錢強

（攀枝花鋼城集團有限公司，四川 攀枝花 617022）

鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量冶煉渣主要是轉(zhuǎn)爐渣和高爐渣[1]，通常要對冶煉渣提質(zhì)深加工回收其中的金屬鐵，但是對回收后金屬鐵含量的標(biāo)定難度較大。 常規(guī)的室內(nèi)標(biāo)定方法只適用于有代表性的粒度小且金屬鐵含量較低的冶煉渣，對于粒度大、金屬鐵含量高和渣量占比大、金屬鐵含量低的冶煉渣選取檢測點的難度大，評定準(zhǔn)確度低[2]。本文針對不同鐵含量的冶煉渣采用 “全金屬鐵考量”的方法，即“重熔法”和“球磨法”將金屬鐵分離出來后再給予評定[3]，適用于大宗物料的標(biāo)定，可為生產(chǎn)、經(jīng)營和管理提供較為客觀的指導(dǎo)，從而高效利用冶煉渣中的金屬鐵資源[4]。

1 試驗原料和試驗設(shè)備

1.1 試驗原料

因冶煉工藝不同，從冶煉渣中回收的含鐵料有鐵質(zhì)和鋼質(zhì)的區(qū)別，試驗選取6 種有代表性的含鐵料如下：

鋼質(zhì)A：轉(zhuǎn)爐渣通過篩分和磁選，再經(jīng)濕法球磨磁選后粒度為10～100 mm；

鋼質(zhì)B：轉(zhuǎn)爐渣通過篩分、磁選以及自磨加工后粒度為10～300 mm；

鐵質(zhì)A：高爐渣通過篩分和磁選，再經(jīng)濕法球磨磁選后粒度為10～100 mm；

鐵質(zhì)B：高爐渣經(jīng)破碎、磁選（板式磁選機）和篩分滾筒磁選后粒度為50～200 mm；

鋼質(zhì)C：轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)過篩分和磁選（不經(jīng)自磨）后粒度為0～100 mm；

鐵質(zhì)C：高爐渣經(jīng)破碎、磁選（滾筒式磁選機）和篩分后粒度為0～100 mm。

1.2 試驗輔料

試驗輔料有金屬切邊、氧化鐵皮和鋁鐵粉三種，后兩種為粒狀干燥粉末，三種輔料的金屬鐵含量分別為99.5%、30%和60%，鋁鐵粉牌號為FeAl40。

1.3 試驗設(shè)備

試驗設(shè)備為中頻感應(yīng)爐和溢流型球磨機，試驗設(shè)備參數(shù)見表1 所示。

表1 試驗設(shè)備參數(shù)Table 1 Parameters for Experimental Equipment

2 試驗方法

根據(jù)冶煉渣中金屬鐵含量和粒度情況采用不同的分離方式，金屬鐵含量高、粒度大的（鋼質(zhì)A、鋼質(zhì)B、鐵質(zhì)A 和鐵質(zhì)B）采用重熔法，即通過高溫熔化實現(xiàn)渣、鐵的分離；金屬鐵含量低、粒度小的（鋼質(zhì)C 和鐵質(zhì)C）采用球磨法破解分離[6]。

2.1 重熔法

先將含鐵料進行晾曬保證其干燥性達(dá)到入爐的要求。 分別對含鐵料、金屬切邊、氧化鐵皮或鋁鐵粉等稱重計量，將金屬切邊（重量為含鐵料的10%～50%）加入中頻感應(yīng)爐內(nèi)預(yù)選熔融，再將含鐵料裝入爐內(nèi)，熔融過程中若出現(xiàn)熔煉困難，如熔渣粘稠，氧含量高造成翻渣噴濺時可加入氧化鐵皮或是鋁鐵粉。 熔煉結(jié)束后，先扒出上層液態(tài)渣，再倒出液態(tài)鋼（鐵）水進入模具內(nèi)，分別冷卻后稱重計量和取樣化驗。 重熔法工藝流程見圖1 所示。

圖1 重熔法工藝流程Fig. 1 Process Flow for Remelting Method

試驗過程中對每個樣品熔煉出的渣和鐵進行取樣，分析其金屬鐵含量MFe，同時取樣分析試驗用輔料中的MFe。 每爐均在渣鐵分離較好的情況下出爐，含鐵料中MFe 計算如下：

式中，MFe鐵、MFe渣、MFe切邊和MFe輔料分別為鐵、渣、金屬切邊和其他輔料中的金屬鐵含量；原料量為含鐵料重量；物料收得率為產(chǎn)出渣量和出鐵量之和與所有原料入爐量的比值，出鐵量包括每爐化驗鐵所取的1 kg 鐵樣品，出渣量包括每爐化驗渣所取的1 kg 渣樣品；96%是正常情況下金屬切邊和鋁鐵粉收得率的平均值。

