摘要：含锌冶金尘泥是钢铁工业产生的主要固体废弃物之一，对含锌尘泥进行脱锌处理并回收有价资源，是实现钢铁工业绿色、循环发展的关键环节。目前，回转窑法在含锌尘泥处理中应用较多，但在处理过程中也存在一些不足。本文详述回转窑法处理含锌冶金尘泥工艺流程及原理等，分析存在的问题，提出针对性的洁净生产工艺。

　　关键词：含锌冶金尘泥；回转窑法；洁净生产工艺

　　含锌冶金尘泥主要来源于钢铁冶炼过程中的高炉瓦斯灰（泥）、转炉灰、电炉灰等，这些尘泥富含铁、碳等有价元素，具有巨大的回收价值，但同时也因含有较高浓度的锌、铅、碱金属等有害元素而成为环境隐患。若不能妥善处理，锌在高炉冶炼中循环富集，会引发“结瘤”事故，严重影响高炉顺行与寿命。在众多处理工艺中，回转窑法因其处理量大、适应性强、技术相对成熟等优点，已成为当前应用最广泛的锌尘泥资源化技术之一。近年来，国内许多钢铁企业，如石横特钢集团，已成功应用此技术，实现了资源的深度利用和良好的环境社会效益。

　　1回转窑法处理含锌冶金尘泥概述

　　利用回转窑从冶金除尘灰中回收氧化锌，是一项兼具环保价值与经济效益的资源综合利用技术。它不仅能有效消除粉尘和锌对钢铁生产系统的危害，还能“变废为宝”生产有价产品。该技术的核心原理是，在高温（通常1100℃~1300℃)、还原性气氛下，使除尘灰中的锌化合物还原挥发为锌蒸汽，随后在烟气中被氧化成固态氧化锌，并通过收尘系统收集。该技术的应用过程中，涉及到一些关键要点，主要包括如下。①原料预处理。将冶金除尘灰（高炉灰、转炉灰等）与还原剂（焦粉、无烟煤）、黏结剂及有时添加的助熔剂（石灰）按比例混合。为提高窑内反应效率，常会将混合料进行造球或制块。②回转窑工艺。制备好的生球或混合料从窑尾进入，在窑体转动下缓慢向前运动，依次经历干燥预热、还原挥发等阶段，锌等有价金属在此过程中被提取出来。③产物收集。富含锌蒸汽的烟气进入后续冷却、收尘系统（如布袋除尘器），收集得到次氧化锌产品。挥发后的残余物形成窑渣，可作为建材原料或返回钢铁冶炼流程利用。

　　2回转窑法处理冶金含锌尘泥过程中存在的问题

　　2.1回转窑结构

　　回转窑处理能够实现锌、铁元素的有效分离与回收，兼具“废弃物处理”与“资源再生”的双重属性，符合循环经济的要求。

　　回转窑在处理固体废弃物方面具有的独特优势，包括良好的物料翻动与传热传质效果，能够处理成分复杂、波动大的物料，这使其特别适合处理来源多样的钢铁企业含锌尘泥。

　　2.2工艺流程与应用优势

　　首先，资源循环与环保方面，该技术实现了冶金固废的无害化与资源化，减轻了锌对高炉的危害（避免结瘤），并减少了固体废弃物的堆存。其次，能够获得显著的经济效益显著。该技术的应用过程中，将原本需付费处理的除尘灰转化为具有市场价值的次氧化锌产品，创造新的收益点。再次，原料适应性强，能够处理各类含锌冶金粉尘，包括高炉灰、炼钢污泥、电炉灰等。此外，该技术成熟可靠，作为传统工艺，运行稳定，易于掌握和管理。

