（矿物加工工程专业论文）水钢除尘灰造小球掺入烧结试验及工艺配置研究.pdf

武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 牌日期： 矬 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅， 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名：丝崔逸婆 指导教师签名：主苎! 生 日期： d 口f p 量，f 口 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 近几年，随着我国钢铁工业产能的扩大，冶金尘泥的排放量也越来越多，尘泥的回收 和利用已成为企业普遍存在的共性问题。而目前大部分厂家选择将尘泥直接用于烧结生 产，但其容易对生产过程造成波动。本试验针对水钢除尘灰直接配入烧结循环利用给生产 稳定和产品质量带来的弊端问题，采用小球烧结法对除尘灰进行试验研究，以达到对其合 理回收利用的目的。 试验研究在实验室条件下，通过确定适宜的造球参数，选择合理的造球粘结剂，对除 尘灰造小球的成球性能及小球质量进行了研究，然后根据资源状况，对已造小球进行不同 配量、不同料层高度的烧结试验，并分析和研究除尘狄小球掺入烧结的烧结性能及烧结矿 质量，从中得出结论，为后期工业生产提供理论指导。 造球试验研究表明：生石灰是除尘狄造小球较合理的粘结剂，其不但能较好的改善除 尘灰的成球性能，也不会给后续工序带来有害杂质，同时将多种除尘灰配合成混合型除尘 灰造小球，可以优势互补。本试验中，除尘灰适宜的造球参数为：成球时间1 2 m i n ，造球 盘转速2 6 r m i n ，小球水分控制在1 1 左右，且当除尘狄小球的粒径为3 8 1 1 1 】m 时，其平 均落下强度 3 次0 5 m ，小球的爆裂粉化温度达6 0 0 ，干湿强度指标完全可满足小球掺入 烧结的要求。 烧结试验研究表明：除尘狄造小球掺入烧结，可起到充分利用二次资源和成球核心物 料的双重作用，不仅可以改善料层的透气性，也能稳定水碳、防止烧结矿的成分波动，且 对烧结矿自然粉化无不利影响。试验中当料层高度分别为5 0 0 m m 、6 2 0 m m 、7 2 0 r a m ，对应 除尘灰和小球的添加量分别为4 、6 、8 时，掺入小球较加入除尘灰烧结，垂直烧结速 度分别提高7 5 、1 2 3 和2 5 7 ，成品率提高0 9 4 、5 4 和7 2 ，转鼓强度提高3 1 2 、 4 3 7 和1 2 6 7 ，固体燃耗下降5 9 、1 3 2 和1 7 6 。试验结果还表明：在水钢现有原 料条件下，料层高度为6 0 0 7 0 0 m m 时，最适宜的配矿方案为：澳粉1 7 1 、阳春7 、巴 西3 4 8 、印度7 、焙烧矿3 、焦煤粉6 4 、石灰石7 1 、生石灰4 6 、白云石5 ， 小球配入量为6 8 。 试验研究最终结果表明：除尘狄造小球掺入烧结是可行的，其造球性能和烧结指标均 能满足生产要求，是一条回收利用二次资源的新途径，对企业提高经济和社会效益将产生 显著效果，具有很好的推广意义。 关键词：除尘狄；造小球；烧结二次利用；节能减排；应用研究 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ee x p a n s i o no fs t e e li n d u s t r yp r o d u c t i o nc a p a c i t yi no u rc o u n t r y , t h e d i s c h a r g ea m o u n to ft h em e t a l l u r g i c a l d u s tw a sm o r ea n dm o r e 1 1 1 er e c y c l i n go ft h e m e t a l l u r g i c a l d u s th a sb e c o m ew i d e s p r e a de x i s t e n tc o m m o np r o b l e m s a tp r e s e n t , t h e m e t a l l u r g i c a ld u s th a sb e e nu s e dd i r e c t l yf o rs i n t e r i n gb ym o s ti r o na n ds t e e lc o m p a n i e s b u ti t w a se a s yt oc a u s