瞿仁靜

(昆明冶金研究院,云南昆明650031)

鋼渣深處理技術(shù)

瞿仁靜

(昆明冶金研究院,云南昆明650031)

以昆鋼本部及紅鋼所產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼渣作為研究對(duì)象,研究熱潑鋼渣的礦物組成,分析鋼渣中有價(jià)金屬的組成,確定不同的粒級(jí)、不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度,采用干式磁選與濕式磁選相結(jié)合的“一段閉路破碎,磁滑輪磁選;一段開路磨礦,一粗一精選別”深度處理流程,應(yīng)用于紅鋼鋼渣磁選車間及昆鋼鋼渣磁選廠,獲得良好的磁選指標(biāo)。分析了項(xiàng)目實(shí)施過程中渣漿輸送斷流的原因,找出解決辦法?？偨Y(jié)了項(xiàng)目產(chǎn)生的效益。

鋼渣;深處理;技術(shù);昆鋼

1 前言

鋼渣是煉鋼過程中的必然副產(chǎn)物。鋼渣按冶煉方法分為平爐鋼渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣和電爐鋼渣。目前我國主要采用轉(zhuǎn)爐煉鋼,鋼渣主要為轉(zhuǎn)爐渣。鋼渣具有容重大、表面粗糙、穩(wěn)定性好、不滑移、強(qiáng)度高、耐磨、耐蝕、耐久性好等特點(diǎn),普遍用于道路材料、建筑工程材料、肥料、填坑造地、冶煉熔劑、制造空心渣磚等。

鋼冶煉過程中,渣的產(chǎn)生量約為鋼產(chǎn)量的20%左右,鋼渣中約有7%～10%的廢鋼。我國目前排鋼渣約1500萬t/a,若不及時(shí)處理,每年浪費(fèi)廢鋼大約150萬t。由于鋼渣成分復(fù)雜,我國已有不少廠家建立了處理鋼渣生產(chǎn)線,如鞍鋼采用無介質(zhì)自磨及磁選的方法回收鋼渣中的廢鋼量達(dá)810%,武鋼達(dá)815%。多年來,昆鋼的鋼渣采用簡(jiǎn)易的磁選設(shè)備,回收率低,約有3%～5%的渣鋼及5%～10%的磁性氧化物(相當(dāng)于含鐵40%左右的礦粉)不能回收。

2007年,昆鋼鋼產(chǎn)量突破500萬t/a,進(jìn)入國家特大型鋼鐵企業(yè)行業(yè)。為了消除渣害,適應(yīng)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,緩解昆鋼煉鋼廠生產(chǎn)的環(huán)境壓力及減少用地,2008年開始,昆明冶金研究院針對(duì)昆鋼本部鋼渣及紅鋼鋼渣的特性進(jìn)行鋼渣減量化、資源化和高價(jià)值綜合利用深度研究,云南省冶金研究設(shè)計(jì)院進(jìn)行工程設(shè)計(jì),成功地協(xié)助昆鋼建成紅鋼鋼渣磁選車間及昆鋼鋼渣磁選廠。2009年4月,昆鋼磁選廠干式磁選車間投產(chǎn)使用,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;2009年8月,項(xiàng)目驗(yàn)收合格。2009年10月,紅鋼鋼渣磁選車間及昆鋼鋼渣磁選廠濕式磁選車間投產(chǎn),試車階段,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;2010年4月19日,項(xiàng)目竣工驗(yàn)收。

2 鋼渣特性分析

鋼渣的主要化學(xué)成分有CaO、Si O2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5,鋼渣的主要礦物組成為:硅酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鈣鎂薔薇輝石,鐵鋁酸鈣、鐵酸鈣、游離石灰等。

昆明冶金研究院對(duì)熱潑鋼渣取樣分析,鋼渣中鐵元素含量為21156%,其光譜分析結(jié)果見表1,鋼渣中可回收利用的有價(jià)金屬為鐵,其余元素均無利用價(jià)值。

3 鋼渣研究試驗(yàn)