　　2.3存在的问题

　　2.3.1有害蒸汽和烟气

　　在采用回转窑工艺处理含锌冶金尘泥时，从窑头排出的高温窑渣会直接坠入渣池进行急冷处理。这一过程虽然能快速冷却窑渣，但也伴随着显著的环境排放问题。炽热的窑渣温度极高，通常超过900℃,当其与冷却水接触的瞬间，会因剧烈的热交换产生大量白色蒸汽。这些蒸汽并非纯净的水蒸气，其中混杂了从窑渣中释放出的硫化物等气态污染物，它们逸散到周边大气中，会对环境形成污染冲击。此外，回转窑窑头部位的集尘设计通常采用半密封罩形式。这种结构在实际运行中难以实现气体的完全密闭收集，会导致部分携带粉尘的烟气从缝隙处无组织外溢，进一步加剧了生产区域及周边环境的空气质量压力。

　　2.3.2扬尘污染

　　在处理含锌冶金尘泥的回转窑工艺中，物料粉尘因其极为细微的物理特性，极易飘散形成扬尘，对周边环境带来污染影响。在物料输送阶段，采用自卸车将收集的含锌除尘灰运往配料车间时，由于车辆移动及物料装卸，会引发部分粉尘向空气中扩散。进入配料车间后，作业人员通常使用铲车对除尘灰进行加水并翻混，旨在抑制粉尘产生。然而，在这一湿化与搅拌过程中，仍难以完全避免局部扬尘的形成，导致车间内外环境受到污染。另一方面，由回转窑沉降室所收集的除尘灰，由于其中氧化锌含量未达到工艺回收标准，需要重新进入生产流程。操作上一般借助刮板输送机将其送回配料库，按比例掺入原始物料中，再次送入回转窑进行处理。这类返灰在配料环节中经历翻动、混合等机械作用时，同样会诱发粉尘的二次飞扬，进一步加剧周边区域的空气污染。从运输、配料混合到返灰回用全过程，均存在不同程度的扬尘排放问题。

　　2.3.3氧化锌灰二次扬尘

　　在采用回转窑工艺对含锌冶金尘泥进行处理的流程中，表冷器与布袋除尘器是回收产物的关键设备。它们所捕集的高含锌粉尘，主要成分为氧化锌，这些细小的颗粒物被集中输送并贮存在专用的灰仓内。出于外运或储存的需要，仓内的氧化锌粉需进行包装作业。目前常见的做法是通过灰仓底部的卸灰阀，将粉末物料排放至一吨容量的集装袋（俗称吨包袋）中。然而，这一包装环节多数仍依赖于人工操作或存在较多人为干预。当轻细的氧化锌粉从阀口高速落入敞开的吨包袋时，会携带大量空气，并因剧烈的扰动在袋口形成向上的反冲气流。此时，比重极轻的氧化锌颗粒极易逸散到周围空气中，形成明显的二次扬尘。这些无组织排放的粉尘不仅造成物料的直接损失，更会对作业区域及下风向环境造成持续的颗粒物污染，影响空气质量与人员健康。

　　2.3.4窑内结圈与运行稳定性问题

　　回转窑在处理高锌冶金尘泥过程中，由于其原料成分复杂、碱金属、氯硫含量波动，容易在窑内高温带（1100℃~1250℃)形成低熔点共熔物，K2O-ZnO-Fe2O3-Cl体系，导致窑壁附着物持续累积，最终形成致密结圈。结圈不仅缩小有效通径，阻碍物料顺畅流动，还改变窑内热场分布，造成局部过热，严重影响锌挥发效率；严重时需要停窑清圈，导致非计划停机频次增加，大幅度降低系统作业率；此外，结圈脱落过程可能引发窑内瞬时压力波动、物料塌落，严重威胁设备安全性。该问题主要原因是原料预处理阶段对有害元素（Cl-、K+、Na+）未实施有效脱除，且窑内温度—气氛—物料停留时间三者协同控制精度不足，亟须从源头控制、过程调控两方面进行同步优化。