ef l u c t u a t i o n st ot h ep r o d u c t i o np r o c e s s f o rt h es h o r t c o m i n gp r o b l e mo fs t a b l e p r o d u c t i o np r o c e s sa n dq u a l i t yo fp r o d u c tr e s u l t e df r o ma d d i n gt h ed u s td i r e c t l yt ot h es i n t e r i n g i ns h u i c h e n gi r o na n ds t e e lc o ，l t d i no r d e rt or e c y c l ei t ，t h em p s p r o c e s sh a sb e e nu s e dt o m a k ee x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o no nt h ed u s tf o rr e a c h i n gt h ep u r p o s eo fr e a s o n a b l er e c y c l i n g t h r o u g hc o n f i r m i n ga p p r o p r i a t ep a r a m e t e r sa n ds e l e c t i n gr e a s o n a b l eb i n d e r so fm a k i n g p e l l e t ，a ne x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o nh a db e e nm a d e t os t u d yt h ep e l l e t i z a b i l i t ya n dt h eq u a l i t yo f d u s t m i n i - p e l l e ti nl a b o r a t o r yc o n d i t i o n a n dt h e n ，w i t ht h e r e s o u r c ec o n d i t i o n ，s i n t e r i n g e x p e r i m e n to fd i f f e r e n tp r o p o r t i o n i n gr a t e sa n dd i f f e r e n tl a y e rh e i g h tw a sc a r r i e do u to nh a v i n g m a d em i n i p e l l e t 1 1 1 es i n t e r i n gp e r f o r m a n c ea n ds i n t e rq u a l i t yo fd u s tm i n i - p e l l e ta d d i n gt o s i n t e r i n gm i x e dm a t e r i a lw a sa n a l y z e da n di n v e s t i g a t e d t h ec o n c l u s i o nw a sc o m et of r o mt h e e x p e r i m e n ta n di t w o u l do f f e rt h e o r e t i c a ld i r e c t i o nf o rt h ei n d u s t r i a lp r o d u c t i o no ff o l l o w i n g s t a g e t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fp e l l e t i z i n gs h o w e dt h a tt h el i m ei sam o r er e a s o n a b l eb i n d e rf o r d u s tm i n i p e l l e t i z i n g i tn o to n l yc o u l db e t t e ri m p r o v et h ep e l l e t i z a b i l i t yo fd u s t ，b u ta l s o w o u l d n tb r i n gi nd e t r i m e n t a li m p u