針對(duì)鐵金屬在鋼渣中形狀各異、粒徑大小不同的特點(diǎn),試驗(yàn)研究昆鋼鋼渣采用磁選工藝進(jìn)行鐵金屬回收?；厥展に嚪譃楦墒狡扑榇胚x、濕式球磨磁選。

根據(jù)試樣磁選粗選拋尾試驗(yàn)結(jié)果分析,粗精礦中的鐵多為粗粒鐵金屬存在,其磁性強(qiáng)被選入粗精礦,尾礦中的鐵多為細(xì)粒鐵金屬存在,被渣包裹磁性較弱而進(jìn)入尾礦。

將熱潑鋼渣破碎至50mm以下進(jìn)行分級(jí),分成不同的粒級(jí)進(jìn)行磁選,采用不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行粗選、精選,最終確定:

原礦(渣)粒級(jí)為-25mm。

將原礦(渣)揀選,除去大塊鐵進(jìn)行篩分,篩上產(chǎn)物返回破碎,篩下產(chǎn)物進(jìn)行分級(jí)。分為-25mm～+10mm、-10mm兩個(gè)粒級(jí)再以200 Oe、400 Oe磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行分選,磁滑輪精礦經(jīng)磨礦后,再進(jìn)行磁選。

表1 熱潑鋼渣樣試樣光譜分析結(jié)果

最終鐵塊品位為93100%,回收率為64198%;鐵精粉品位為73199%,回收率為15186%。

4 鋼渣深處理工藝

4.1 工藝流程

熔融鋼渣經(jīng)熱潑碎石法處理后,用汽車運(yùn)至磁選車間,分別采用干法磁選及濕法磁選兩種工藝提高回收率。干法磁選采用預(yù)先檢查篩分,一段閉路破碎,磁滑輪磁選處理工藝,得到含鐵45%的鐵塊及含鐵90%的鐵粒。濕法磁選采用一段開路磨礦,一粗一精選別處理工藝,得到含鐵70%的鐵精礦粉;鐵精粉采用一段濃縮過濾脫水作業(yè),尾渣采用一段濃密過濾脫水作業(yè),脫水后鐵精粉精礦返回?zé)Y(jié)工藝作為燒結(jié)原料,尾渣進(jìn)入尾渣處理車間進(jìn)一步處理。

4.2 熔融渣處理工藝

昆鋼本部煉鋼廠兩個(gè)作業(yè)區(qū)年排渣量為60100萬t～70100萬t。

轉(zhuǎn)爐煉鋼只需要30min左右,如不及時(shí)地將鋼渣排出車間,就無法正常生產(chǎn),鋼渣處理方法有:熱潑碎石法、水淬法、風(fēng)淬?；ā⒂酂崴榻夥?、熔融狀態(tài)改質(zhì)處理法等。我國目前大部分采用熱潑碎石法快速排渣。渣罐車將熔融的鋼渣運(yùn)至潑渣場(chǎng),一層層倒在潑場(chǎng)上,每層厚度大約為30cm,噴以適量的水,冷凝后潑倒第二層,每兩層潑倒的時(shí)間間隔為7h,下面的冷渣受到熱渣的影響,急冷急熱,體積發(fā)生不均勻變化而破裂,發(fā)生 “退火”作用,性質(zhì)變脆,碎成15cm粒徑的碎塊,易于破碎加工。

4.3 鋼渣干式磁選

熱潑鋼渣粒度理論上應(yīng)<15cm,進(jìn)入干式磁選車間的鋼渣首先經(jīng)磁選機(jī)選出渣中的鐵塊,由膠帶運(yùn)輸機(jī)送至振動(dòng)篩篩分,+25mm的鋼渣進(jìn)入顎式破碎機(jī)破碎,-25+10mm的鋼渣與-10+0mm的鋼渣分別進(jìn)行磁選,料層厚度為25mm,磁場(chǎng)強(qiáng)度為400 Oe、200 Oe,得到的精粉送濕法磁選車間,尾渣送尾渣處理車間。

