钢材热浸镀锌锌渣回收处置利用技术规范
1 范围
本文件详细阐述了钢材热镀锌过程中产生的锌渣的组成成分、处理方式、回收利用的方案挑选、回收流程、资源节约措施以及环境保护的相关规定。
本文件主要针对钢材在热浸镀锌过程中产生的锌渣进行回收、处理和再利用；对于钢材在热浸镀锌铝以及铝锌镀锌过程中产生的锌渣，其回收、处理和再利用也可参照本文件的规定进行操作。
本文件不涵盖溶剂法热镀锌工艺中产生的废弃熔剂、助熔剂，以及集尘装置和烟道所收集的灰尘。同时，也不包括通过化学法电镀锌得到的锌渣泥，以及其他被归类为危险废物的锌渣。
2 规范性引用文件
本文件所引用的文件内容，系通过规范引用成为本文件不可或缺的组成部分。对于标注了具体日期的引用文件，仅该日期所对应的版本与本文件相关联；而对于未标注日期的引用文件，则应采用其最新版本，包括所有修订和补充内容。
GB/T470 锌锭
GB/T1175 铸造锌合金
GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准
GB 13456 钢铁工业水污染物排放标准
GB 16297 大气污染物综合排放标准
GB 18599 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准
GB 31574 再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准
YS/T 1051 锌基料
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
钢铁在热浸镀锌过程中产生的锌渣
钢铁板带或结构类工件在热浸镀锌过程中，会从锌锅的表面或底部取出一种固体废物，这种废物经过铸造可形成锭状，其锌含量超过80%。它不属于溶剂法热镀锌过程中产生的废熔剂、助熔剂，也不包括集(除)尘装置所收集的灰尘。此外，它还不同于化学法电镀锌产生的锌渣泥，以及其他被归类为危险废物的锌渣。这种固体废物统称为锌渣。
4 锌渣的成分
锌渣主要由锌构成，并含有少量的铝和铁，此外，在热镀锌过程中，还掺入了锑和稀土等合金材料，详细情况可参考表1。
表1 锌渣的主要成分
4.2 混合锌渣锌含量不低于80%。
4.3 当锌渣中含有其它合金元素时镀锌钢材标准，须分开处理。
5 锌渣的处置
将锌锅中提取的顶部残渣或底部残渣各自倒入渣模中，铸造成块。在操作过程中，严禁将溶剂法热镀锌过程中产生的废弃熔剂、辅助熔剂以及集尘或除尘设备收集的粉尘混入，同样不得混入锌灰、垃圾等杂质，以保证其纯净度。
锌渣块在储存时需保证其纯度与清洁度，必须存放在室内，同时要采取防雨、防潮措施，避免化学物质对其造成腐蚀。
6 回收利用方法的选择
6.1 生产铸造用锌合金锭
在遵循GB/T1175标准的前提下，使用锌渣来制备锌合金铸件的原料锭，建议实施熔析和精炼工艺，以去除锌渣中的多数氧化性杂质以及铁铝等化合物，确保得到杂质含量较低的锌合金熔体，并且经过检测，其杂质含量满足GB/T1175标准要求。
以后，铸锭包装。
6.2 生产锌锭
在遵循GB/T470标准的前提下，若以锌渣为原料制备高纯锌锭，建议选用经过熔析及精炼工序处理过的锌合金熔体，然后实施真空蒸馏操作，收集并冷凝锌蒸汽，从而得到高纯度的液态锌。该液态锌需经检测，确保其纯度满足GB/T470标准，最后进行铸锭及包装。
6.3 生产氧化锌粉
在遵循YS/T 1051标准的前提下，进行锌渣制取氧化锌粉的生产，建议选用经过熔析和精炼工艺处理的锌合金熔体，然后实施常规蒸馏操作，使锌蒸汽转化为氧化锌粉末。待检测确认其纯度满足YS/T 1051标准后，再进行收集和包装。
7 回收利用流程
7.1 熔析和精炼处理
锌渣熔析和精炼处理方法如下：
