含鐵固廢干法生產(chǎn)氧化鐵紅新工藝技術(shù)研究

潘旭方

（中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

1 國內(nèi)含鐵塵泥的利用現(xiàn)狀

含鐵塵泥是鋼鐵企業(yè)在原料的轉(zhuǎn)運、加工、冶煉和軋制過程中，產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物[1]，主要包括煉鋼污泥、燒結(jié)塵泥、瓦斯灰（泥）及軋鋼鐵鱗等，據(jù)國家有關(guān)部門統(tǒng)計，目前我國含鐵塵泥年發(fā)生量約1 500萬t，由于其含鐵量較高，雜質(zhì)含量相對較少且粒度較細(xì)，是一種寶貴的潛在二次資源。冶金行業(yè)含鐵塵泥發(fā)生量及其特性列于表1。

表1 含鐵塵泥數(shù)量及其特性

目前，我國含鐵固廢的綜合利用處于初級階段[2]，主要利用途徑有以下3種模式：（1）返回?zé)Y(jié)，作為燒結(jié)礦配料，這是我國當(dāng)前利用含鐵固廢的最主要方法，占利用總量的85％以上，但由于其粒度較細(xì)，容易穿透燒結(jié)料層，進(jìn)入燒結(jié)機(jī)收塵系統(tǒng)形成閉路，嚴(yán)重影響燒結(jié)作業(yè)，另外其鐵品位相對鐵精礦較低，也嚴(yán)重制約了其發(fā)展；（2）在塵泥中添加少量粘結(jié)劑，冷壓制成團(tuán)或焙燒，直接作為地方小高爐原料；（3）作為煉鋼熔劑等。原始利用方法雖然可以大宗量利用，但由于含鐵塵泥的粒度細(xì)、成分不穩(wěn)定，容易給高爐冶煉帶來危害，且造成環(huán)境的二次污染。因此，進(jìn)一步開展深加工工藝的技術(shù)研究，提高其利用價值，是當(dāng)前和今后的研究課題。

利用含鐵塵泥生產(chǎn)磁材用高檔氧化鐵紅，不但拓寬了含鐵塵泥綜合利用的途徑，減少了環(huán)境污染，而且增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時也為磁材行業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)原料，提升了我國的磁性材料產(chǎn)品的競爭力，使我國由磁材大國變?yōu)榇挪膹?qiáng)國。氧化鐵紅是生產(chǎn)高性能永磁鐵氧體的關(guān)鍵材料[3]，其性能和價格直接影響產(chǎn)品的使用和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前已建成一條年產(chǎn)1.5萬t的鐵鱗干法生產(chǎn)氧化鐵紅的生產(chǎn)線，鐵紅產(chǎn)品Fe2O3含量大于99.0％，F(xiàn)eO小于0.2％，SiO2小于0.3％。顏色為棕紅色，現(xiàn)已大規(guī)模替代化學(xué)法鐵紅應(yīng)用于磁材行業(yè)。

2 塵泥的除雜工藝研究

含鐵塵泥是冶金企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，雖然粒度均較細(xì)，但性質(zhì)與天然礦物存在較大的差異。因此在綜合利用前期，應(yīng)對其中所含有的雜質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，在其除雜時應(yīng)根據(jù)非鐵礦物的種類、與鐵礦物的結(jié)合狀況以及嵌布粒度確定除雜工藝和方法。其中較常用的方法是磁選、浮選、重選以及磁選—重選—浮選等聯(lián)合流程。

對于煉鋼污泥可采用階段磨礦磁選流程，即磨礦—磁選—磁選精礦再磨—磁選?？色@取TFe含量大于90.0％，SiO2小于0.4％的鐵精粉。

對于出鐵廠除塵灰可采用磁選—浮選聯(lián)合流程進(jìn)行除雜?？色@取TFe含量達(dá)到71.0％，SiO2小于0.3％的中間鐵精粉產(chǎn)品。

對于鐵鱗的除雜應(yīng)采用磁選—浮選聯(lián)合流程，可有效地降低其中的二氧化硅、碳等雜質(zhì)含量，使TFe含量達(dá)到73.0％，SiO2小于0.2％。

3 氧化鐵紅的制取

經(jīng)除雜后的精磁粉，其主要物相為Fe3O4，F(xiàn)eO，F(xiàn)e2O3及少量的金屬鐵。其氧化過程是一個放熱、增重反應(yīng)，采用馬沸爐靜態(tài)和外加熱回轉(zhuǎn)窯動態(tài)試驗。最佳的氧化條件是：入料粒度小于5 μm，焙燒溫度700～800℃，焙燒時間2 h左右。雖然提高氧化溫度和添加氧化劑都可以加快物料的反應(yīng)速度，但會對鐵紅產(chǎn)品的質(zhì)量構(gòu)成潛在的影響，在試驗和生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)需要酌情處理。表2是氧化鐵紅的多元素分析結(jié)果。

表2 氧化鐵紅多元素分析

4 氧化鐵紅產(chǎn)品的磁性能評價

利用塵泥干法生產(chǎn)的鐵紅產(chǎn)品，經(jīng)過給料→配料→一次球磨→預(yù)燒→二次球磨→成型→燒結(jié)→器件磁性能測試，其磁性能考查結(jié)果列于表3。永磁鐵氧體材料質(zhì)量分等標(biāo)準(zhǔn)（SJ/T9569.6—1995）列于表4。

由表3和表4可以看出，利用冶金企業(yè)的含鐵塵泥生產(chǎn)的鐵紅產(chǎn)品制取永磁鍶鐵氧體，產(chǎn)品的磁性能達(dá)到了新標(biāo)準(zhǔn)Y30H-1以上水平，比其他鐵質(zhì)原料（超精、鐵鱗等）制取產(chǎn)品性能要提高一個級別，而且生產(chǎn)成本均較低。

表3 塵泥干法生產(chǎn)的氧化鐵紅磁性能應(yīng)用考查結(jié)果

5 結(jié)語

冶金企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鐵塵泥種類繁多、數(shù)量較大，是重要的二次資源。目前對其直接返回?zé)Y(jié)作為配料的利用方法，經(jīng)濟(jì)效益較差，同時又造成磁材行業(yè)優(yōu)質(zhì)鐵資源的浪費。因此綜合利用含鐵塵泥，經(jīng)過富集、除雜、干法氧化可獲得優(yōu)質(zhì)氧化鐵紅產(chǎn)品，較大幅度地提高其利用價值，為永磁材料行業(yè)提供大量的優(yōu)質(zhì)資源。

該技術(shù)可充分利用閑置設(shè)備和廠房，安排企業(yè)的富余人員就業(yè)，為冶金企業(yè)的改革和發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

[1] 楊吉林.鋼鐵工業(yè)固體廢物治理[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[2] 甘勤.攀鋼含鐵塵泥的利用現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2003(2)：62-64.

[3] 王國雄.鋼鐵廠含鐵粉塵的合理利用[J].武漢鋼鐵學(xué)院學(xué)報，1991，1(1):66-67