碳錳除塵灰冷壓球團的制作及應用

施永生

(云南省鶴慶錳業(yè)有限公司 冶煉廠，云南 鶴慶 671500)

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

云南省鶴慶錳業(yè)有限公司冶煉廠(以下簡稱為:我廠)從2010年起以生產(chǎn)低磷、低硅的高碳錳鐵為主，工藝要求必須有高的錳磷比，在礦石中磷相對固定的情況下，只能采取高品位入爐才能滿足高的錳磷比[1]，一般我們采用的入爐品位在39.5%以上，2010年達39.6%。因此，冶煉過程中產(chǎn)生的除塵灰含Mn很高。近4年我們每年有6個月生產(chǎn)低磷低硅的高碳錳鐵，平均數(shù)據(jù)見表1。

表1 除塵爐灰的MnO含量及年產(chǎn)出量

從表1中可以看出所產(chǎn)生的除塵灰Mn的平均含量在39.5%以上，屬于高品位礦，若不進行有效回收，不僅浪費嚴重，而且也不利于環(huán)保。因此，我廠在如何有效處理除塵灰的方面進行了大量的探索，首先采用土法燒結來處理，但這種方法對環(huán)境污染很大，不能滿足環(huán)保要求。因此，結合我廠的實際情況，經(jīng)過多方面的調查研究，確定在不進行大規(guī)模投資的情況下，用冷壓球團法經(jīng)濟有效的回收除塵灰重新入爐[2]。

2 粘結劑的選擇

2.1 設備選型和工藝流程

參觀昆鋼鐵合金廠的冷壓成球系統(tǒng)，斗南錳礦的成球燒結機系統(tǒng)后，本著環(huán)保、低投入、收效快的原則，結合我廠的實際情況，選用冷壓球團的方法來處理我廠的除塵灰，同時確定了1套投資低、易操作的設備：JDC-350滾筒式攪拌機1臺，攪拌功率15 kW；ZZXM-555球蛋成型機1臺，功率30 kW。

2.2 粘接劑的選擇與制作試驗效果

用冷壓球團的方法來處理爐灰，重點是選擇粘接劑，我廠選用不同的粘接劑做了多次試驗，并進行了對比，得出了不同的數(shù)據(jù)和結果。

2.2.1 羧甲基淀粉鈉做粘接劑的情況

羧甲基淀粉鈉(CMS)是變性淀粉的代產(chǎn)品，屬醚類淀粉，是水溶性陰離子高分子型化合物。通常使用的是他的鈉鹽(CMS—Na)，白色或黃色粉末，無臭、無味、無毒、熱易吸潮，2%水溶液粘度(25℃)為0.8～1.2 Pa·s，水溶液在80℃以上長時間加熱，則粘度降低[3]。

我廠開始時采用羧甲基淀粉作為冷壓球團的粘接劑，按除塵灰∶羧甲基淀粉∶水=1 000∶1∶50的比例進行試驗，然后再對上述比例進行多次小的調整試驗，直到生產(chǎn)出理想的產(chǎn)品。在不同時間隨機抽取5組樣品進行對比，結果見表2。

表2 球團成球率及破碎率試驗結果 %

從表2可以看出，用羧甲基淀粉作粘接劑，冷壓球團的初始成球率比較高，平均在90%以上，只有少量小塊狀的除塵灰粘在壓球機上脫落，總量不超過8%，但是在晾曬、搬運、入倉、配料過程中發(fā)現(xiàn)強度不夠，有40%左右的產(chǎn)品重新粉化；更為嚴重的是，在實際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)干燥的冷壓球團礦一旦與潮濕的其他礦石混在一起，就會吸水粉化，甚至變成泥漿狀，和所有爐料糊在一起，無法正常下料。我廠經(jīng)過一年半左右的時間進行反復試驗、生產(chǎn)使用，確認羧甲基淀粉鈉不適合用作除塵灰冷壓球團的粘接劑。

2.2.2 水玻璃和水泥作粘接劑的情況

由于用羧甲基淀粉做粘接劑效果不佳，因此，我廠又采用了另外的粘接劑——水玻璃、水泥。使用水玻璃、水泥做粘接劑比使用羧甲基的情況有很大的改善，初始成球率也是在90%左右，但在晾曬過程中，破碎率明顯降低了。使用水玻璃、水泥做粘接劑后，對初始成球率、搬運過程破碎粉化率、入爐破碎率等的統(tǒng)計結果見表3。

