鋼渣回收鐵的試驗(yàn)研究

張朝暉，魯慧慧，巨建濤，謝建宏

(西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，陜西 西安 710055)

鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣， 數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的15%～20%[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，鋼渣的排放量也隨之增加[2]。鋼渣中含有相當(dāng)數(shù)量的鐵，平均含金屬鐵約為10%左右[3]。不同品種的鋼渣，可以作不同的用途。TFe高的鋼渣可以作煉鋼原料、煉鐵原料，以及作燒結(jié)原料用，剩下的尾渣一般用于筑路、回填、制造鋼渣水泥等[4，5]。太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司年排轉(zhuǎn)爐鋼渣量30萬(wàn)t，轉(zhuǎn)爐廢渣中鐵的含量為17%～28%。這些轉(zhuǎn)爐鋼渣除部分綜合利用外，其余全部堆放在東王渣場(chǎng)[6]。綜合回收轉(zhuǎn)爐渣中的這部分鐵，對(duì)節(jié)約企業(yè)資源、降低環(huán)境污染、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，有很大的長(zhǎng)遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)意義。為此，本試驗(yàn)以臨鋼鋼渣為原料，進(jìn)行了回收鐵的工藝研究。

1 試驗(yàn)原料及方法

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)鋼渣樣取自太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司。該鋼渣樣中，主要礦物成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣、氧化鈣和玻璃體。經(jīng)工藝礦物學(xué)研究證明，鋼渣中金屬鐵粒度分布極不均勻，磁鐵礦、赤、褐鐵礦結(jié)晶粒度細(xì)微，與硅鈣質(zhì)固溶體嵌布關(guān)系密切，較難單體解離。通過選礦可直接回收的金屬礦物，主要有金屬鐵、磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦。

鋼渣經(jīng)多元素化學(xué)分析，其組成見表1。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果

1.2 試驗(yàn)方法

結(jié)合鋼渣性質(zhì)，分別進(jìn)行了濕式弱磁選和濕式強(qiáng)磁選對(duì)比試驗(yàn)，從而得到合適的工藝路線。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 濕式弱磁選試驗(yàn)

(1)濕式磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

鋼渣濕式磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)是在弱磁場(chǎng)中進(jìn)行的。試驗(yàn)固定磁場(chǎng)強(qiáng)度0.16T，磨礦細(xì)度分別為-200目產(chǎn)品的含量60%、70%、80%、90%、95%。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得鐵品位、回收率與磨礦細(xì)度關(guān)系，如圖1所示。

由圖1可以看出，磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦的鐵品位與回收率有較大影響。在磨礦細(xì)度-200目70%時(shí)，鐵回收率約為64%，品位約為59%；在磨礦細(xì)度-200目80%時(shí)，鐵回收率提高到了約66%，但品位下降到了約50%。綜合考慮各方面因素，磨礦細(xì)度以-200目占75%為宜。

(2)濕式弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

鋼渣濕式磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，是在固定磨礦細(xì)度-200目92%，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.16T、0.145T、0.125T、0.10T下進(jìn)行的。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得鐵品位、回收率與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，如圖2所示。

圖1 —200目產(chǎn)品的磨礦細(xì)度與鐵品位、回收率關(guān)系

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度與鐵品位、回收率關(guān)系

從圖2可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，鐵精礦的品位有所下降，但都在50%以上，回收率明顯提高。在磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.175T時(shí)，達(dá)到了66.75%。因此，本次試驗(yàn)選弱磁場(chǎng)強(qiáng)度0.175T較為理想。

(3)濕式弱磁選試驗(yàn)結(jié)果及分析

鋼渣濕式弱磁選驗(yàn)證試驗(yàn)，是在固定磨礦細(xì)度-200目75%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.175T的條件下進(jìn)行的。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 濕式弱磁選驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，鐵精礦產(chǎn)率為31.00%，鐵精礦品位可以達(dá)到60.60%，全鐵回收率為66.99%，試驗(yàn)結(jié)果比較理想。

2.2 濕式強(qiáng)磁選試驗(yàn)

(1)濕式強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)鋼渣樣中有弱磁性礦物赤、褐鐵礦，為了進(jìn)一步回收這部分赤、褐鐵礦中的鐵，進(jìn)行了濕式強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)用原料為濕式弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度驗(yàn)證試驗(yàn)的弱磁尾渣。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得鐵品位、回收率與磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系，如圖3所示。

圖3 磁場(chǎng)強(qiáng)度與鐵品位、回收率關(guān)系

從圖3可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，鐵精礦品位變化不大，回收率有所增加。但強(qiáng)磁選精礦品位僅僅有20%左右，無(wú)法獲得合格的鐵精礦。

(2)濕式強(qiáng)磁選再磨細(xì)度試驗(yàn)

從鋼渣濕式強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可見，強(qiáng)磁選精礦品位僅僅只有20%左右，這可能是因?yàn)殇撛谐?、褐鐵礦結(jié)晶粒度細(xì)小，沒有達(dá)到單體解離原因。因此，進(jìn)行了強(qiáng)磁選再磨細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度1.278T，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，弱磁選尾渣經(jīng)過再磨，在同一磁感應(yīng)強(qiáng)度下進(jìn)行選別，鐵精礦品位只能達(dá)到24%～25%，距合格的鐵精礦質(zhì)量要求相差甚遠(yuǎn)，而且入選弱磁選尾渣鐵品位只有13%～14%。繼續(xù)提高再磨細(xì)度，勢(shì)必增加磨礦成本，經(jīng)濟(jì)上不夠合理，因而沒有必要繼續(xù)深入研究。

2.3 鐵精礦質(zhì)量檢驗(yàn)分析

為了檢查選礦產(chǎn)品質(zhì)量，特進(jìn)行了鐵精礦質(zhì)量分析，鐵精礦質(zhì)量分析結(jié)果詳見表4。

表3 弱磁選尾渣強(qiáng)磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

表4 鋼渣濕式弱磁選鐵精礦和尾渣多項(xiàng)化學(xué)分析結(jié)果(%)

從表4的試驗(yàn)結(jié)果分析可知，濕式弱磁選工藝可以從該鋼渣中選出品位為60%以上的鐵精礦。但是，該鐵精礦含磷超標(biāo)，需在冶煉過程中注意除磷。

3 結(jié)論

(1)將鋼渣在磨礦細(xì)度-200目75%，磁場(chǎng)強(qiáng)度0.175T的條件下進(jìn)行濕式弱磁選，研究結(jié)果表明：鐵精礦產(chǎn)率31.00%，選礦比3.23，鐵精礦品位可以達(dá)到60.60%，全鐵回收率為66.99%。

(2)濕式弱磁選工藝可以從該鋼渣中選出品位為60%以上的鐵精礦。但是，該鐵精礦含磷超標(biāo)。

[1] 姜從盛,丁慶軍,王發(fā)洲,李春.鋼渣的理化性能及其綜合利用發(fā)展趨勢(shì)[J].國(guó)外建材科技,2002,23(3):3-5.

[2] 譚策衡,劉闖. 熱潑渣技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 上海寶鋼工程設(shè)計(jì), 2001(1) : 29-34.

[3] 韓永孝.淺談鋼渣的綜合利用[J].再生資源研究,2007(6):39-42.

[4] 朱友益,王化軍,張強(qiáng).鋼渣綜合利用試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)綜合利用,1997(1):8-12.

[5] 丁明.非金屬礦物加工工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[6] 武運(yùn)生.臨鋼鋼鐵渣資源化綜合利用現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].中國(guó)冶金,2006,16(12):42-44.