苗慧源  趙剛  隋孝利

（河鋼股份有限公司承德分公司  河北 承德 067002）

摘  要：對高爐瓦斯礦、氧化鐵皮、鋼渣、中顆粒泥、尾渣、除塵灰等含鐵廢棄物進(jìn)行研究，利用我廠的主體配礦結(jié)構(gòu)，通過“燒結(jié)杯”實驗確定不同雜料配比的實驗室數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)及質(zhì)量指標(biāo)。試驗過程中摸索每個方案的垂直燒結(jié)速度、成品率、強(qiáng)度指標(biāo)等進(jìn)行對比分析。摸索出最佳的雜料配加比例，并制定相應(yīng)的操作制度，最終實現(xiàn)二次資源的高效循環(huán)利用。

關(guān)鍵詞：瓦斯礦；除塵灰；氧化鐵皮；燒結(jié)杯；回收利用

1  國內(nèi)外現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對金屬材料的需求不斷擴(kuò)大，急劇膨脹的消費引發(fā)了資源、能源和環(huán)境等各方面的嚴(yán)重問題，成為制約我國社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，對二次資源進(jìn)行循環(huán)利用研究，開發(fā)二次資源的高效循環(huán)利用技術(shù)，開展對高爐瓦斯礦、除塵灰、氧化鐵皮等廢棄物的綜合回收利用，不僅可以使寶貴的資源得到充分的利用，還可以實現(xiàn)企業(yè)的降本增效目標(biāo)，同時減輕對環(huán)境的污染，也是實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項重要內(nèi)容，對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的日益增長，高爐瓦斯礦、除塵灰、氧化鐵皮等廢棄物的產(chǎn)量也逐年增加，目前各種含鐵廢棄物總量每年約3000萬噸。就我廠而言，年產(chǎn)瓦斯礦、除塵灰、氧化鐵皮等含鐵廢棄物料共約18萬噸。

目前，國內(nèi)外對各種含鐵廢棄物的回收利用方法大致如下：①將高爐瓦斯礦、除塵灰與氧化鐵皮等含鐵廢棄物返回?zé)Y(jié)參與配料；②除塵灰通過處理造球后參與燒結(jié)配料；③將氧化鐵皮與除塵灰焙燒為金屬化球團(tuán)或冷固結(jié)球團(tuán)；④高爐瓦斯礦經(jīng)過選礦工藝獲得鐵精粉；⑤高爐瓦斯礦通過處理提取銦、鋅、碳等；⑥其他方面的回收利用。

根據(jù)公司降本增效的要求，同時為了實現(xiàn)二次資源的綜合利用，減小對環(huán)境的污染，研究高爐瓦斯礦、氧化鐵皮、除塵灰等廢棄物的回收利用技術(shù)，通過實驗摸索出不同含鐵廢料的燒結(jié)基礎(chǔ)特性，在此基礎(chǔ)上對燒結(jié)機(jī)原料進(jìn)行合理配礦。

目前，國內(nèi)各鋼鐵企業(yè)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品煉鋼污泥、鋼渣、瓦斯礦、球團(tuán)返礦、除塵灰等具有一定品位的含鐵物料都進(jìn)行回收利用，利用的方式大部分是配加到燒結(jié)混合料中參加燒結(jié)，既可代替一定比例的鐵精粉從而降低燒結(jié)礦生產(chǎn)成本又可達(dá)到減少外排資源綜合利用的目的^[2]。大部分鋼廠的燒結(jié)機(jī)都采用了這種方式，而且配加量達(dá)到75kg/t左右，已形成了良性閉路循環(huán)?；谂浼与s料可降低成本及節(jié)能減排這兩點，對高爐瓦斯礦、氧化鐵皮、鋼渣、中顆粒泥、尾渣、除塵灰等廢棄物進(jìn)行研究，在燒結(jié)機(jī)配加進(jìn)行回收利用。

2  研究內(nèi)容及技術(shù)思路

2.1  研究內(nèi)容

（1）通過“燒結(jié)杯”實驗確定不同雜料配比（6%—9%）的實驗室數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)及質(zhì)量指標(biāo)。試驗過程中摸索每個方案的垂直燒結(jié)速度、成品率、強(qiáng)度指標(biāo)，進(jìn)行對比分析。

（2）將實驗室方案應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。主要關(guān)注雜料的配比對燒結(jié)負(fù)壓、終點溫度、混合料水分及成品礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、產(chǎn)量的影響。

