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冶金含鐵塵泥還原提鐵試驗(yàn)分析

前言:想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了冶金含鐵塵泥還原提鐵試驗(yàn)分析范文,希望能給你帶來(lái)靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。

冶金含鐵塵泥還原提鐵試驗(yàn)分析

摘要:冶金含鐵塵泥是鋼鐵冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,其具有種類(lèi)多、成分復(fù)雜的特點(diǎn),為了對(duì)其進(jìn)行高附加值的利用,現(xiàn)打破傳統(tǒng)利用模式,針對(duì)瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮的成分特性,采取按比例混和壓球成型-還原焙燒-磁選提鐵的方式進(jìn)行深度還原提鐵。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,該深度處理方式,可以達(dá)到瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮成分互補(bǔ)的作用,取得了較好的還原提鐵效果。

關(guān)鍵詞:冶金固體廢棄物;含鐵塵泥;瓦斯泥;煉鋼污泥

引言

鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的冶金固體廢棄物,這些冶金固體廢棄物種類(lèi)多,包括煉鐵渣、煉鋼渣、各工序產(chǎn)生的除塵灰及除塵泥、廢舊耐材及其他垃圾等。冶金固體廢棄物的產(chǎn)生總量大,年產(chǎn)生量約占鋼產(chǎn)量的50%左右,部分鋼企固體廢棄物的產(chǎn)生比例更高。雖然冶金固體廢棄物種類(lèi)多,但根據(jù)金屬含量可劃分為金屬固體廢棄物和非金屬固體廢棄物。當(dāng)前環(huán)保部門(mén)對(duì)冶金制造業(yè)提出了新標(biāo)準(zhǔn)和新要求,大力倡導(dǎo)綠色冶金,花園式工廠建設(shè)。鋼鐵企業(yè)也自發(fā)的重視環(huán)保,并在環(huán)保方面做足了功夫,通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推行新的冶煉技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)高效冶煉和潔凈冶煉,更加注重資源的循環(huán)利用,在冶金含鐵塵泥再利用方面進(jìn)行了更多、更深入的研究。如果利用不好這些冶金含鐵塵泥,其會(huì)成為環(huán)保壓力,變成企業(yè)的負(fù)擔(dān)。反之,通過(guò)新技術(shù)或新產(chǎn)品的研發(fā),將冶金含鐵塵泥循環(huán)利用起來(lái),不僅可以變廢為寶,降低部分生產(chǎn)成本,為企業(yè)帶來(lái)一定的效益,還能夠滿(mǎn)足環(huán)保要求和行業(yè)需求。冶金含鐵塵泥主要指球團(tuán)、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋和冷軋等工序產(chǎn)出的除塵灰、除塵泥、氧化鐵皮等物質(zhì),該類(lèi)物質(zhì)具有含鐵量較高、產(chǎn)生渠道廣、種類(lèi)繁多、化學(xué)成分復(fù)雜的特性,總產(chǎn)生量約占鋼產(chǎn)量的10%。含鐵塵泥的這些特性給資源的循環(huán)利用帶來(lái)了一定的難度,但只要處理方法得當(dāng),仍是能取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。該文對(duì)瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮的綜合利用進(jìn)行了試驗(yàn)性研究,并取得了較好的試驗(yàn)效果[1]。

1試驗(yàn)原料

1.1試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮、黏結(jié)劑等。

1.2試驗(yàn)原料成分

試驗(yàn)原料烘干后,化驗(yàn)其成分,化學(xué)成分見(jiàn)表1。其中水分含量分別為瓦斯灰水分12.24%、煉鋼污泥20.63%、氧化鐵皮4.76%。

2試驗(yàn)方案

上述3種含鐵塵泥的TFe含量較高,其中瓦斯灰及煉鋼污泥中含有一定量的C。試驗(yàn)?zāi)康氖浅浞掷猛咚够摇掍撐勰嘧陨頂y帶的C對(duì)3種含鐵塵泥進(jìn)行還原提鐵,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其可行性。

