不锈钢粉尘回收窍门多

现在我们每家厨房都有不锈钢炊具，第一眼看到不锈钢粉尘回收，应该联想到是积落在不锈钢用器上的灰尘吧，灰尘还需要回收吗？回收它用来做什么，想必大家心中的疑问应该不少，那接下来小编为大家解惑。

一、 不锈钢粉尘的物理化学特性

每个种类的不锈钢粉尘的物理化学特性不一，下面介绍比较常见的不锈钢粉尘的特性。

以研究的太钢电炉（EAF）粉尘、AOD粉尘为例，其化学成分如表1所示。由表1可知，EAF粉尘、AOD粉尘中的镍、铬及铁等回收价值高的元素含量高，EAF粉尘、AOD粉尘中Fe2O3的质量分数分别为57.00％、51.54％，Cr2O3的质量分数分别为13.80％、15.19％，NiO的质量分数分别为3.44％、3.48％，由此可见，EAF粉尘、AOD粉尘具有较高的回收价值。EAF粉尘中的Cr2O3、NiO含量较AOD粉尘的低，而Fe2O3含量较高，这是因EAF炉为粗炼工序，较AOD炉而言，钢水中Cr、Ni合金元素含量较低，Fe元素含量较高；EAF粉尘中含0.76％（质量分数）的ZnO，这与EAF炉冶炼采用的废钢质量有关。

表1 太钢EAF粉尘、AOD粉尘主要成分（质量分数）

将EAF粉尘、AOD粉尘分别进行了4组筛分实验。实验时将粉尘置于筛分机顶部，经筛分后得出不同粒径间粉尘质量分布的相对量见表3。

表2 太钢EAF粉尘、AOD粉尘粒度分布（质量分数）

从表2可知，不锈钢粉尘粒度细小，粒度小于0.15mm比例达80%以上，尤其EAF粉尘，小于0.15mm的比例达90%以上。

图 AOD炉

二、不锈钢粉尘回收工艺介绍

目前国外不锈钢粉尘回收处理的技术较为成熟，相当一部分工艺已用于工业化生产，较具代表性的有美国的Inmetco工艺、Fastmet工艺、日本的STAR工艺、瑞典的等离子工艺以及中南大学与加拿大Mc Gll大学合作开发的一步直接还原法。若按回收装置进行分类，可将其分为环形转底炉技术、等离子炉技术、竖炉法以及电炉法。

（1）环形转底炉法

环形转底炉的设计理念源于轧钢厂的环形加热炉，起初主要用于非高炉炼铁领域，后经工艺延伸也用于钢厂废气废物的处理。其基本原理与煤基直接还原生产海绵铁类似，采用内配碳球团在高温下将粉尘中的Fe等有价元素还原成金属，生产高金属化率的海绵铁或直接还原铁(DIR)。过程主要化学反应有：

CO+ Fe3O4= Fe2O3+ CO2

CO+ Fe2O3= 2FeO+ CO2

CO+ FeO= Fe+ CO2

C+ CO2= 2CO

MxOy+ yCO= xM+ yCO2

式中：M代表金属Ni、Cr、Zn。

Inmetco工艺具体工艺过程可分为：原料的获得、预处理、混合和造球；直接还原；熔炼和最终还原。Fastmet/Fastmelt工艺该工艺的产生源于用环形转底炉生产海绵铁的想法，海绵铁的生产一般有2种方法，即气基直接还原法和煤基直接还原法。与Inmetco工艺一开始就着眼于钢铁厂废物的回收不同，Fastmet工艺是由海绵铁的生产工艺发展而来，但其基本装置及工艺流程与Inmetco法非常相似，即以环形转底炉为核心，配有原料预处理和混料系统、造球和干燥设备、热压块设备及除尘设备。

