鋼渣深處理技術

瞿仁靜

(昆明冶金研究院,云南昆明650031)

鋼渣深處理技術

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的轉爐鋼渣作為研究對象,研究熱潑鋼渣的礦物組成,分析鋼渣中有價金屬的組成,確定不同的粒級、不同的磁場強度,采用干式磁選與濕式磁選相結合的“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。分析了項目實施過程中渣漿輸送斷流的原因,找出解決辦法。總結了項目產生的效益。

鋼渣;深處理;技術;昆鋼

1 前言

鋼渣是煉鋼過程中的必然副產物。鋼渣按冶煉方法分為平爐鋼渣、轉爐鋼渣和電爐鋼渣。目前我國主要采用轉爐煉鋼,鋼渣主要為轉爐渣。鋼渣具有容重大、表面粗糙、穩定性好、不滑移、強度高、耐磨、耐蝕、耐久性好等特點,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,渣的產生量約為鋼產量的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,若不及時處理,每年浪費廢鋼大約150萬t。由于鋼渣成分復雜,我國已有不少廠家建立了處理鋼渣生產線,如鞍鋼采用無介質自磨及磁選的方法回收鋼渣中的廢鋼量達810%,武鋼達815%。多年來,昆鋼的鋼渣采用簡易的磁選設備,回收率低,約有3%～5%的渣鋼及5%～10%的磁性氧化物(相當于含鐵40%左右的礦粉)不能回收。

2007年,昆鋼鋼產量突破500萬t/a,進入國家特大型鋼鐵企業行業。為了消除渣害,適應鋼鐵工業的發展,緩解昆鋼煉鋼廠生產的環境壓力及減少用地,2008年開始,昆明冶金研究院針對昆鋼本部鋼渣及紅鋼鋼渣的特性進行鋼渣減量化、資源化和高價值綜合利用深度研究,云南省冶金研究設計院進行工程設計,成功地協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使用,各項指標達到設計要求;2009年8月,項目驗收合格。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,試車階段,各項指標達到設計要求;2010年4月19日,項目竣工驗收。

2 鋼渣特性分析

鋼渣的主要化學成分有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。

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

3 鋼渣研究試驗

針對鐵金屬在鋼渣中形狀各異、粒徑大小不同的特點,試驗研究昆鋼鋼渣采用磁選工藝進行鐵金屬回收。回收工藝分為干式破碎磁選、濕式球磨磁選。

根據試樣磁選粗選拋尾試驗結果分析,粗精礦中的鐵多為粗粒鐵金屬存在,其磁性強被選入粗精礦,尾礦中的鐵多為細粒鐵金屬存在,被渣包裹磁性較弱而進入尾礦。

將熱潑鋼渣破碎至50mm以下進行分級,分成不同的粒級進行磁選,采用不同的磁場強度進行粗選、精選,最終確定:

原礦(渣)粒級為-25mm。

將原礦(渣)揀選,除去大塊鐵進行篩分,篩上產物返回破碎,篩下產物進行分級。分為-25mm～+10mm、-10mm兩個粒級再以200 Oe、400 Oe磁場強度進行分選,磁滑輪精礦經磨礦后,再進行磁選。

表1 熱潑鋼渣樣試樣光譜分析結果

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

熔融鋼渣經熱潑碎石法處理后,用汽車運至磁選車間,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,尾渣采用一段濃密過濾脫水作業,脫水后鐵精粉精礦返回燒結工藝作為燒結原料,尾渣進入尾渣處理車間進一步處理。

4.2 熔融渣處理工藝

昆鋼本部煉鋼廠兩個作業區年排渣量為60100萬t～70100萬t。

轉爐煉鋼只需要30min左右,如不及時地將鋼渣排出車間,就無法正常生產,鋼渣處理方法有:熱潑碎石法、水淬法、風淬粒化法、余熱碎解法、熔融狀態改質處理法等。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至潑渣場,一層層倒在潑場上,每層厚度大約為30cm,噴以適量的水,冷凝后潑倒第二層,每兩層潑倒的時間間隔為7h,下面的冷渣受到熱渣的影響,急冷急熱,體積發生不均勻變化而破裂,發生 “退火”作用,性質變脆,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<15cm,進入干式磁選車間的鋼渣首先經磁選機選出渣中的鐵塊,由膠帶運輸機送至振動篩篩分,+25mm的鋼渣進入顎式破碎機破碎,-25+10mm的鋼渣與-10+0mm的鋼渣分別進行磁選,料層厚度為25mm,磁場強度為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