2.1試驗(yàn)原料的準(zhǔn)備及配比計(jì)算

含鐵塵泥含有較高的水分,需要進(jìn)行晾曬處理,將3種含鐵塵泥晾曬至水分含量符合標(biāo)準(zhǔn)后,再依據(jù)化驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行配料。配料的原則是三者混合料中總C量能夠滿(mǎn)足氧化鐵類(lèi)物質(zhì)的還原反應(yīng),并保持一定量的C富余,配料比的計(jì)算必須折成干基。經(jīng)計(jì)算,物料配比(干基)為瓦斯灰31.21%、煉鋼污泥48.78%、氧化鐵皮20.01%。

2.2試驗(yàn)所需設(shè)備

設(shè)備包括JQ350混料機(jī)、皮帶機(jī)、對(duì)輥壓球機(jī)、高溫坩堝升降爐、坩堝鉗、耐火罐、破碎機(jī)、小型球磨機(jī)、磁鐵、電子稱(chēng)等。

2.3試驗(yàn)步驟

2.3.1試驗(yàn)料的成球氧化鐵皮須預(yù)先搗打粉碎或碾碎,再將晾曬后的含鐵塵泥按照計(jì)算比例加入混料機(jī)內(nèi),攪拌時(shí)加入適量的黏結(jié)劑。攪拌過(guò)程中,視攪拌情況添加少許水,保證試驗(yàn)料具有適度的黏性,以便于壓制成球。物料混合均勻后,打開(kāi)混料機(jī)的卸料閘,通過(guò)皮帶機(jī)將試驗(yàn)混合料輸送至對(duì)輥壓球機(jī)中轉(zhuǎn)緩沖料倉(cāng),開(kāi)始?jí)呵?,壓制成球待用[2]。

2.3.2成球裝罐將成球裝入耐火罐內(nèi),擺放整齊,在距離罐口5cm的位置處停止裝球,均勻地覆蓋上阻火粉。覆蓋阻火粉的目的是防止還原后的成球二次氧化,造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。

2.3.3成球的還原焙燒將裝滿(mǎn)成球的耐火罐放入坩堝升降爐內(nèi),按照設(shè)定的溫度曲線(xiàn)升溫,升溫至設(shè)定的還原焙燒溫度后,持續(xù)保溫至設(shè)定的時(shí)長(zhǎng)[3]??砂丛囼?yàn)方案設(shè)定不同的還原焙燒溫度和保溫時(shí)長(zhǎng)。保溫結(jié)束后(還原焙燒過(guò)程結(jié)束)進(jìn)入冷卻狀態(tài)。成球的還原焙燒采用正交試驗(yàn)法,主要包括2個(gè)階段。第一階段,保持還原焙燒時(shí)間不變(預(yù)留焙燒時(shí)間較充裕,以便于反應(yīng)溫度對(duì)還原焙燒的影響),在不同溫度下對(duì)成球進(jìn)行還原焙燒,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù),選出較好的還原焙燒溫度。第二階段,還原溫度為第一階段的優(yōu)選溫度,調(diào)整還原焙燒時(shí)間,根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定還原焙燒時(shí)長(zhǎng)。

2.3.4還原成球的破碎磁選待坩堝升降爐降至常溫后,夾出耐火罐,小心地倒出阻火粉,取出焙燒成球并稱(chēng)重。稱(chēng)重后破碎,破碎料倒入小型球磨機(jī)研磨,研磨完畢后用磁鐵對(duì)研磨料進(jìn)行磁選,并對(duì)磁選出的物料進(jìn)行稱(chēng)重。