（3）工業(yè)生產(chǎn)中，在確保燒結(jié)礦質(zhì)量不降低的前提下，現(xiàn)場摸索并優(yōu)化燒結(jié)工藝操作制度。

隨著原料結(jié)構(gòu)的變化，勢必引起與之相適應(yīng)的燒結(jié)工藝、技術(shù)的變化，最后確定出不同雜料配比的相應(yīng)的操作制度^[1]，針對原料結(jié)構(gòu)的變化，采取應(yīng)對措施，從燒結(jié)工藝、技術(shù)等方面進(jìn)行改進(jìn)和完善。

2.2  具體思路

雖然配加雜料既可降低成本又可節(jié)能減排，但一方面，雜料成分、粒度不穩(wěn)定，配比小，下料量不均勻，影響燒結(jié)礦品位和堿度的穩(wěn)定；另一方面，鋼渣、瓦斯礦、球團(tuán)返礦、除塵灰等雜料親水性差，不利于混合料成球，導(dǎo)致燒結(jié)料層透氣性變差，對燒結(jié)礦產(chǎn)量和強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響，不利于產(chǎn)量和強(qiáng)度指標(biāo)的提高。針對這一點，主要從以下幾個方面著手進(jìn)行研究以達(dá)到提高燒結(jié)礦產(chǎn)量及強(qiáng)度的目的。

（1）研究配加雜料后改善混合料成球性的措施。

（2）研究配加雜料后燒結(jié)透氣性降低的對策。

（3）確定不同雜料配比的混合料水分最佳區(qū)間。

（4）研究控制適宜的燒結(jié)操作制度。

3  試驗和實施方案

（1）通過“燒結(jié)杯”實驗確定不同雜料配比（6%-9%）的實驗室數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)及質(zhì)量指標(biāo)。試驗過程中摸索每個方案的垂直燒結(jié)速度、成品率、強(qiáng)度指標(biāo)，進(jìn)行對比分析。

（2）將實驗室方案應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。主要關(guān)注雜料的配比對燒結(jié)負(fù)壓、終點溫度、混合料水分及成品礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、產(chǎn)量的影響。

（3）工業(yè)生產(chǎn)中，在確保燒結(jié)礦質(zhì)量不降低的前提下，現(xiàn)場摸索并優(yōu)化燒結(jié)工藝操作制度。

隨著原料結(jié)構(gòu)的變化，勢必引起與之相適應(yīng)的燒結(jié)工藝、技術(shù)的變化，最后確定出不同雜料配比的相應(yīng)的操作制度，針對原料結(jié)構(gòu)的變化，采取應(yīng)對措施，從燒結(jié)工藝、技術(shù)等方面進(jìn)行改進(jìn)和完善。

4  研究結(jié)果及分析

表1  單種雜料成分檢測

Table.1  One kind of miscellaneous material detection

（2）進(jìn)行“燒結(jié)杯”實驗室試驗。共五種方案，雜料配比分別為6%、7%、7.5%、8%、9%。記錄不同方案的工藝參數(shù)，對比分析不同雜料配比的垂直燒結(jié)速度、成品率、強(qiáng)度指標(biāo)，確定實驗室操作制度。在燒結(jié)杯實驗過程中，以釩鈦礦主體配礦結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分別配加6%、7%、7.5%、8%、9%雜料。各種方案的實驗數(shù)據(jù)如下表-1。

表2  實驗室試驗數(shù)據(jù)

Table.2  Laboratory data

從以上實驗數(shù)據(jù)可以看出，在原料結(jié)構(gòu)基本相同，雜料配比不同的情況下，對試驗結(jié)構(gòu)分析如下：

①隨著雜料配比的不斷提高，垂直燒結(jié)速度及利用系數(shù)持續(xù)降低，燃耗變化幅度較小；

②當(dāng)雜料配比為由6%提高至7.5%時，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)略有降低，但仍可滿足生產(chǎn)的需要；

③雜料配比不斷提高過程中，燒結(jié)礦質(zhì)量呈下降趨勢，當(dāng)雜料配比7.5%時，燒結(jié)機(jī)垂直燒結(jié)速度及轉(zhuǎn)鼓指數(shù)等均可滿足生產(chǎn)需要，隨著雜料配比的再次提高，燒結(jié)礦質(zhì)量下降幅度明顯提高。

綜上所述，為提高雜料消耗量，降低燒結(jié)礦成本，保證燒結(jié)礦質(zhì)量，雜料最佳配比為7%-8%。

（3）現(xiàn)場工業(yè)試驗。在實驗室試驗結(jié)束后進(jìn)行，同樣為幾種方案，雜料配比分別為6%-9%，原料結(jié)構(gòu)和實驗室試驗相近。記錄不同方案的工藝參數(shù)，對比分析不同雜料配比的混合料粒度組成、垂直燒結(jié)速度、煙道負(fù)壓、煙道溫度、成品率、強(qiáng)度指標(biāo)?，F(xiàn)場工業(yè)試驗的數(shù)據(jù)如下表-2。

