攸关方。来源：我的钢铁网

我的钢铁网2024-04-17

Mysteel午报：钢价局部上涨，黑色期货涨跌互现

我的钢铁网2024-04-17

4月17日SMM金属现货价格|铜价|铝价|铅价|锌价|锡价|镍价|钢铁|废金属|稀土|小金属|新能源|光伏

来源：SMM

SMM上海有色网2024-04-17

铝硅基微孔均质材料二期项目进入设备安装调试阶段

两期进行，一期已建设完成。来源：我的钢铁网

我的钢铁网2024-04-17

印度：2023/24榨季截至4月15日，印度累计产糖3109.3万吨

加33吨，涨幅3.12%。来源：我的钢铁网

我的钢铁网2024-04-17

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