　　3解决措施

　　3.1尾渣冷却、破碎工艺

　　运用回转窑技术实现含锌冶金尘泥清洁处理的生产线上，对高温窑渣的后续冷却与资源化处理是保障整体环保与能效的关键环节。当灼热的窑渣自回转窑窑头卸出时，其温度通常维持在约900℃的高位。为有效控制这一环节的粉尘逸散并回收热能，工艺上可采用全封闭式溜管将熔融态渣料直接导入单筒冷却机内。与之配套，回转窑窑头部分采用密闭设计，使该区域内部维持稳定的负压环境，从而有效抑制烟尘的无组织外溢。在冷却阶段，安装于单筒冷却机进料端的鼓风机持续送入常温空气。这股冷风流经高温渣料表面时充分进行热交换，吸收大量热量后转变为高温气体。随后，位于回转窑系统尾端的风机将这些已被加热的气流重新抽入窑体内，作为助燃风或预热气体回用。这一设计不仅使冷却机与回转窑内部均保持负压状态，杜绝了烟尘外泄，更实现了窑渣所携带高温热量的高效回收，同时满足了严格的环保排放标准。经过单筒冷却机处理后的窑渣，温度可降至180℃以下。这些固体物料通过斗式提升机输送至颚式破碎机进行初级破碎。破碎后的渣料进入振动筛分工序，在此按粒度进行分级，直径小于8mm的细颗粒被直接送往汇总仓贮存；而尺寸大于8mm的筛上物则需进入下一阶段的锥式破碎机，进行二次破碎以达到合格粒度，之后再输送至汇总仓。在汇总仓下方，设置有转运皮带机，负责将全部处理合格、粒度适宜的窑渣稳定地输送至烧结生产系统，作为烧结工序的原料之一，实现固体废物的资源化循环。为全面控制各工序的粉尘产生，在所有物料转接、破碎及筛分等易产尘点位，均安装了密封式集气除尘罩。这些除尘罩通过管网系统共同连接至一台集中的单体除尘设备，确保生产过程中产生的粉尘被有效捕集与净化，保障了整个后端处理流程的清洁与环保。

　　3.2除尘灰配料及上料工艺

　　对于粉状含锌干灰，首先通过吸排罐车以气力输送方式将其注入专用干灰仓。灰仓顶部装有仓顶除尘器，可在进料过程中及时排除仓内气体并捕集粉尘，确保卸灰作业无扬尘外泄。干灰仓底部设有星型卸灰阀，该阀门将物料精确排放至完全密闭的管式皮带秤上。在双螺旋加湿搅拌机内，含锌干灰与其他原料在加水条件下被充分搅拌混合。这一加湿过程使原本干燥的粉尘转变为含水量约15%的湿润尘泥，其物理状态由易飞扬的粉末变为不易产生粉尘的潮湿团块。存储仓下方的拖拉皮带秤按工艺要求将定量焦炭粒送入同一台双螺旋混料机。在双螺旋混料机内，含铁污泥与焦炭粒被充分混合均匀，完成配碳工艺。混合后的物料通过最后一段皮带输送机被送入回转窑，参与后续的煅烧过程。

　　为了保障配料精度，系统积极引入在线水分、成分反馈控制机制，并利用安装在混料机出口的微波水分仪，实时监测混合料含水率，数据联动调节加水阀门开度，控制水分波动控制在±0.5%以内；X射线荧光（XRF）在线分析仪同步检测混合料中锌、铁、碳含量，动态修正焦炭与除尘灰配比，维持还原剂碳当量在理论值的1.05倍～1.15倍区间，避免还原不足或过量导致的锌回收率下降或窑内结圈风险。整个上料流程在负压密闭环境中运行，各转运节点设置微负压抽风，气流经过高效覆膜滤袋除尘后回用，实现物料输送全过程无组织排放趋零化，大幅度提高系统环保性能。

