项目背景
近年来，由于钢铁业的快速发展，钢铁企业面临严峻的节能减排以及环保生存压力，各个钢厂都在大力整治环保。在固废方面，有一种含铁含碳但含有色金属锌铅等有害元素的高炉瓦斯灰（布袋灰），含钾钠碱金属有害元素的烧结电除尘灰，为了避免钾钠锌铅等有害元素循环富集而必须外排，即：需要外卖或处理，堆存粉尘飞扬，外卖得用罐车运输。有色金属锌铅等元素，虽然对高炉而言是有害的，但是，对有色冶炼来说却是有用的，有些里面还含有铟或铋等稀有金属，不回收就是铁锌铅等资源的浪费。显而易见，如果能实现钢铁+瓦斯灰，将这些既含铁又含锌固废，在庞大的钢铁企业的大型高炉上进行处理，那么在有色行业小型设备上看似很难的事，但在遍布全国的大量的大中型高炉上可能就是一个比较容易实现的事。这正是本专利项目的出发点和着力点。
当前处理这类固废大钢厂瓦斯灰大多高铁低锌，象宝钢莱钢这样有实力的大钢厂采用转底炉来消化这类废料，投资几个亿，运行成本高，球团强度较差，S、P仍然存在；南方部分钢厂瓦斯灰属高锌低铁，锌在 8～10％以上，对瓦斯灰采用回转窑传统工艺处理，能耗和运行成本都较高；沿海大部分钢厂瓦斯灰锌低，更是简单外卖。大量瓦斯灰简单处理后或回到钢厂，或卖给水泥厂，造成了铁和锌等资源浪费，大量固废外排面临较大的环保压力。钢铁和有色两个行业各自都为瓦斯灰处理作了大量的研究开发，但都往往不是合作开发工艺，而是各自在本行业内开发。业内比较引以自豪的是回转窑火法富集，这些遍布全国的回转窑处理厂，它们将钢铁厂瓦斯灰运到一个集中的地方进行处理，这些厂对锌要求不能低于 8~10%，否则成本难支不赚钱，近年来，因瓦斯灰锌不断降低，采用回转窑处理瓦斯灰已越来越少，需要寻找一种更经济更有效的处理方法，很显然，如果高炉自已产生的瓦斯灰能就近自已处理消化掉，将是最便捷最经济有效的办法，本专利就是基于这种想法，在一座 820 高炉上将高炉瓦斯灰压成的球，在高炉炉外的出铁主沟进行熔融还原处理，取得了增加铁产量降低成本的好效果。本专利在选配料、制球、加入、收烟、防烟尘外泄、烟尘铁粉与锌氧粉分离提级等环节具有独到和创新性，己形成一套整体技术工艺。
2现状
炼铁高炉炉顶吹出的粉尘一般达到吨铁 15 公斤左右，其中重力除尘灰（粗粉）含锌 1~3%以上，布袋除尘灰（细粉）含锌较高，视各厂所用铁粉不同而差别很大，控制较好的锌在 5%以下，有些在 6~10%水平，回用重力灰和部分布袋灰到烧结生产，造成锌不断循环富集，则会大大高于应有控制水平，造成高炉风口淌锌，风口顶起变形、上翘，堵塞煤气支管，更为严重造成炉墙结厚结瘤，破坏高炉顺行、燃料消耗增加，高炉寿命缩短，给生产带来危害。正因如此，炼铁工作者只有在系统中开一个口，外排布袋除尘灰（或瓦斯泥），以防止锌等有害元素循环富集，通常将高炉布袋除尘灰外排，重力除尘灰配入烧结使用。因为含锌的缘故，含锌 8～10%以上的瓦斯灰（布袋灰）有人收购去进行提锌，含量低的只有卖给水泥厂部分消化，或丢弃造成扬尘，或建大型设备进行集中处理，比如转底炉（大钢厂投资大）、回转窑、竖炉进行提锌，质量好的球可作为半直接还原铁半成品，但大多对回转窑生产线将排出的球磨再磁选得到铁精粉，民间小厂大多直接将渣外卖。这种工艺无疑投资大、消耗高、处理成本高。南方铁矿因大多伴生铅锌矿，因而锌的影响更大，也是高炉冶炼一个较为突出的环保问题。不进行有效处理，就是一个浪费，采用好的办法，回收铁和锌，就是变废为宝，可以创造可观的经济效益。
本项目对瓦斯灰中锌高低没有过高要求，适合回转窑使用不上的含锌在 8～10%及以下的瓦斯布袋灰处理，将布袋瓦斯灰中的铁和锌等有用金属全部得到了利用。瓦斯灰铁锌碳更高，其提铁提锌效益会更大。
3钢铁企业为解决含有色金属有害元素废弃物的方法