2.3.5磁選料的TFe測(cè)定采用GB/T6730.5標(biāo)準(zhǔn)三氯化鈦-重鉻酸鉀容量法測(cè)定含磁選料的TFe含量,記錄不同試驗(yàn)方案下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過(guò)試驗(yàn),掌握了第一手試驗(yàn)數(shù)據(jù),再系統(tǒng)性地分析化驗(yàn)數(shù)據(jù),選出綜合效益最高的還原焙燒參數(shù),為后期規(guī)?;a(chǎn)提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。第一階段的還原時(shí)間選擇4h(有富余),還原溫度自1000℃始,每批次試驗(yàn)遞增50℃,見(jiàn)表2。第一階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在保持還原焙燒時(shí)間一定的前提下,隨著還原溫度的遞升,磁選粉選出率減小,選出粉的TFe含量整體上呈上升趨勢(shì),但當(dāng)溫度超過(guò)1200℃后,磁選粉的TFe變化不大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能與磁選機(jī)的磁選效果及化驗(yàn)滴定誤差有一定關(guān)系[4]。但還原溫度在1200℃時(shí),含鐵塵泥的提鐵效果明顯,從能耗方面考慮,還原溫度選擇1200℃較為經(jīng)濟(jì)。另外,為便于后期工業(yè)化生產(chǎn),選擇一個(gè)較低的還原溫度,有利于后期還原設(shè)備的選型,特別是在耐材方面擴(kuò)大了選擇空間[5]。在完成第一階段的試驗(yàn)后,保持還原溫度1200℃的條件下,還原時(shí)長(zhǎng)每批次試驗(yàn)遞增0.5h。通過(guò)試驗(yàn)選出含鐵塵泥合適的還原反應(yīng)時(shí)間,見(jiàn)表3。當(dāng)還原溫度設(shè)定為1200℃時(shí),含鐵塵泥成球的還原提鐵效果隨還原時(shí)間的延長(zhǎng)呈先增后降的趨勢(shì),當(dāng)還原時(shí)間為2.5h時(shí),還原提鐵效果最好。當(dāng)還原時(shí)長(zhǎng)達(dá)到3.0h時(shí),還原成球有部分二次氧化,導(dǎo)致磁選率下降。雖然2.5h的還原提鐵效果最好,但與2h的相較差距不大。如果在實(shí)際的工業(yè)化生產(chǎn)時(shí),選擇2h作為還原時(shí)間應(yīng)該性?xún)r(jià)比最高[6]。

4結(jié)論

首先,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮這3種冶金含鐵塵泥是可以通過(guò)還原焙燒進(jìn)行提鐵的,但各種物料的配比要根據(jù)化驗(yàn)成分實(shí)時(shí)計(jì)算。另外,該實(shí)驗(yàn)方案如果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化推廣應(yīng)用,還原焙燒的窯型選擇尚須進(jìn)一步考證。其次,瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮在還原溫度1200℃、還原時(shí)間2.5h時(shí),實(shí)驗(yàn)室還原提鐵效果最好。但在工業(yè)化生產(chǎn)中,選擇2h作為還原時(shí)間應(yīng)該性?xún)r(jià)比最高。因?yàn)?h和2.5h的還原提鐵效果相差不大,但在1200℃的高溫下,還原時(shí)間保持越長(zhǎng),能耗越高,成本越高。再次,對(duì)瓦斯灰、煉鋼污泥、氧化鐵皮的還原提鐵處理,只是冶金含鐵塵泥利用的一種方案,通過(guò)這種思維,啟發(fā)科研者找到更加經(jīng)濟(jì)、高效的再利用技術(shù),為冶金塵泥的再利用開(kāi)啟新篇。最后,冶金固體廢棄物種類(lèi)繁多、數(shù)量較大,雖然利用的難度大,但是如果處理方法得當(dāng),是能實(shí)現(xiàn)高附加值利用的,并能獲得高額的回報(bào)。今后如何高效地利用這些所謂的“廢棄物”,需要不斷的開(kāi)拓創(chuàng)新,借助更多的新技術(shù)去實(shí)現(xiàn),從而為企業(yè)及國(guó)家做出有利貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王筱留,鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分)[M].北京:冶金工程出版社,2005.

[2]肖波.煤基直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)[J].冶金能源,1996(3):15-17.

[3].直接還原新技術(shù)[J].燒結(jié)球團(tuán),1999,24(1):25-27.

[4]韓雪.冶金行業(yè)含鐵固體廢棄物資源化綜合利用研究[J].中國(guó)資源綜合利用,2018,36(11):58-60.

[5]雷鵬飛.冶金含鐵塵泥復(fù)合球團(tuán)直接還原試驗(yàn)研究[J].甘肅冶金,2017,39(1):18-22.

[6]張晉霞,牛福生,徐之帥.鋼鐵工業(yè)冶金含鐵塵泥鐵、碳、鋅分選技術(shù)研究[J].礦山機(jī)械,2014,42(6):97-102.

作者:潘曉 單位:濟(jì)南鮑德?tīng)t料有限公司日照市分公司

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