不锈钢粉尘碳热还原产物金属颗粒形貌和尺寸

陈孝琦，郑立春，何淑雅，姜周华，，谷洁美

（1.东北大学 冶金学院，沈阳 110819；2.东北大学沈抚工业技术研究院，沈抚改革创新示范区 113122）

不锈钢冶炼过程中，由于金属和炉渣的喷溅，以及高温下低沸点元素的挥发，会产生大量的不锈钢粉尘，约占不锈钢装炉量的3%［1-2］.粗略估计，近几年我国不锈钢粉尘年产量约为90万t.不锈钢粉尘粒度很细，从小于1μm到几十μm不等［3］，大颗粒是由细颗粒团聚而来［4］.不锈钢粉尘中含有大量的 Fe，Cr，Ni，Zn等有价金属，以及微量的Pb，Cd等元素，这些金属元素主要以复杂氧化物形式存在［3，5］.除此之外，不锈钢粉尘还含有很高的CaO，以及少量的 SiO2，MgO，Al2O3等.1988年美国环保局通过毒性浸出试验，发现Zn，Cr，Pb，Cd等多种重金属元素超标，因此将不锈钢粉尘列为有毒废弃物，禁止直接填埋和弃置，以免对环境和人类造成危害［6］.

Cr，Ni金属是国家战略资源，所以回收不锈钢粉尘中的Fe，Cr，Ni等有价金属非常有必要.鉴于此，国内外对不锈钢粉尘中有价金属的回收做了大量研究.基于回转窑、转底炉、竖炉、电弧炉等，国外开发出了多个比较成熟的还原工艺，如美国的Inmetco工艺［7］、Fastmet/Fastmelt工艺［8］及 DryIron工艺［9］、日本的 STAR工艺［10］和 ITmk3工艺［11］、瑞典的等离子工艺［12］、德国的 OxyCup工艺［13-14］等，利用碳、硅铁或铝高温还原回收不锈钢粉尘中的有价元素.目前，我国不锈钢粉尘还原处理的比例非常低.据报道，太钢采用基于富氧竖炉的OxyCup工艺处理不锈钢粉尘［15］，宝钢采用基于电炉的熔融还原工艺处理不锈钢粉尘［5］，马钢、日钢、沙钢、宝钢湛江等十家左右钢厂采用基……