转底炉工艺----大高炉对入炉原料锌要求高，大钢厂处理低锌高铁瓦斯灰（布袋灰），制球（需外加铁精粉以提高铁品位）、转底炉高温火法、布袋收集提锌，同时生产半直接还原铁用于高炉，投资大，成本高，主要目的是为了消减钢厂自身产生的瓦斯灰等除尘灰固废，解决环保问题和获得一定政策奖励（宝钢、沙钢、马钢、日钢、莱钢等大型钢厂）（事实上，由于半直接还原铁强度较差，不太适于高炉使用）。
回转窑工艺----处理高锌低铁瓦斯灰，回转窑高温火法、布袋收集提锌再加工，对渣进行球磨磁选（或堆存或廉价直接外卖），生产铁精粉用于烧结，烧结矿入高炉冶炼，选后残渣卖给水泥厂或丢弃。（新钢、涟钢、昆钢、酒钢、邯钢、云南的红河鑫联工贸、云南祥云县飞龙公司等三产或非钢企业处理厂）。
竖炉法------类似于一个小高炉，也直接出铁水，需加部分废钢（山西太钢）
一步快速高温铁浴熔融还原直接全处理（目前公认最好的方法－－高温熔池熔融还原，但传统工艺通常投入大成本高企）----制球、不是投入大量资金建一座大型高温熔融还原炉，而是利用高炉出铁场生产现场高温出铁沟（熔池温度高达 1460~1550 度）现有工艺和改造现有布袋收集系统提铁提锌再分选。
一步快速高温熔融还原全处理，没有转底炉和回转窑之类投资大、能耗高、运行维护成本高的大型设备，没有再建费电的鼓风机和引风机设备，烟气挥发，利用现场现有布袋收尘系统进行改造后予以收集提级，原料中的氧化铁直接还原变成铁水、原料中铁之外的渣直接变成熔渣被直接冲成高炉水渣而外卖，因而不留尾巴无外排全部得到了处理，将真正最大限度地做到节能减排环保，降本增效。
4钢铁企业高炉瓦斯灰处理现状目前，在南方一些高炉瓦斯灰含锌在 8~10％以上的钢铁企业，比如江西新钢和湖南涟钢，采用回转窑技术对炼铁高炉产生的瓦斯灰（布袋灰）进行集中处理，以回收锌、铟以及少量其它有色金属，投资大、运行成本高，生产一吨粗锌灰单加工成本就在 1800～2000 元以上，排出的窑渣经球磨磁选得到的铁精粉给烧结使用。一些大型钢厂，苦于瓦斯灰量大无法处理，采用转底炉来处理这类废料，但也只是去除了锌铅等，半还原球仍含S、P，且球团强度较差，炼钢和高炉都不想用，一些钢厂因锌偏低，无法采用回转窑处理，也无力建转底炉，均是外卖给外部企业或个人，或不知去向。简单处理对资源是一种浪费。寻找一种经济可行办法进行处理很有必要。
基于此，提出了一种工艺路线最优，投资最省、运行成本最低，效益最高的借船出海的整体解决方案
----铁浴熔融还原全处理工艺，并已在一座 800 立方级高炉进行了小试、中试到正规生产，并取得了实际生产经验，希望此技术能在一个大钢厂的一座 1000～3000 立方级大高炉率先得到应用推广。
传统回转窑工艺：
各种固废+煤或焦粉、添加剂等配料→长近 36~40 米大园筒回转窑火法处理→烟气烟尘沉降→烟气布袋除尘器过滤收集锌灰等→再加工分选→回转窑排出的夹生铁渣进行球磨成细粉→磁选得到铁精粉。
产品：含氧化锌等粉末，转入下工序加工、湿法分选其中的有用金属；磁选铁精粉送烧结厂烧结成烧结矿进高炉冶炼变成铁水。
铁浴熔融还原全处理工艺：
各种固废、添加剂助剂等配料→调湿混匀→压球→烘干或不烘干自然干燥→高炉作业区内利用现有高炉出铁主沟高温熔池进行处理→锌等有色金属烟气，改造利用现有布袋除尘器过滤收集锌等烟灰、分离、提级→再加工分选→金属铁水和渣。
产品：含氧化锌等粉末，转入下工序加工、湿法分选其中的有用金属；金属铁水直接进入铁水沟中铁水运往炼钢冶炼，渣直接进入铁水沟中的熔渣与高炉渣一起被高压水冲成水渣一块外卖给水泥厂。
5熔池熔融还原全处理工艺与传统回转窑工艺不同点1、全处理工艺无大型转底炉、回转窑等处理设备（烧煤粉和回转窑运转的费用很高），高铁低锌和低铁高锌的废料都能处理，以高铁中锌瓦斯灰最佳。