r i t ya tt h ef o l l o w u pp r o c e s s a n da tt h es a m et i m e ，av a r i e t y o fd u s tm a k i n gi n t oam i x e dt y p ed u s tt om i n i - p e l l e t i z ec o u l dc o m p l e m e n te a c ho t h e r s a d v a n t a g e s i nt h i se x p e r i m e n t ，t h eo p t i m u mp e l l e t i z i n gp a r a m e t e r su s i n gd u s tw a sp e l l e t i z i n g t i m eo f12 m i n ，d i s cp e l l e t i z e rs p e e do f2 6 r m i na n dm o i s t u r ec o n t e n to fm i n i - p e l l e tc o n t r o l l i n gi n a b o u t1 1 w h e nt h eg r a i nd i a m e t e ro fd u s tm i n i - p e l l e tw a s3 - 8 m m ，i t sa v e r a g eg r e e ni m p a c t s t r e n g t hw a s 3 t i m e s 0 5 ma n dt h eb u r s tt e m p e r a t u r eo fm i n i p e l l e tw a sr e a c h i n g6 0 0 ( 2 t h e s t r e n g t hi n d e xo fg r e e na n dd r yp e l l e tf u l l ys a t i s f i e dt h er e q u i r e m e n t so fm i n i p e l l e ta d d i n gt o s i n t e r i n g t h ee x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o no fs i n t e r i n gs h o w e dt h a td u s tm i n i - p e l l e t i z i n ga d d i n gt o s i n t e r i n gc o u l dp l a ya d u a lr o l eo fm a k i n gf u l lu s eo f s e c o n d a r y r e s o u r c e sa n da sac o r em a t e r i a l o fp e l l e t i z i n g i tn o to n l yc o u l di m p r o v et h ep e r m e a b i l i t yo fl a y e r , b u ta l s oc o u l ds t a b i l i z ew a t e r a n dc a r b o na n dp r e v e n tc o m p o s i t i o nf l u c t u a t i n go fs i n t e r i n g a tt h es a m et i m e ，t h e r ew a sn o n e g a t i v ei n f l u e n c eo n t h en a t u r a ld e g r a d a t i o no fs i n t e r i n g w h e nt h el a y e rh e i g h tw a s5 0 0 m m ， 6 2 0 m ma n d7 2 0 m m ，a n dt h ec o r r e s p o n d i n gd o s a g eo fd u s ta n dm i n i p e l l e tw a s4 ，6 a n d8 i nt h ee x p e r i m e n t ，t h ev e r t i c a ls i n t e r i n gs p e e d ，y i e l da n dt u m b l e ri n d e xi m p r o v e d7 5 ，12 - 3 ， 2 5 7 ，0 9 4 ，5 4 ，7 2 ，3 1 2 ，4 3 7 a n d1 2 6 7 ，a n dt h ec o a lc o n s u m p t i o nr e d u c e d5 9 ， 13 2 a n d1 7 6 ，r e s p e c t i v e l y , b ya d d i n gt h em i n i p e l l e tc o m p a r e dw i t ha d d i n gt h ed u s t t h e 武汉科技大学硕士学位论文第1 i i 页 e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa l s os h o w e dt h a tt h eo p t i m u mo r em a t c h i n gs c h e m ew a sa u s t r a l i a no r eo f 17 1 ，y a n g c h u no r ec o n c e n t r a t eo f7 ，b r a z i lo r eo f3 4 8 ，i n d i ao r eo f7 ，r o a s t i n go r eo f 3 ，c o k i n gc o a lo f6 4 ，l i m e s t o n eo f7 1 ，l i m eo f6 4 ，d o l o m i t eo f5 a n dm i n i - p e l l e to f 6 t o8 i nt h ee x i s t i n gr a wm a t e r i a l sc o n d i t i o no fs h u i e h e n gi r o na n ds t e e lc o ，l t d ，w h e nt h e l a y e rh e i g h tw a s6 0 0 m m t o7 0 0 m m t h ef i n a le x p e r i m e n t a li n v e s t i g a t i o ns h o w e dt h a tt h ed u s tm i n i p e l l e t i z i n ga d d i n gt os i n t e r i n g w a sf e a s i b l e ，t h ep e l l e t i z a b i l i t ya n dt h es i n t e r i n gi n d e xo fw h i c hc o u l ds a t i s f yt h ep r o d u c t i o n r e q u i r e m e n t t h i sw a s an e ww a yo fr e c y c l i n gt h es e c o n d a r yr e s o u r c e s i tw o u l dy i e l ds i g n i f i c a n t r e s u l t sf o ri m p r o v i n ge c o n o m ya n ds o c i e t ye f f e c to fe n t e r p r i s ea n dh a v eg o o ds p r e a dm e a n i n g k e y w o r d s ：d u s t ；m i n i - p e l l e t i z i n g ；r e u t i l i z a t i o n o fs i n t e r i n g ；e n e r g y s a v i n ga n dd i s c h a r g e r e d u c t i o n ；a p p l i c a t i o ns t u d y 武汉科技大学硕士学位论文第v 页 目录 摘要i a b s w a c t i l 前言1月u百l 第一章文献综述2 1 1 国内含铁尘泥的资源现状2 1 2 国内外含铁尘泥的综合利用方法3 1 2 1 含铁尘泥的分类及其特点4 1 2 2 含铁尘泥的处理方式4 1 2 3 国外含铁尘泥的利用方法4 1 2 4 国内含铁尘泥的利用方法5 1 3 水钢含铁尘泥综合利用状况7 1 4 国内外小球烧结的生产研究状况8 1 4 1 烧结工业概述8 1 4 2 国内外小球烧结生产研究状况一8 1 4 3 小球烧结固结成矿机理9 1 4 4 小球烧结法的特点1 0 1 4 5 小球烧结矿高炉冶炼效果l o 1 4 6 小球烧结工艺的最新发展1 l 1 5 含铁尘泥小球烧结法1 2 1 5 1 尘泥小球烧结法简介。