高炉粉尘中主要组分是铁、碳,并含有少量硅、铝、钙、镁等元素,也有部分高炉粉尘中含有铅、锌、砷等有害元素。其性质及含量一般与进入高炉的物料性质有关系。1976美国环保机构(EPA)制定法律将含铅锌的钢铁厂粉尘划归为K061类物质(有毒固体废物),要求对其中铅、锌等进行回收或钝化处理,否则须密封堆放在指定场地。为此,各国都极为重视对高炉粉尘的处理和综合利用,希望开发出既经济又能回收有价金属资源且又无环境污染的实用技术。目前,我国每年约产高炉粉尘1000万吨,其中瓦斯灰和瓦斯泥各占50%左右。国内对高炉瓦斯泥的利用大多未达到高效,过去一般采用返回烧结厂,作为烧结矿的配料而加以利用。但瓦斯泥粒度很细,比铁精矿粉的粒度小得多,配入烧结料中将会大大影响烧结料层的透气性,从而影响烧结过程的效率。同时瓦斯泥中的金属Zn、Pb等易挥发元素在高炉内循环富集,导至高炉煤气中的ZnO含量不断上升,高炉上部结瘤、煤气管道堵塞,高炉不能正常运行。少数企业对高炉粉尘采用选冶或者湿法处理后得到含Zn、Pb的二次粉尘和含铁炉料,但工艺流程长且处理量小,回收率极低。本文根据攀钢高炉瓦斯泥含铁、碳、锌较高的特点,采用含碳球团还原焙烧法得到高品位氧化锌粉和半金属化球团。文中首先分析了高炉瓦斯泥的物理化学性质,进行了高炉瓦斯泥还原的热力学计算及动力学研究。研究结果证明高炉瓦斯泥在高温条件下比较容易还原,为还原焙烧法处理提供了理论依据。为了满足试验所需的含碳球团条件,研究了高炉瓦斯泥的成球性能。试验结果证明攀钢高炉瓦斯泥粒度较细,平均粒度为49.17μm、粒度组成中<10μm的在50%以上,对成球非常有利。在热力学、动力学研究的基础上,对攀钢高炉瓦斯泥高效利用进行试验室研究。考察了还原温度、还原时间、粒度等工艺因数的影响,研究证明:利用瓦斯泥中的碳作为还原剂还原效果非常好。得到了还原焙烧法合理工艺条件:还原温度1150℃、还原时间45 min。还原后的球团为半金属化球团,其全铁(TFe)含量为52%左右,最高达65.2%;金属铁(MFe)含量为51%左右,最高达64.73%;单个球强度在2 kN左右。副产品氧化锌粉含ZnO95%左右,最高达97.97%;在实验室条件下氧化室的氧化能力不足会造成ZnO含量略微偏低,实际生产中可加强氧化室的氧化能力以提高氧化锌粉的品位。在试验室试验成功的基础上,进行了探索性扩大试验研究,研究所设计的处理设备和选取的加热方式是否可行。考察在扩大性试验条件下还原温度、还原时间等工艺参数的影响。研究证明所设计的处理设备和选取的加热方式是可行的,得到了扩大性试验条件下合理的工艺参数:还原温度取1150℃～1200℃、处理时间约300min。还原后的球团为半金属化球团,其全铁(TFe)含量为55%左右,金属化率(Mη)80%左右,副产品氧化锌粉ZnO含量均高于90%。为了进一步实现高炉瓦斯泥的高效利用,又进行了配加转炉污泥的实验室研究,考察碳氧比(C/O)、还原温度、还原时间等工艺参数的影响。研究证明:利用高炉瓦斯泥中富余的碳可以很好的还原转炉污泥。得到了还原焙烧法合理工艺条件:还原温度1 200℃、还原时间60 min。还原后的球团为半金属化球团,其全铁(TFe)含量为58%左右,最高达59.4%;金属铁(MFe)含量为55%左右,最高达59.33%;金属化率(Mη)为95%左右,最高达99.89%;副产品氧化锌粉含ZnO94.5%左右,进一步实现了高炉瓦斯泥的高效利用。