4.4 鋼渣濕式磁選

經(jīng)磁滑輪干選后的精粉,進(jìn)入濕式格子型球磨機(jī)磨礦,+200目經(jīng)磁滑輪再選后得到含鐵90%的鐵粒,尾渣進(jìn)入尾渣場(chǎng)。-200目經(jīng)濕式弱磁場(chǎng)永磁筒式磁選機(jī)磁選,再經(jīng)永磁筒式磁選機(jī)磁選,經(jīng)盤式真空過濾機(jī)過濾,得到含鐵70%的鐵精粉,濾液進(jìn)入斜板濃密機(jī)濃密,上清液返回球磨機(jī)使用,底流經(jīng)盤式真空過濾機(jī)過濾,濾液返回斜板濃密機(jī),濾餅成為尾渣進(jìn)入尾渣場(chǎng)。

4.5 尾渣再利用

經(jīng)干式磁選及濕式磁選后的尾渣,含鐵約為20%,采用一段一閉路、一粗一精磁選,磁選精礦采用濃縮磁選好自然沉降,尾礦采用濃密池和過濾脫水的濕式磨礦磁選工藝。

每年可產(chǎn)出含鐵65%的鐵精粉218萬t,產(chǎn)出的尾礦運(yùn)往低溫陶瓷膠凝及復(fù)合材料作為原料,或者制作空心渣磚。

昆鋼尾渣再選、再利用,目前還處于試驗(yàn)研究及設(shè)計(jì)階段。

5 鋼渣深處理設(shè)備

熱潑渣揀選,磁滑輪磁場(chǎng)強(qiáng)度為015T。

熱潑渣粗碎,采用PEX-250×1200型顎式破碎機(jī)。

預(yù)先檢查篩分,采用3SZZ-2400×6000雙層自定中心振動(dòng)篩。

磁滑輪分選,磁場(chǎng)強(qiáng)度為014 T、012 T。磁滑輪精選,磁場(chǎng)強(qiáng)度為0115 T、011 T。濕法磨礦,采用MQY-2400×3600溢流型球磨機(jī)。

磁選設(shè)備,采用CTB-615,200mT濕式弱磁場(chǎng)永磁筒式磁選機(jī)。

濃密磁選,采用NCT-615,200mT永磁筒式磁選機(jī)。

上清液濃密,采用昆明冶金研究院專利產(chǎn)品,K MLF-200/55斜板濃密機(jī)。

精粉過濾,采用ZPG10-2盤式真空過濾機(jī)。

尾渣過濾,采用ZPG30-6盤式真空過濾機(jī)。

6 出現(xiàn)的問題及解決方法

611 斷流現(xiàn)象

紅鋼磁選車間,工程于2009年6月投產(chǎn)。在試運(yùn)行過程中,球磨機(jī)排出的渣漿出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,渣漿不能順利進(jìn)入濕式弱磁場(chǎng)永磁筒式磁選機(jī),擴(kuò)大渣漿泵的揚(yáng)程及輸送能力,修改管道直徑及布置,仍不能湊效。

612 原因分析

經(jīng)多方分析發(fā)現(xiàn),干式磁選后的鋼渣,經(jīng)球磨機(jī)磨礦之后,礦漿中的鐵粒與鋼渣分離良好,導(dǎo)致渣漿沉降速度快,即使增加攪拌也不能使渣漿均勻混合,鐵粒迅速沉淀,導(dǎo)致渣漿泵的葉輪磨蝕嚴(yán)重,管道堵塞。

613 解決方法

修改選礦流程及設(shè)備布置,將濕式弱磁場(chǎng)永磁筒式磁選機(jī)降低,移至球磨機(jī)出口,經(jīng)磨礦之后的渣漿直接進(jìn)入磁選機(jī),大量的鐵粒從渣漿中分離出去,再用泵將渣漿送至濃密磁選機(jī),成功地解決堵塞問題。

2009年10月,昆鋼鋼渣磁選廠濕式磁選車間,一次投料成功,沒有發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

