轉爐鋼渣一次處理方式對鋼渣磁選粉收得率的影響研究

摘 要：試驗使用某鋼廠轉爐一區在特定時期內采用同種煉鋼方式產生的鋼渣分別使用熱潑、池式熱燜、有壓熱燜三種不同的鋼渣處理方式，探究在原料相同的情況下不同的鋼渣一次處理方式對鋼渣二次處理磁選粉收得率的影響。發現液態渣一次處置方式是影響磁選粉收得率的直接因素，熱潑渣磁選粉收得率約是池式熱燜和有壓熱燜的3.3倍。

關鍵詞：轉爐鋼渣；一次處理；磁選粉

Abstract：This article explores the effect of different primary treatment methods of steel slag on the recovery rate of magnetic separation powder from secondary treatment of steel slag using three different steel slag treatment methods： hot splashing， pool type hot soaking， and pressure hot soaking， which are produced by the same steelmaking method during a specific period in the converter zone of a certain steel plant. It was found that the one-time disposal method of liquid slag is a direct factor affecting the yield of magnetic separation powder. The yield of hot splashed slag magnetic separation powder is about 3.3 times higher than that of pool type and pressurized hot soaking.

Key words： converter steel slag; one time processing; magnetic separation powder

0 引 言

鋼渣熱潑、池式熱燜以及有壓熱燜是鋼鐵生產中常用的處理方式，用于回收和處理鋼渣。鋼渣熱潑是指將高溫熔融的鋼渣直接噴灑到水中進行處理。在此過程中，鋼渣與水迅速接觸，發生瞬間冷卻和水蒸氣爆炸，從而使鋼渣分散成小顆粒，減小了鋼渣的體積和表面積，方便后續處理[1]。池式熱燜是將熱的鋼渣倒入特制的熱燜池中，通過攪拌和冷卻水的作用，使鋼渣快速冷卻凝固成塊狀，并保持在熱燜池中進行處理。在熱燜池中，鋼渣中的金屬成分會逐漸沉淀下來，清理后可以得到較為純凈的金屬材料。有壓熱燜是在池式熱燜的基礎上增加了壓力控制系統。通過加壓，可以有效地將鋼渣中的氣泡排出，同時增大鋼渣塊的密度和硬度[2]。有壓熱燜可以提高鋼渣的回收利用率，并且可以減少對環境的污染[3]。

鋼渣熱潑、池式熱燜和有壓熱燜處理方式在鋼鐵生產中起到了重要的作用。它們不僅可以回收和處理鋼渣，減少資源浪費，還可以降低環境污染。另外，這些處理方式具有簡單、高效的特點，適應性強，可以根據鋼渣的特性和工藝需求進行選擇[4]。

1 試驗部分

1.1 儀器設備

渣罐傾翻機、輥壓破碎機、接渣車、有壓熱燜罐、起重機行車、燜渣池、勾機、起重機行車等。

1.2 試驗方法

1）試驗1：第1天轉爐一區全部紅渣（約30罐）進行熱潑處理。

①第1天將轉爐一區全部鋼渣（約30罐）進行熱潑處理→②轉運至鋼渣廠料倉→③將當天全部熱潑處理后的鋼渣一起單獨過生產線進行磁選→④收集、記錄磁選線生產產量數據并取樣化驗分析→結束。

2）試驗2：第2天轉爐一區全部紅渣進行有壓熱燜處理。

①第2天將轉爐一區全部鋼渣分三班運至鋼渣廠有壓熱燜線→②將液態渣罐放上傾翻機→③倒入輥壓破碎機進行正常打水輥壓破碎→④倒入鋼渣接渣罐→⑤將渣罐吊入立式有壓熱燜罐中→⑥進行正常有壓熱燜作業→⑦開蓋出渣→⑧轉移冷卻至室溫→⑨將當天全部有壓處理后的鋼渣一起單獨過生產線進行磁選→⑩收集、記錄磁選線生產產量數據并取樣化驗分析→結束。