（2）竖炉法

竖炉直接还原是气基直接还原的主要形式，其典型代表是Midrex法。该法以天然气经催化裂解后得到的气体(主要成分H2、CO)为还原剂，在800～900℃还原团块得到海绵铁。其基本装置是一个内设流化床的鼓风竖炉，炉子两侧沿垂直方向各有一对风口，分别用于喷吹原料和燃料，还原剂焦炭通过炉顶加入，并在下降过程中逐渐熔化形成流态床。该装置在工艺中发挥了相当重要的作用，对还原象铬矿这种难还原物料非常有效，因此金属(包括铁、镍、铬)的回收率很高。

（3）等离子炉法

该工艺的主要装置是一个内设焦炭填充床且安有等离子发生器的竖炉，基本原理是利用等离子体的电热转化功能在炉内产生极高的温度(1500℃)，从而使粉尘中的金属氧化物迅速还原并生成蒸汽排出。该法的主要优点是金属铁、镍、铬的回收率高且生产过程清洁无污染，在回收含有大量锌、铅的废物时，其回收率可达96%，在处理不锈钢粉尘时，几乎可回收全部的铬、镍、铁；但也存在电能和电极消耗大，炉体耐火材料损毁严重，以及生产过程噪音大的缺点。该工艺主要有瑞典的Scan Dust AB公司使用，至今已有几十年的生产经验，但工艺的推广有限，在其他地区用的较少。

（4）电炉法

国内 道的中南大学与加拿大的Mc Gll大学联合开发了一种被称为一步还原法的直接还原工艺，该工艺的特点是将不锈钢粉尘造球后直接加入用于冶炼不锈钢的电弧炉或转炉中，从而将粉尘中的有价金属直接回收到不锈钢中。先前由于电弧炉冶炼的环境复杂，影响因素较多，导致部分金属的回收存在很大困难，该法被认为不可行。该工艺于2000年在加拿大完成了实验室及半工业化试验，并实现了工业化应用，但该工艺没有在国内应用。该工艺的优点是流程短，投资少，在原有冶炼设备的基础上几乎不需另加设备即可完成粉尘的回收。缺点是操作难度大，炉渣成分不易控制，主要金属回收率波动大。

三、不锈钢粉尘回收利用建议

根据对不锈钢粉尘化学物理特性研究表明，不锈钢除尘灰中铬、镍及铁含量很高，且均以氧化物形式存在，其余组分主要是 SiO2、CaO、MgO 等渣相组分。从经济、适用、环保角度考虑，建议采用以焦炭为还原剂的高富氧竖炉冶炼工艺提取并回收不锈钢粉尘中的镍、铬及铁等资源。利用工艺为：(1)对不锈钢粉尘进行含碳化造块，按照铬、镍及铁氧化物中氧与碳的摩尔比为1.1进行配碳造块；(2)利用富氧竖炉以不锈钢粉尘造块为原料，焦炭为燃料，冶炼出铬的质量分数为10％、镍的质量分数为3％的生铁；(3)将冶炼出的含铬镍生铁作为炼钢原料返回不锈钢冶炼利用，可实现不锈钢粉尘的短流程、高效率、低成本资源化利用。

结语

不锈钢粉尘中镍、铬及铁等贵重金属含量较高，主要以氧化物形式存在，具有可观的回收价值。不锈钢冶炼粉尘的主要物相有铬铁尖晶石、磁铁矿、石英、钙镁橄榄石及石灰等。 在粉尘的回收处理方面开发了不少工艺，且多数进行了工业化应用，其工艺大多由直接还原炼铁中海绵铁的生产工艺发展而来。这对于资源的合理利用非常有效。

参考文献

1. 彭兵，彭及．不锈钢电弧炉粉尘的物理化学特性及形成机理探讨［J］．北方工业大学学 ，2003，15（1）：34．.
2. 国军，范巍，徐之浩，等.不锈钢厂烟尘中铬及其他元素的分布规律[J].过程工程学 ，2010, 10(s1): 68?71..
3. 葛新锋，徐安军，贺东风，汪红兵，田乃媛. 我国不锈钢粉尘回收工艺的选择研究［J］．北方工业大学学 ，2011，27（5）：72-
4. 唐恩，周强，秦涔.转底炉处理含铁原料的直接还原技术[J].炼铁,2008,27(6):57-60..