1 2 1 5 2 粘结剂的选择1 2 1 5 3 含铁尘泥小球烧结法的新工艺1 3 1 6 课题选题意义、目的及内容。1 4 1 6 1 选题的意义及目的1 4 1 6 2 课题内容1 4 第二章除尘狄造小球试验研究1 5 2 1 细粒物料的成球机理1 5 2 1 1 主要连接力1 5 2 1 2 成球机理15 2 1 3 成球阶段17 2 1 4 影响细粒物料成球的因素1 8 2 2 原料的理化性能1 9 2 2 1 原料的化学成分1 9 2 2 2 原料的粒度组成2 0 第v i 页武汉科技大学硕士学位论文 2 3 试验流程、方法及设备。2 0 2 3 1 试验流程2 0 2 3 2 试验方法2 0 2 3 3 试验设备2 0 2 4 除尘灰造小球粘结剂及造球参数的选择2 2 2 4 1 试验所用粘结剂2 2 2 4 2 造球时间对除尘灰小球质量的影响2 2 2 4 3 成球转速对除尘灰小球质量的影响2 3 2 4 4 造球水分对除尘灰小球质量的影响2 4 2 5 试验方案2 5 2 6 试验结果与分析2 5 2 6 1 除尘灰的成球性能2 7 2 6 2 小球落下强度。2 5 2 6 3 小球爆裂粉化性能3 0 2 7 小结3l 第三章除尘狄小球掺入烧结试验研究3 2 3 1 烧结成矿机理3 2 3 1 1 烧结过程中的固相反应3 2 3 1 2 烧结过程中液相的生成3 3 3 1 3 烧结过程中的冷凝固结3 5 3 1 4 烧结过程中铁酸钙的生成3 6 3 2 原料性能。3 6 3 3 试验流程、方法及设备3 7 3 3 1 试验流程3 7 3 3 2 试验方法及设备3 8 3 4 试验方案3 9 3 5 试验结果与分析4 0 3 5 1 试验结果4 0 3 5 2 结果分析4 2 3 6 ，j 、结4 8 第四章除尘灰造小球掺入烧结工艺配置研究4 9 4 1 工艺配置研究的目的。4 9 4 2 水钢烧结生产状况4 9 4 3 除尘灰造小球及小球掺入烧结生产工艺流程4 9 4 3 1 除尘灰造小球生产工艺流程5 0 4 3 2 小球掺入烧结生产工艺流程5 0 武汉科技大学 硕士学位论文第v i i 4 4 工艺计算及配置选择5 l 4 4 1 计算依据及参数5 l 4 4 2 工艺计算及配置5 l 4 5 投资预算5 4 第五章结论与展望5 6 参考文献5 8 至i 【谢6 l 攻读学位期间发表论文情况6 2 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 前言 我国矿产资源种类较多，其总体特点是：贫、细、杂，富矿资源少，贫矿伴生矿多， 易选矿少。因此，近年来我国钢铁工业对进口铁矿石依赖程度比较大，而由于进口矿石的 价格连年上涨，企业生产成本持续攀升，这给钢铁工业的平稳较快发展带来了极大的冲击。 面对这种形势，二次资源综合利用已成为冶金工业面向循环经济发展必须思考与研究的对 策。 钢铁企业在生产过程中排放出大量的含铁尘泥，如烧结除尘灰、高炉瓦斯灰、出铁场 除尘灰、炼钢红尘、转炉泥、瓦斯泥等，因其中含有铁、碳、c a o 、m g o 等可利用的成 分，我们将其统称为二次资源。在这部分资源中，含铁品位较高，具有很好的利用价值， 若不加以利用，不仅浪费资源，而且还会对环境造成严重污染。针对此项工作，国内外许 多科研工作者曾进行过探索和研究，并取得了一定的成效，其中不乏具有较高价值的技术， 值得推广应用。长期以来，由于政策监管和技术水平落后等原因，我国废渣的资源化利用 还不高。 近几年，在我国政府的监管和大力支持下，冶金含铁尘泥在回收利用方面取得了很大 进步，但与国外发达国家相比仍较落后。如美国早在1 9 1 5 年就颁布了i c c 条例，禁止把 冶金矿渣作废料，并于1 9 1 8 年成立了矿渣协会，把冶金矿渣列为国家的矿产资源，实现 了冶金废渣专业化、资源化和企业化管理【。因此，国内各厂矿企业及科研工作者仍需加 大这方面的研究力度，强化这方面的意识，提高综合利用水平。 含铁尘泥的综合利用方式较多，目前大多数钢铁企业采用直接配入烧结系统回收利用 的方式处理含铁尘泥。这种方式在一定程度上实现了尘泥资源的回收利用，但长期的生产 实践证明：多种含铁尘泥的烧结循环利用给烧结矿生产带来了许多问题。因此，为了解决 配加含铁尘泥不好烧结的问题，本试验针对水钢多种含铁粉尘的综合利用进行了深入研 究，提出了将含铁粉尘等二次资源造小球( 0 3 8 m m ) ，然后掺入烧结的构思，力求为冶 金二次资源的科学合理回收利用探索一条切实可行的途径，既有利于资源的回收利用，又 有利于环境保护，更具有显著的经济效益和社会效益。 