3）試驗3：第3天轉爐一區全部紅渣進行池式熱燜處理。

①第3天將轉爐一區全部鋼渣分三班運至鋼渣廠池式熱燜線（需靜置4小時不加蓋確保安全后運送）→②將鋼渣倒入老線熱燜池（3號渣池）→③進行正常池式熱燜作業→④開蓋出渣→⑤轉移冷卻至室溫→⑥將當天全部1區池式熱燜處理后的鋼渣一起單獨過生產線進行磁選→⑦收集、記錄磁選線生產產量數據取樣化驗分析）→結束。

2 結果與討論

2.1 熱潑處理情況

2.2 有壓熱燜處理情況

2.3 池式熱燜處理情況

2.4 結果分析

由表4可知，熱潑渣磁選粉收得率約是池式熱燜和有壓熱燜的3.3倍，但3種處理方式原料的全鐵含量卻相差不大，可能是由于熱潑處理方式獨有的特點，如液態鋼渣的流動性較好、倒渣沖擊力強、熱潑場地雜質渣干擾等因素導致原料混入了含鐵量高的物料，含鐵量高的物料密度大，即使較小的體積也擁有較大質量，在渣堆取樣時不易將其取出，導致熱潑原料與其他2種原料全鐵含量較為接近，但高密度含鐵物料則會很大程度上拉高磁選粉收得率。在收集磁選粉收得率的同時也可同步關注渣鋼的產量，若渣鋼混入磁選粉當中也會較大程度拉高其收得率。造成熱潑渣磁選粉收得率高的原因還可能是熱潑處理方式中高溫鋼渣被氧化程度較低導致，另外2種處理方式會反復翻動高溫鋼渣可能致使其被氧化為非磁性氧化鐵（如FeO、Fe2O3）導致磁選粉收得率降低。由表5可知，熱潑原料金屬鐵含量是有壓熱燜原料的2.1倍，而非磁性的氧化亞鐵含量是有壓熱燜原料的41%，由圖7也可以看出，露天存放多天的熱潑原料表面鐵銹斑點明顯多于另外2種原料。

由表4可知，池式熱燜渣和有壓熱燜渣的磁選粉收得率相差不大，但有壓熱燜渣篩上物鋼粒子是池式熱燜渣的約1.9倍，磁選粉全鐵含量也相對較高，可能是有壓熱燜渣經輥破工序后渣鐵分離相對較好含鐵物料附帶渣料更少導致，但有壓熱燜渣的磁選粉收得率相對池式熱燜渣并未降低太多，可能是由于渣鐵分離較好，致使原本要進入尾渣的含鐵物料被分離通過磁選進入磁選粉，而輥破打水階段高溫鋼渣（600～800 ℃）與水蒸氣可發生如下反應：

非磁性的氧化亞鐵可轉化成磁性的四氧化三鐵也可能會造成一定影響。

3 結 論

1）熱潑、池式熱燜、有壓熱燜三種鋼渣一次處理方式原料的全鐵含量相差不大，熱潑渣磁選粉收得率約是池式熱燜和有壓熱燜的3.3倍。

2）池式熱燜渣和有壓熱燜渣的磁選粉收得率相差不大，但有壓熱燜渣篩上物鋼粒子是池式熱燜渣的約1.9倍，磁選粉全鐵含量也相對較高。

3）通過探究液態渣不同的一次處置方式試驗，了解現有處置方式對鋼渣二次綜合回收處置后磁選粉產品收得率的影響情況，通過階段性實驗，發現液態渣一次處置方式是影響磁選粉收得率的直接因素。

參考文獻

[1] 宋堅民.幾種鋼渣處理技術[J].上海金屬，1999（5）：14-17.

[2] 吳龍，郝以黨，吳躍東.鋼渣輥壓破碎余熱有壓熱悶處理技術的實踐[A].第五屆全國冶金渣固廢回收及資源綜合利用、節能減排高峰論壇論文集[C].2020：6.

[3] 滕樹滿，滕海灝.鋼渣輥壓破碎—有壓熱燜工藝應用實踐[J].工業安全與環保，2020，46（12）：103-106.

[4] 劉列喜，王立青，李海，等.轉爐鋼渣處理工藝[J].冶金設備，2019（1）：55-57.

收稿日期：2024-06-24

第一作者：龍順紅，男，46歲，高級工程師