7 傳統(tǒng)流程與深處理流程

傳統(tǒng)的鋼渣處理工藝,采用 “破碎—篩分—磁滑輪”的作業(yè)流程,得到的鐵塊精礦,其粒度>25mm,品位為80%,金屬鐵回收率為910%～10%。

鋼渣深處理技術(shù),對(duì)磁滑輪拋廢的鋼渣采取了“磨礦—濕式磁選—磨礦—磁選—濃密—脫水”的深度處理方式,可獲得不同粒度的鐵粒(粒度1～25mm,品位75%～80%)和鐵精礦(粒度<1mm,品位60%～65%),金屬鐵回收率達(dá)到了37%,比傳統(tǒng)的鋼渣處理工藝增加鐵回收率27%,按昆鋼年處理量60萬t計(jì)算,銷售收入相差約6000萬元。

采用鋼渣深處理技術(shù),產(chǎn)出的鐵塊精礦可以返回轉(zhuǎn)爐煉鋼,鐵粒返回高爐煉鐵,鐵精礦返回?zé)Y(jié)。如果將產(chǎn)出的尾礦運(yùn)往低溫陶瓷膠凝及復(fù)合材料廠加工,還可產(chǎn)出多種混凝土磚,實(shí)現(xiàn)煉鋼廠固體廢棄物“零排放”,提高鐵資源利用率,有效地減少尾礦堆存對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

8 投資及效益

昆鋼鋼渣磁選廠,包含鋼渣干式磁選及濕式磁選工藝。2009年10月全流程投產(chǎn),總投資為1890112萬元,其中建設(shè)投資為170817萬元。試生產(chǎn)1a,回收鐵塊617萬t,品位為80%～85%;回收鐵粒113萬t,品位為90%;回收鐵精粉511萬t,品位為70100%。短時(shí)期內(nèi)創(chuàng)造銷售收入為9500萬元,減少固體污染物排放量為1311萬t,為昆鋼節(jié)能減排做出巨大的貢獻(xiàn)。

9 結(jié)論

鋼渣干式磁選及濕式磁選深處理技術(shù)第一次成功地運(yùn)用于云南省企業(yè),以紅鋼作為示范項(xiàng)目,并成功地運(yùn)用于昆鋼本部,經(jīng)過科研、設(shè)計(jì)、施工及90d的試運(yùn)行,摸索出一條適合企業(yè)的鋼渣綜合利用方法,對(duì)全省的鋼鐵企業(yè)鋼渣處理具有指導(dǎo)作用。

項(xiàng)目屬于環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排項(xiàng)目,可降低企業(yè)排渣量,以昆鋼煉鐵廠為例,回收1311萬t高品位鐵塊、鐵粒、鐵精粉,為企業(yè)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益,降低煉鋼的成本約為50元/t。項(xiàng)目投入可增加65人的就業(yè)機(jī)會(huì),每年上繳國家利稅總額上千萬元,帶來良好的社會(huì)效益?？蓪?shí)現(xiàn)鋼渣綜合利用,提高資源回收率,減少鋼固體廢棄物堆存占用土地,降低對(duì)環(huán)境的污染,產(chǎn)生了良好的環(huán)境效益。

[1]李家瑞.工業(yè)企業(yè)環(huán)境保護(hù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

[2]本書編委會(huì).選礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

[3]蔣湛華.巴基斯坦鋼渣處理工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備[J].礦山機(jī)械,1998,(7).

Advanced Treatment Techn ique of Steel Slag

QU Ren2jing
(KunmingMetallurgy Research Institute,Kunming Yunnan 650031 China)

The steel slag produced from converter of Kungang is the target.The mineral components of the poured hotmineral slag are researched aswell as the composition of the metals and the different fractions of differentmag2 netic.The process of dry magnetic separation and wet magnetic separation combination of closed2circuit crushing and magnetic pulley separator and open2grinding and a rough of a selection of other is applied in magnetic separa2 tion plant in Honghe steel slag and Kungang magnetic plant.The reasons of slurry transport interruption are ana2 lyzed and found out in the end.

steel slag;advanced treat ment;technology;Kunming Steel Co.,Ltd

X705

A

1673-9655(2010)05-0063-03

2010-05-11

瞿仁靜(1963-),女,重慶人,高級(jí)工程師,設(shè)計(jì)部主任工程師,長期從事選冶工廠設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)管理工作。