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 1 1 国内含铁尘泥的资源现状 第一章文献综述 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 百分点； 7 ) 单品种矿少，共、伴生复合矿多，利用难度大，成本较高，资源区域分布相对不均。 面对如此严峻的资源现状，迫使我国铁矿石的进口量呈高比率增长，2 0 0 2 年我国铁矿 石进口量首次突破l 亿吨，达1 1 亿吨；2 0 0 4 年突破2 亿吨，达2 1 亿吨；2 0 0 8 年再创新高， 进口量已超过4 亿吨，高达4 4 亿吨；2 0 0 9 年进口铁矿石6 2 8 亿吨，比上年增加进口1 8 8 亿吨， 增长4 2 7 ，是历史上增加进口量和增长幅度均最大的一年【5 】。进口矿来自于1 8 个国家，进 口国家按数量排序依次为澳大利亚、巴西、印度、南非、秘鲁等国，铁矿石对外依存度自 2 0 0 3 年以来均已超过5 0 。 表1 1 近几年我国国产铁矿石量、进口铁矿石量及进口铁矿石价格 大量的铁矿石需求，必然会导致铁矿石市场的供不应求，随之导致进口铁矿石价格节 节攀升，其价格已从2 0 0 2 年的2 3 6 美元吨增长n 2 0 0 8 年的1 3 6 5 美元吨，翻了近6 倍。显而 易见，过高的铁矿石价格，必然会使生产成本大幅增加，这不利于我国钢铁工业的平稳、 健康发展。因此，为了缓解目前铁矿石市场供不应求的局面，减少对外依存度，笔者建议 应不断提高国内铁矿石的选矿技术，想方设法加大国内矿山的丌发力度，提高铁矿石的产 质量，并且继续探寻新的优质资源。与此同时，二次资源综合利用等方面也应当引起高度 重视。 钢铁工业的快速发展，带来的另一个问题是：排放出大量的含铁尘泥。据统计，我国 大型钢铁企业含铁尘泥的产生量约占其钢产量的1 0 左右，其中轧钢工序中固体废弃物的 产生量约占轧材产量的0 8 1 5 ，炼钢过程中尘泥的产生量约占钢材产量的3 4 左右， 炼铁过程中粉尘( 泥) 的产生量约占铁水产量的3 4 左右，烧结过程中粉尘的产生量约 占烧结矿产量的2 4 左右【6 】。按此比例计算，我国含铁尘泥的年排放量是非常庞大的， 这些含铁尘泥不仅含有可回收利用的铁元素，还含有部分c 、c a o 、m g o 等有用物质。而 钢铁企业对这些含铁尘泥除部分对外处理( 卖掉) 外，其它的多为有限利用，大部分含铁 渣尘被长期废弃堆放。 一方面国内矿产资源严重匮乏，需要进口大量铁矿石，另一方面钢铁厂大量的含铁尘 泥闲置、流失和浪费。因此，如何利用好这些“废弃”资源已成为钢铁企业迫切需要解决 的问题。若不加以利用，不仅浪费资源，且极易对环境造成严重污染。特别是在铁矿资源 紧缺和环保治理压力同益加重的情况下，充分利用冶金渣、尘泥废弃物等含铁资源，既可 缓解钢铁生产中的资源问题，也可解决坏境治理问题，有利于钢铁工业的发展走上健康之 路【7 1 。 1 2 国内外含铁尘泥的综合利用方法 钢铁厂含铁尘泥的合理回收利用既可以提高资源利用率，又可以通过处理利用起到强 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 化和稳定生产的作用，还可以取得一定的经济效益。 1 2 1 含铁尘泥的分类及其特点 钢铁企业产生的含铁尘泥按生产工艺可分为：烧结除尘灰、高炉瓦斯灰、瓦斯泥、出 铁场除尘灰、炼钢红尘、转炉泥等；依除尘方式来讲，有布袋除尘灰、电除尘灰、重力除 尘灰、水封除尘灰( 泥) 等；依除尘设置的需要和性质，又可分为烟气除尘灰和环境除尘 灰。其中烟气除尘灰是生产过程中必然会产生的，如高炉和转炉煤气系统的除尘、烧结机 机头和机尾的高温烟气等；环境除尘是为降低粉尘对环境造成污染所设置的，如原料转运、 装卸等岗位的除尘灰。一般来说，环境除尘灰是在常温下聚集的，其粉尘介质性质较之前 无较大改变，比较方便回收利用，且利用过程中对生产基本没有危害，而工艺除尘灰则是 经过了高温焙烧过程，其理化性质已发生一定程度上的变异，利用难度较大，所以含铁尘 泥因产生的条件、回收的方式不同，其物理化学特性也有很大差异【8 】。如尘泥有干湿之分、 粗细颗粒之分；有的具有静电性：干、细粉尘自然堆角甚小，流动性极好，难以堆积贮存； 经高温处理后的粉尘表面性质特殊，与水润湿性差，难以加水润湿；湿的尘泥( 泥浆) 难 以运输储存，也难以脱水干燥，干燥后板结如石，孥硬无比【9 】。j 下是由于含铁尘泥具有的 这些特点，这就给生产中对其直接循环利用带来了困难。 1 2 2 含铁尘泥的处理方式 生产过程中产生的含铁尘泥应首先加以处理，不能任其随意排放。