經磁滑輪干選后的精粉,進入濕式格子型球磨機磨礦,+200目經磁滑輪再選后得到含鐵90%的鐵粒,尾渣進入尾渣場。-200目經濕式弱磁場永磁筒式磁選機磁選,再經永磁筒式磁選機磁選,經盤式真空過濾機過濾,得到含鐵70%的鐵精粉,濾液進入斜板濃密機濃密,上清液返回球磨機使用,底流經盤式真空過濾機過濾,濾液返回斜板濃密機,濾餅成為尾渣進入尾渣場。

4.5 尾渣再利用

經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。

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

昆鋼尾渣再選、再利用,目前還處于試驗研究及設計階段。

5 鋼渣深處理設備

熱潑渣揀選,磁滑輪磁場強度為015T。

熱潑渣粗碎,采用PEX-250×1200型顎式破碎機。

預先檢查篩分,采用3SZZ-2400×6000雙層自定中心振動篩。

磁滑輪分選,磁場強度為014 T、012 T。磁滑輪精選,磁場強度為0115 T、011 T。濕法磨礦,采用MQY-2400×3600溢流型球磨機。

磁選設備,采用CTB-615,200mT濕式弱磁場永磁筒式磁選機。

濃密磁選,采用NCT-615,200mT永磁筒式磁選機。

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

精粉過濾,采用ZPG10-2盤式真空過濾機。

尾渣過濾,采用ZPG30-6盤式真空過濾機。

6 出現的問題及解決方法

611 斷流現象

紅鋼磁選車間,工程于2009年6月投產。在試運行過程中,球磨機排出的渣漿出現斷流現象,渣漿不能順利進入濕式弱磁場永磁筒式磁選機,擴大渣漿泵的揚程及輸送能力,修改管道直徑及布置,仍不能湊效。

612 原因分析

經多方分析發現,干式磁選后的鋼渣,經球磨機磨礦之后,礦漿中的鐵粒與鋼渣分離良好,導致渣漿沉降速度快,即使增加攪拌也不能使渣漿均勻混合,鐵粒迅速沉淀,導致渣漿泵的葉輪磨蝕嚴重,管道堵塞。

613 解決方法

修改選礦流程及設備布置,將濕式弱磁場永磁筒式磁選機降低,移至球磨機出口,經磨礦之后的渣漿直接進入磁選機,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,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,沒有發生堵塞現象。

7 傳統流程與深處理流程

傳統的鋼渣處理工藝,采用 “破碎—篩分—磁滑輪”的作業流程,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,對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%),金屬鐵回收率達到了37%,比傳統的鋼渣處理工藝增加鐵回收率27%,按昆鋼年處理量60萬t計算,銷售收入相差約6000萬元。

采用鋼渣深處理技術,產出的鐵塊精礦可以返回轉爐煉鋼,鐵粒返回高爐煉鐵,鐵精礦返回燒結。如果將產出的尾礦運往低溫陶瓷膠凝及復合材料廠加工,還可產出多種混凝土磚,實現煉鋼廠固體廢棄物“零排放”,提高鐵資源利用率,有效地減少尾礦堆存對生態環境的影響。

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,總投資為1890112萬元,其中建設投資為170817萬元。試生產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%。短時期內創造銷售收入為9500萬元,減少固體污染物排放量為1311萬t,為昆鋼節能減排做出巨大的貢獻。

9 結論

鋼渣干式磁選及濕式磁選深處理技術第一次成功地運用于云南省企業,以紅鋼作為示范項目,并成功地運用于昆鋼本部,經過科研、設計、施工及90d的試運行,摸索出一條適合企業的鋼渣綜合利用方法,對全省的鋼鐵企業鋼渣處理具有指導作用。

項目屬于環境保護、節能減排項目,可降低企業排渣量,以昆鋼煉鐵廠為例,回收1311萬t高品位鐵塊、鐵粒、鐵精粉,為企業產生較大的經濟效益,降低煉鋼的成本約為50元/t。項目投入可增加65人的就業機會,每年上繳國家利稅總額上千萬元,帶來良好的社會效益。可實現鋼渣綜合利用,提高資源回收率,減少鋼固體廢棄物堆存占用土地,降低對環境的污染,產生了良好的環境效益。

[1]李家瑞.工業企業環境保護[M].北京:冶金工業出版社,1990.

[2]本書編委會.選礦設計手冊[M].北京:冶金工業出版社,2007.

[3]蔣湛華.巴基斯坦鋼渣處理工藝設計與設備[J].礦山機械,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,高級工程師,設計部主任工程師,長期從事選冶工廠設計及設計管理工作。