2、无费电的鼓风机和引风机，完全利用现有炼铁工艺炉前铁水沟进行处理，烟气和锌粉收集亦主要利用现有设备（风机和大布袋除尘设施）改造回收。
3、铁元素无需球磨磁选，经处理得到的不是铁精粉，而是金属铁水，直接进入铁水供炼钢冶炼，没有外排废渣而直接是水渣产品。
4、由于没有这些大型运转设备，故不仅投资少，运行费用低，而且日常设备维护省了，操作和维护人员少了，管理也简单了，管理成本也低了，这点非常重要。
5、压球生产线是一次性投入，而高炉作业区现场的改造投资是分高炉，分步进行投资，投资分散分步走，但所投资改造不是运转设备，日常运行和维护费用相对较低，只要采取相应的技术措施，加强日常管理和维护，其日常更新费用是可控的。
6、铁锌铟等有价值元素回收比回转窑回收更先进，回收效率更高，回转窑铁元素只能球磨磁选回收，球磨磁选不仅耗电耗球，经处理磁选铁精粉只能达到 65%左右铁元素回收率，铁精粉还得烧结再入高炉冶炼，高炉还得消耗焦炭才能变成铁水，而本工艺直接还原成金属铁水，直接供炼钢冶炼。超高温助剂催化下，灰球反应速度快、铁还原彻底、锌铅铟等元素的挥发率较高，比回转窑又快又好，同时没有外排废渣，而直接进入高炉水渣，又增加了水渣产量，水渣是一种正规产品，一同外销。
以上对比可以肯定，本工艺其投资和总的运行成本，现有传统工艺是无法比拟的，铁锌铅铟等回收效率更高，铁水有一定脱硅，对后道工序转炉生产也有利。
6对钢厂生产的有利点
1、1000～3000 级高炉情况
如以 2500 级高炉为例，进行推广，一座高炉三条主沟一年处理瓦斯灰量预计可以达到 2万多吨，2500 大高炉比已经实施的800立方级高炉具有非常好的实施条件，关键是有规模有量，连续性强（出一次铁 1.5 小时以上）。如在钢厂高炉上进行项目的实施，对钢厂节能降本有利，是一项消减环保利于环保节能减排的鼓励项目，能实现企业、投资方和社会各方的双赢、多赢。
2、项目对生产的有利点
熔池熔融还原是最有效和最好的处理瓦斯灰等固废的生产工艺，但单独建炉，能耗相当高，如利用高炉出铁沟这个现成的高温熔池，不失为一个好方法，起到了四两拨千斤的效果，其综合效果远超目前普遍使用的回转窑处理生产工艺（锌低于8%以下，回转窑传统工艺处理，基本无效益，如使用瓦斯灰含铁高，容易窑内结圈，采用转底炉处理，但投资过大，小厂不会采用），对企业的节能降耗降成本有利。不仅如此，它给企业生产也带来很多益处。
1、高炉自身产生的布袋瓦斯灰高炉自身处理消化，将极大地消减高炉产生的大量布袋瓦斯灰固废，不用再为了瓦斯灰锌低时无人要买，公路运输整治或年关等其它情况下无处外卖时而发愁，对企业生产和节能环保有利。
2、可以高效地回收瓦斯灰中的铁，提高了高炉铁产量和高炉利用系数，高炉入炉原料钾、钠、锌降低，有利降低燃料比，提高了资源的利用，尤其是避免了铁元素的白白浪费，降低了综合成本。
3、瓦斯灰锌达不到外销标准，处理厂家不收，要不丢弃，要不被迫回用部分布袋灰到烧结生产，造成锌不断循环富集，则会大大高于应有控制水平，造成高炉风口淌锌，风口顶起变形、上翘，堵塞煤气支管，更为严重造成炉墙结厚结瘤，破坏高炉顺行、高炉寿命缩短，无疑还造成燃料消耗增加，给生产带来危害。采用这一技术，炼铁生产大系统中有了一个锌的出处，锌等有害有色金属能够被清理出这个循环系统，这样一来，长期困扰炼铁高炉锌循环富集危害高炉生产问题有望得到解决，甚至还可以在一定程度上可放宽对含锌偏高国内矿采购的限制，降低采购成本，转炉加废钢也可放宽对锌的限制。
４、由于处理时铁水产生了部分脱硅反应，铁水的脱硅可减少炼钢吹炼时产生的渣量，并且，铁水硅的降低也有利于后续转炉脱磷的进行。
5、铁口区全封闭，并对收尘方式进行全面改进优化，实现了无外泄烟尘，无环保顾虑、减少了野风的大量吸入，有利降低电耗。