　　3.3返灰处理与氧化锌灰收集工艺

　　在回转窑沉降室下方，安装了全封闭结构的刮板输送设备。该输送机负责将沉降室收集的含锌返灰连续稳定地输送至一台新增设的配水搅拌装置中。在搅拌机内，返灰与定量添加的水份充分混合，加水量被精确调控在12%～15%之间。这一配比旨在使原本干燥的粉状物料转变为湿润均匀的团状体，从而彻底抑制其在后续处理中产生扬尘。完成加水搅拌的湿润返灰，随后通过一台斗式提升机被转运至上料皮带机。皮带机则将这批已处理的物料平稳输送至回转窑进料端，重新投入窑内进行高温煅烧。这一系列改进措施，使得沉降室返灰从收集、加湿到回窑处理的整个流程均处于有效的密封或湿法抑尘状态之下，实现了该股物料的清洁化闭环管理，同时杜绝了粉尘外逸现象。对于表冷器及布袋除尘器捕集的高品位氧化锌粉，其收集与包装方式也进行了升级。这些合格产品通过另一套密封刮板输送系统，被送入专用的氧化锌储灰仓。在灰仓下方，安装了自动化吨袋包装机。当需要包装时，氧化锌粉通过密闭管路进入装袋机，完成精确计量与自动灌装。包装机的落料口处设有专用的集气除尘罩，该罩与一台独立的单体除尘器相连，可即时抽吸并净化灌装过程中可能逸出的微量粉尘。

　　3.4系统集成优化和智能监控升级

　　针对回转窑系统存在的多环节粉尘逸散、热能利用不充分、运行稳定性不足等问题，工作人员应进一步推动工艺—装备—控制三位一体的系统集成优化。在工艺层面，构建“干法进料—湿法抑尘—密闭转运—热能梯级回收”全链条闭环体系，将窑头渣冷却热风全部回用为窑内助燃风，大幅度提高热效率；在装备层面，关键产尘点（如返灰刮板机、氧化锌包装口）全面采用负压密封+高效滤筒除尘组合技术，排放浓度控制在10mg/m3以下，优于《大气污染物综合排放标准》限值。同步推广吨袋自动包装与气力输送替代人工卸灰，从源头消除二次扬尘风险。

　　在智能化层面，合理布设基于工业物联网（IIoT）的全流程监控平台，集成窑温分布、烟气成分、窑电流、渣温等200+实时参数，构建健全的窑况健康度评估模型。通过LSTM神经网络对结圈趋势进行早期预警，提前72小时识别异常附着风险；结合数字孪生技术，动态优化窑速、给料量与配风比例，维持最佳还原窗口。例如，该智能系统已经在某钢厂示范线应用，实现非计划停机减少40%，次氧化锌氧化锌品位稳定在50%±2%，粉尘无组织排放下降90%，为含锌尘泥清洁高效资源化提供可复制的技术模式。

　　4总结与展望

　　总体来看，利用回转窑从冶金除尘灰中回收氧化锌可以获得良好的效果。当然，回转窑工艺技术也面临一些挑战。首先，能耗较高。火法冶炼需要维持高温，燃料（煤、煤气）消耗量大，是主要成本构成之一。其次，在产品附加值方面，直接产出的次氧化锌纯度通常为45%～55%，若想提升至更高等级的氧化锌，需要后续复杂的湿法冶金或二次焙烧提纯工序，增加了投资和运营成本。另外，该技术的应用过程中也需要面临一定的环境管理压力。对烟气净化和收尘系统的要求高，需确保重金属和二氧化硫等污染物达标排放。

　　为了进一步提升该技术的竞争力和可持续性。首先，积极进行系统集成与优化。通过优化操作参数（如精确控制温度、配料比例）、改进窑型设计（如采用长窑、优化燃烧器）以及强化余热回收（例如利用窑尾废气预热物料或烘干产品）来降低单位产品能耗。其次，产品高值化发展。努力开发将次氧化锌直接生产为等级氧化锌、纳米氧化锌等高附加值产品的短流程、低成本联产工艺。例如，有的专利技术通过多段回转窑与湿法工序结合，可生产出符合国家标准的等级氧化锌产品，锌回收率超96%。另外，提升过程的绿色化水平。注重碳减排，例如有专利技术探索回收工艺过程中产生的二氧化碳用于再生碳酸氢铵，作为浸取剂循环使用。德国的Waelz回转窑工艺专利通过利用窑内铁氧化物的反应热，据称可降低40%的二氧化碳排放。