其中由干式除尘器 收集的粉尘一般采用机械输送和管道气力输送的方式进行集中处理。当选用机械方式输送 时，为避免产生二次污染，应先对粉尘进行加湿处理，也有厂家采取先将干粉尘进入水封， 使之成为泥浆后，再输送到预定地点进行综合利用。 由湿法除尘器收集的尘泥一般采用集中和分散处理。集中处理是将全厂含尘污水纳入 综合处理系统，统一进行沉淀、浓缩、脱水后，再纳入工艺流程或运往它处进行利用。而 分散处理则是在湿法除尘器外部或在其下部集水坑设刮板机等，将刮出的污泥就地纳入工 艺流程或运往它处再利用【1 0 1 。 1 2 3 国外含铁尘泥的利用方法 对于含铁尘泥的综合利用，国外早在6 0 年代就已开始研究，针对不同性质的尘泥， 研究出的方法也多种多样，但总的来说有两大途径，一是采用干法或湿法配入烧结料中进 行烧结，走大循环道路；二是进行造球，用于球团工艺当中。一般比较多见的几种方法， 其工艺流程见表1 2 。 武汉科技大学硕士学位论文第5 页 表1 2 含铁尘泥利用方法及工艺流程 利用方法上艺流程 直接返同烧结法 小球烧结法 氧化球团法 氯化球团法 预还原球团法 直接还原法 冷枯结球团法 脱z n 、p b 一混合制粒一送烧结 脱水_ 混合造球_ 送烧结 脱水_ 干燥一混合- 造球_ + 焙烧_ 送高炉 焙烧_ 混合一造球_ + 氯化焙烧一送高炉 脱水干燥一混合一制粒- + 还原焙烧_ + 送高炉 混合一脱水一干燥一还原焙烧一送高炉 脱水一加枯结剂一制粒一养生一送高炉( 或转炉) 除表1 2 所列方法外，还有s d r 法、川崎法、s r m 法、光峰法、s u r n 法等，其 均属于金属化球团法，还有西德华尔兹法、热压球团法等【l l 一2 1 。 同本是世界上在钢铁厂含铁尘泥综合利用方面做的比较好和技术上较先进的国家， 其尘泥综合利用技术多达1 0 余种，很多技术得到广泛应用。但r 本国内各钢铁企业利用 尘泥的方法和工艺流程又不完全相同，如新同铁的君津、釜石等厂采用小球团法和金属化 球团法；川崎公司采用金属化球团法为主；室兰采用预还原法；名古屋采用冷粘结球团法： 神户制钢在综合利用初期将含铁尘泥送球团厂使用，后又采用环形炉直接还原法；r 本钢 管公司福山厂则采用将含铁尘泥与原料合并，先制粒，后外滚燃料，再在烧结机上进行团 粒烧结的方法【1 3 叫6 1 。 加拿大一家钢铁公司采用热压球团法处理含铁尘泥，其工艺流程是：先对干燥后的 尘泥在流态床中喷油点火，着火后，粉尘将依靠其内所含可燃物( 碳、油) 的燃烧供给其 所需热量，然后热料由流态床直接进入辊式压力机，挤压成块。对辊压力为1 0 0 0 - 1 2 5 0 n ， 用这种方法生产的团块抗压强度达到2 7 2 0 n 球【1 7 】。但热压球团法只能用于处理干式粉尘 尘，且设备投资非常高，不适宜于大规模应用。 美国对含铁粉尘的处理利用比较普遍，也较简单，其是将各种粉尘添加粘结剂后进 行强力搅拌、制粒，最后掺入烧结混合料中进行烧结( 也可全部造球后焙烧) 。其中物料 加水的方法是将干式粉尘加入含水很高( 约3 0 ) 的矿浆中，再加o 5 的皂土，搅拌3 0 s ， 最终水分为7 8 ( 一般为7 2 6 ) i i 8 q 9 1 。 1 2 4 国内含铁尘泥的利用方法 国内在含铁尘泥综合利用方面起步相对较晚，最初尘泥大多对外处理或进行堆存， 后来才丌始逐渐加以利用，而且利用技术水平不高，利用率较低。近几年通过学习借鉴国 外先进经验和成熟技术，虽然在尘泥资源化技术的开发和应用上取得了一定的成绩，但与 国外先进企业相比，还有较大的差距，特别是在新领域的丌拓和新技术的开发上还有很大 距离。 目前国内各钢铁厂普遍采取将含铁尘泥返回烧结配料，直接进行烧结利用。虽说采 取这种方法无需对含铁尘泥进行预处理，而且综合利用工艺简单，也不用增加投资便可以 回收含铁尘泥，但是长期的生产实践表明：大量含铁尘泥的直接烧结循环利用给生产带来 了许多问题。一是含铁尘泥的种类多、数量大，铁分高低不齐，化学成分各异，“随拉随 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 用”的简单使用方法不易做到定量配料，且水碳难以稳定，成分波动大，造成烧结矿物化 性能指标下降，同时也影响高炉冶炼的稳定顺行；二是这些尘泥粒度较细，而且经过了高 温焙烧过程，表面疏水性强，直接配入混合料很难制粒，进入混合机后也不易与其它原料 混合均匀，极易导致烧结料层透气性恶化；三是除尘灰、尘泥等烧结性能差，据莱钢等钢 铁企业多年来的生产经验，烧结生产能力降低3 左右；四是除尘灰、尘泥大多用敞篷车 运输，在装、卸现场及运输途中造成反复扬尘，污染环境 2 0 - 2 1 1 。