表3  現(xiàn)場工業(yè)試驗數(shù)據(jù)

Table.3   Field industrial test data

從上表數(shù)據(jù)可以看出：雜料配比在6%時，二混后-3mm比例略偏低、垂直燒結(jié)速度、煙道負(fù)壓、成品率、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)均較好，隨著雜料配比的提高，上述指標(biāo)及參數(shù)呈下降趨勢，當(dāng)雜料配比為7.5%時，主要工藝參數(shù)良好，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)77.63%，滿足生產(chǎn)需要，當(dāng)雜料提高至8%、9%時，垂直燒結(jié)速度明顯降低，煙道溫度偏低，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)降低至77%以下。

根據(jù)工業(yè)試驗數(shù)據(jù)，雜料配比應(yīng)穩(wěn)定在7%-8%。

（4）在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下兼顧燒結(jié)礦成本，確定現(xiàn)場工業(yè)試驗最優(yōu)方案及相應(yīng)合理的燒結(jié)工藝制度及技術(shù)措施。合適的雜料配比應(yīng)不影響燒結(jié)礦質(zhì)量同時又能降低精粉消耗。同時，現(xiàn)場采取有效措施減小雜料對混合料成球性的負(fù)面影響。

根據(jù)實驗室試驗和工業(yè)試驗結(jié)果，確定合適的雜料配比為7%-8%。為了降低雜料對料層透氣性的不利影響，采取了以下措施：

①根據(jù)瓦斯礦日拉運量，當(dāng)期產(chǎn)生的所有雜料全部進(jìn)行造堆；

②因鋼渣和瓦斯礦親水性差且有害元素含量多，故控制鋼渣在鐵料中配比不得大于2%，瓦斯礦在雜料中配比小于20%；

③確定合理的原料結(jié)構(gòu)。因雜料對混合料成球不利，所以在配料過程中應(yīng)根據(jù)各種含鐵原料的物理化學(xué)性能合理搭配使用本地釩粉和外礦（粗粉）并確定合適的配比，減小雜料的負(fù)面影響。這一點借助燒結(jié)杯實驗來完成，目前已形成普通粉比例30%左右，外礦粉20%左右，部分雜料等低價料，其他為本地釩粉的主體原料結(jié)構(gòu)；

④熔劑提前打水消化，提高料溫，強(qiáng)化混合料成球；另外在配料增加流量計，使打水量穩(wěn)定并連續(xù)，穩(wěn)定原料的初始水分；

⑤控制合適的水分區(qū)間。根據(jù)原料結(jié)構(gòu)變化，利用兩個班次摸索并確定合適的混合料水分區(qū)間，二混崗位每小時檢測一次混合料水分，提高水分穩(wěn)定率；

⑥在配料室配置水箱，將蒸汽打進(jìn)水箱，利用蒸汽提高水溫從而提高料溫；同時將主機(jī)礦槽料位控制可控的料位范圍內(nèi)，充分利用蒸汽預(yù)熱混合料；

⑦將污泥攪拌池通入蒸汽，提高污泥溫度最終達(dá)到提高混合料溫度的目的；

⑧煉鋼除塵灰罐車輸送至燒結(jié)機(jī)配料斗，與自身除塵灰共同配加，日耗量140噸左右。

5  工藝技術(shù)改進(jìn)要點

（1）根據(jù)單種雜料的理化性能及燒結(jié)性能，確定單種雜料的配加原則；在當(dāng)前主體配礦結(jié)構(gòu)條件下，雜料適宜配比為7%-8%；

（2）為降低雜料對燒結(jié)過程的影響，利用蒸汽提高配料打水溫度及污泥池通入蒸汽提高污泥溫度從而提高混合料溫度，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)，改進(jìn)工藝操作。

6  結(jié)論

通過試驗研究，結(jié)合燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)實踐，確定燒結(jié)機(jī)適宜的雜料配比為7%-8%，并已推廣在我廠所有燒結(jié)機(jī)進(jìn)行配加，2016年雜料累計消耗噸鐵99.8kg，并通過改進(jìn)工藝操作，降低配加雜料對燒結(jié)過程的影響，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了二次資源進(jìn)行循環(huán)利用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 傅文章．攀西釩鈦磁鐵礦資源特征及綜合利用問題的基本分析．礦產(chǎn)綜合利用，1996，(1)：27—34