2.2 球磨法

對鋼質(zhì)C 和鐵質(zhì)C 含鐵料分別進行球磨磁選，且每個樣品須將球磨機中的料盡量磨出。為了提高標(biāo)定準(zhǔn)確性，每個樣品含鐵料的量應(yīng)在50 t以上。球磨磁選前，對含鐵料預(yù)先晾曬使其水分控制在5%以內(nèi)。 球磨磁選后，對粉鐵料和尾渣取樣化驗金屬鐵含量和水含量；顆粒料的金屬鐵含量利用重熔法獲得的數(shù)據(jù)。 球磨法工藝流程見圖2，篩分的孔徑為10 mm。

圖2 球磨法工藝流程Fig. 2 Process Flow for Ball-Milling Method

根據(jù)球磨磁選過程中的計量及化驗數(shù)據(jù)計算含鐵料中的金屬鐵含量，計算結(jié)果修約至小數(shù)點后兩位數(shù)，公式如下。干基量為減去該物料中的水分重量，該方法未考慮球磨磁選過程中的損耗。

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 重熔法試驗結(jié)果及討論

重熔法投料、 出料組成及原料金屬鐵含量見表2，出鐵率為出鐵量與所有原料入爐量的比值。

表2 重熔法投料、出料組成及原料金屬鐵含量Table 2 Feeding and Discharging Compositions for Remelting Method and Content of Metal Iron in Raw Material

由表2 可見，物料收得率都接近100%，符合質(zhì)量守恒定律，達(dá)到全部熔化的目的。 出鐵率方面，鐵質(zhì)含鐵料要高于鋼質(zhì)含鐵料，這與鋼質(zhì)料中轉(zhuǎn)爐渣堿度高、渣系粘稠有關(guān)。 出料中各渣樣TFe和MFe 含量見表3。

表3 出料中各渣樣TFe 和MFe 含量Table 3 Content of TFe and MFe in Slag Samples during Discharging %

由表3 可見，鋼質(zhì)出渣中TFe 和MFe 差值較大，而鐵質(zhì)出渣中TFe 和MFe 差值較小，這與鋼質(zhì)中轉(zhuǎn)爐渣氧化鐵含量高、鐵質(zhì)中高爐渣氧化鐵含量低一致。 各樣品熔煉出鐵的化學(xué)成分見表4，數(shù)據(jù)為光譜分析儀分析結(jié)果。

表4 各樣品熔煉出鐵的化學(xué)成分Table 4 Chemical Compositions in Melted Iron of Each Samples after Tapping by Smelting （Mass Fraction）%

由表4可見，因原料的差別，與鋼質(zhì)相比，鐵質(zhì)的碳、磷和硫含量均較高，這一點與實際生產(chǎn)中熔煉出的鐵含量情況一致。

3.2 球磨法試驗結(jié)果及討論

因濕法球磨過程中會產(chǎn)生大量的尾渣污泥，無法對其稱重計量，故按照質(zhì)量守恒的理論值計算獲得。 另外，粉鐵料為濕基重量，其水分含量為10%。球磨法投料、出料組成及金屬鐵含量見表5。

表5 球磨法投料、出料組成及原料金屬鐵含量Table 5 Feeding and Discharging Compositions for Ball-Milling Method and Content of Metal Iron in Raw Material

由表5 可見，因鋼質(zhì)料為轉(zhuǎn)爐渣，其冶煉過程粘度較大，渣和鐵分離較難，而鐵質(zhì)料質(zhì)地較脆，鐵質(zhì)料中的單質(zhì)鐵大部分成為了較細(xì)的粉鐵料，所以鋼質(zhì)料球磨出的顆粒料比例是鐵質(zhì)料的9.84倍，而其產(chǎn)生的粉鐵比例只有鐵質(zhì)料的43.83%。

4 結(jié)論

（1）金屬鐵含量高、粒度大的冶煉渣宜采用重熔法分離金屬鐵，金屬鐵含量低、渣量占比大的冶煉渣宜采用球磨法分離金屬鐵。

（2）對于金屬鐵含量高的冶煉渣來說，因為以鋼質(zhì)為主的轉(zhuǎn)爐渣渣系粘度較大，所以其金屬鐵含量要低于以鐵質(zhì)為主的高爐渣；對于金屬鐵含量低的冶煉渣，以鋼質(zhì)為主的轉(zhuǎn)爐渣獲得的顆粒料比例是高爐渣的9.84 倍，但其粉鐵比例只有后者的43.83%。