由此可见，含铁尘泥直 接返回烧结利用的方法只是实现了对资源的重复利用，属于简单、低技术水平的循环利用， 这不但对资源造成浪费、给生产带来负面影响，也会给环境造成反复污染。因此，要经济、 合理地利用含铁尘泥，必须开辟更多、更好的含铁尘泥综合利用新途径。 宝钢作为我国钢铁企业的龙头，在引进吸收国外经验的基础上，率先在国内建成投 产了含铁尘泥小球团烧结工艺。该法是参照新同铁小球团烧结工艺设计的，其是向含铁尘 泥中加2 的皂土后，再在圆盘造球机上单独制成小球，然后加入烧结料进行烧结。由于 在造球过程中加入了粘结剂，它克服了含铁尘泥不易成球的难题，可以改善料层透气性， 提高烧结利用系数，稳定烧结矿成分，同时尘泥中含有一定量的c ，加入尘泥可降低烧结 能耗【2 2 1 。鞍钢等几家钢铁企业随后也采用了该工艺处理含铁尘泥。小球团烧结法工艺简 单，无大型设备，流程短，设备投资少。但脱p b 、z n 效果差，不能利用含p b 、z n 高的 尘泥，因此，对含p b 、z n 高的尘泥，应先脱z n 后再利用。 含铁尘泥的氧化球团法也是我国部分钢铁企业处理含铁尘泥采用的方法。它主要是 将一定比例的含铁尘泥配入高品位铁精矿中一同造球，然后在竖炉或链篦机一回转窑中进 行焙烧，生产氧化球团。从工业生产的情况来看，氧化球团法虽然实现了对含铁尘泥的再 利用，但其对球团矿的强度、转鼓指数、产量等有不利影响幽】。 含铁尘泥的金属化球团法在我国鞍钢、武钢也进行过半工业试验。这种方法是将尘 泥、煤粉等按一定比例配料，再添加适量粘结剂在圆盘造球机上加水造球或送进对辊压球 机压制成球，生产出的含碳球团矿经干燥后，送入回转窑或环形转底炉内进行高温还原， 得到金属化球团。该技术处理含铁尘泥可有效脱除p b 、z n 、s 等有害杂质，回收部分p b 、 z n ，获得的还原球团金属化率为7 0 左右，且高温软化性能接近普通烧结矿，在高炉内 极少产生粉化，可作为高炉炼铁的优质原料。因此，这种工艺流程是回收利用钢铁厂含铁 尘泥较合理的方法，具有明显的优越性，但该法需要建设链篦机、回转窑或环形转底炉等 大型复杂设备，因而占地面积大、投资高，生产成本高【2 4 1 。 尘泥冷固渣造块技术在我国也有生产应用。其是将含铁尘泥配加萤石、粘结剂等辅 料，经造块冷固结后作为炼钢等的冷却剂和造渣剂，国外已有成功报道，我国的鞍钢、昆 钢等也进行了工业化生产，并用于炼钢生产。这种方法是一种工艺简单、投资少、见效快 的回收含铁尘泥方法。但该工艺也有其自身缺点：冷固结产品强度低，特别是热念强度很 难保证；养生占地面积大；在造块过程中需要添加大量水泥等粘结剂，使用粘结剂的成本 也高，因此只适用于类似转底泥等高品位、有害杂质少的尘泥回收利用，对含铁尘泥的用 量也有限，不能大量处理含铁尘泥【z h 6 | 。 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 此外还有选冶流程法，回收尘泥中铁、碳、锌、铅等。其工艺为：先磁选回收铁， 再浮选回收碳，然后酸浸回收铅、锌等。有的研究方法则为先将瓦斯泥磨细，磨矿后以柴 油或其它油脂作捕收剂浮选得碳精矿，再浮选尾矿，用摇床回收铁，得高品位铁精矿。在 选冶流程工艺方面，武汉科技大学张一敏教授作出了重大突破，由他主持完成的“含铁渣 尘高效利用关键技术开发与工业应用”项目荣获2 0 0 7 年度国家科技进步二等奖。该项目 首次提出并开发出由单一超极限l l d 螺旋溜槽构成的一粗二精一扫的含铁渣尘分选提纯 新工艺和冶金粉尘冷态球团技术。其中分选提纯新工艺有效克服了目前国内外传统工艺的 过程复杂、分选及脱杂效果差、产率低、运行成本高以及适应性差等缺陷，能实现无尾生 产，不产生二次污染，产品指标稳定先进。与传统工艺相比精矿品位可提高5 7 ，金 属回收率提高l o 1 5 ，s 脱除率高达9 5 ，且具有操作简便，运行成本低等突出优点。 冷态球团技术则是采用蒸汽对转炉l t 干式粉尘及a o d 、e a f 粉尘进行旋风消解，几十 秒内完成均匀消解，然后向消解后的粉尘中配加所发明的w k d 系列新型粘结剂，生产冷 压球团，其形成的球团可循环于冶炼主流程【2 7 2 引。 综上所述，含铁尘泥的综合利用方式较多，各厂家应该根据各自的条件以及所产生 尘泥的特点，选取或研究符合各厂实际情况的尘泥综合利用方法。 1 3 水钢含铁尘泥利用状况 按照水钢目前钢产量5 0 0 万t a 的规模，其炼铁能力为4 5 0 力t a ，烧结为8 5 0 万t a ， 全年除尘灰可回收量约为7 0 力t 。炼铁厂的除尘狄主要有：烧结机机头、机尾除尘灰、 高炉出铁场除尘灰、煤气收尘系统的瓦斯灰