使用熔析精炼炉对锌渣进行熔融，加热至580至600摄氏度，同时通入精炼气体以完成精炼作业。在此过程中，锌渣中的氧化性杂质和铁铝杂质会浮至表面形成浮渣，随后从熔融物中取出并加以处理；而锌渣中的铁锌化合物则会沉至底部形成底渣，保留在炉底，并与熔融物分离后进行后续处理；最终，从中部获取到杂质含量较低的锌合金熔体。
低杂质含量的锌合金熔体，经过蒸馏处理可以提升纯度，同时，也可以直接铸造成锭，作为锌合金铸件的优质原料。
作为锌合金铸件原料的锭状物，必须向客户出示一份详细标注其主要成分的质量保证文件。
采用球磨、筛分以及风选等工艺，对提炼后的浮渣进行处理，从中提取含有锌的金属成分，并将这些物质送回锌渣库进行再次利用，而杂质则被当作固体废弃物进行处理。
将提炼出的杂质收集汇总，将依照7.4的规定进行特别处理；熔融分离及精炼的操作步骤详见图1。
7.2 真空蒸馏法制备锌锭
将经过熔析和精炼的、杂质含量低的锌合金熔体导入真空蒸馏炉，在封闭环境中逐步加热至900至910摄氏度，同时运用真空泵降低压力进行蒸馏，这样锌合金熔体中的锌便以蒸汽形态被分离出来。随后，将锌蒸汽导入冷凝器进行冷却处理，蒸汽冷却后凝结成高纯度的锌液，最终铸造成锌锭，完全符合GB/T470标准。蒸馏后的残留物主要成分是锌铁和铝铁合金，需依照7.4的规定进行特殊处理。高纯度锌锭的制备过程采用真空蒸馏法，具体工艺流程详见图2。
7.3 常压蒸馏法制备氧化锌粉
将经过熔析与精炼的、杂质含量低的锌合金熔融物倒入常压蒸馏设备中，保持有氧环境，并逐步加热至约950至980摄氏度，此时锌会以蒸汽形式从熔融物中析出。锌蒸汽与氧气接触后发生氧化反应，形成氧化锌粉末。该粉末经检验符合YS/T 1051标准要求，随后进行收集和包装，成为涂料行业锌基原料。蒸馏后的剩余物质主要为锌铁和铝铁合金镀锌钢材标准，需按照规定7.4进行处理。空气蒸馏法制备氧化锌粉工艺流程如图3所示。
7.4 精炼底渣和蒸馏残余物的处理
精炼后的废料和蒸馏残留物主要由锌、铝、铁等元素组成，需借助真空电炉进行高温蒸馏作业。在真空环境下加热至约1000至1050摄氏度，锌会转化为蒸汽，随后在真空冷却条件下凝结成锌液，具体操作参照本文件第7.2条。高温蒸馏后的残留物为铝铁合金，经过检测，其杂质含量满足Zn≤3.5%、Pb≤0.5%的要求后，冷却铸锭即可用作炼钢过程中的脱氧剂。
8 资源节约
8.1 锌总回收率
根据具体情况优化选择工艺路线，锌总回收率应达到88%以上。
8.2 水循环利用率
采用合理的水处理系统，水循环利用率应达到95%以上。
8.3 能源消耗
在确保节能效果的基础上，挑选合适的能源类型，需采用性能优良的隔热材料，配备节能型风机和水泵，并辅以余热回收及烟气处理等综合设施。制备低纯度锌合金锭时，熔析与精炼工艺的综合能耗需控制在每吨30千克标准煤以下；而采用真空蒸馏法生产高纯度锌锭，其综合能耗应低于每吨1200千克标准煤；至于常压蒸馏法制备的氧化锌，其综合能耗亦应不超过每吨1000千克标准煤。
9 环境保护
9.1 废气
在锌渣处理、回收与再利用环节，大气污染物的排放需遵守GB 16297标准。具体来说，熔化熔析炉产生的烟尘需安装吸风罩，并配备脉冲布袋除尘器进行净化后排放；对于高纯涂料锌基料包装过程中产生的粉尘，应在下料口安装环形集气罩，收集锌粉后进行排放；而在使用天然气加热的情况下，必须使用低氮燃烧器，并且废气需经过布袋除尘器处理后再排放。
9.2 废水
在锌渣处理与回收再利用环节中产生的废液，必须遵循相关规定进行妥善处理与循环使用，确保实现废水排放的零目标。
9.3 噪声
在锌渣处理、回收与再利用环节，产生的噪音排放需遵守GB 12348等标准规定。具体操作中，风机通过实施减振和消声手段来降低噪音，而水泵则主要依靠减振技术来减少噪音的产生。
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