表3 球團成球率及破碎率試驗結果 %

從表3可以看出使用水玻璃和水泥做粘接劑，初始成球率在92%以上，強度比用羧甲基淀粉時大得多，因此在涼曬過程中以及配料過程中破碎率不算高，成品率都在80%以上，從入爐前的情況來看，可以說是達到了預期的效果。但是進到爐子受熱后，冷壓球團會產(chǎn)生爆炸，越靠近高溫區(qū)，爆炸越厲害，我們可以觀察到的就能達到40%以上，這樣一來，加了冷壓球團，反而影響了正常的爐況，使爐內(nèi)透氣性變差，操作困難，加得越多，爐況越差，噴火現(xiàn)象越嚴重。使用水玻璃和水泥做粘接劑還出現(xiàn)一個問題，干燥太慢，制作周期長，就會產(chǎn)生大量的爐灰積壓，工廠就要增加投資來解決，如果處理不好，就會對環(huán)境造成污染。雖然經(jīng)過1年多的生產(chǎn)，并不斷調整水玻璃、水泥、除塵灰之間的比例，最終沒有取得理想的效果。

2.2.3 昆鋼鐵合金廠專用粘接劑的使用情況

在使用水玻璃、水泥作粘接劑的同時，不斷的向外尋找更新的方法(新的粘接劑)，2012年底我廠又采用了昆鋼鐵合金廠自行研制的專用粘接劑，成分保密配方。

從2012年11月起開始使用昆鋼鐵合金廠的粘接劑，在操作配比上比較方便，按除塵灰∶粘接劑∶焦粉∶水=80∶5∶13∶2的比例在攪拌機里攪拌均勻，送壓球機冷壓成球。拌好的除塵灰與壓球機不粘連，壓球時好脫模，初始成球率高，表4為2013年正常生產(chǎn)時對冷壓球團初始成球率、破碎率進行的統(tǒng)計。

表4 球團成球率及破碎率試驗結果 %

從表4可以看出，使用昆鋼鐵合金廠專用粘接劑后，初始成球率在原來的基礎增加了5%左右，在晾曬和搬運過程中破碎率也不是很高，平均不到3%，曬干后入爐時的塊狀率也保持在90%左右，入爐后球爆炸的現(xiàn)象很少，估計不到10%。另外這種專用粘接劑容易晾曬干。從2012年11月到2013年底1年多的生產(chǎn)情況來看，冷壓出的球團礦曬干，晴天一般2 d，陰天3～4 d，而且這種球團在半干時即可入爐，極大的減少了除塵灰的堆積和球團礦的保管。因此從上述的情況分析總結，用昆鋼鐵合金廠專用粘接劑處理除塵灰，做冷壓球團的粘接劑是可行的，也滿足了我廠的要求。

3 冷壓球團礦入爐方法的選擇

在冷壓球團制作完成后，對入爐方法也進行了探索和總結，最終確定出適合我廠實際情況的理想的方法。

最初入爐是將球團礦以附加礦的形式直接加入爐膛內(nèi)，這種方法解決了在搬運、入倉、下料過程中破碎、粉化和受潮等現(xiàn)象。但經(jīng)過一段時間的使用后發(fā)現(xiàn)，這種操作方法造成爐況缺碳現(xiàn)象，導致翻渣現(xiàn)象頻繁，負荷不穩(wěn)定，嚴重時已影響到當班產(chǎn)量。

因此決定用焦粉(粒度<5 mm)，直接在冷壓球團時加進除塵灰里與粘接劑攪拌均勻壓球。并進行了多次反復試驗，焦粉的比例在14%～16%之間較為合適，這樣不但解決了缺碳問題，還增加了球團的強度，對爐況也起到了改善的效果，使用加焦粉的球團礦后，金屬回收率也有一定的提高。因此，加焦粉的冷壓球團礦、直接用人工附加的方法是我廠處理除塵灰的主要選擇。

4 制備冷壓球團礦的經(jīng)濟效益

4.1 冷壓球團礦的制備

我廠在場地方面進行了較大的投資：120 m2的全封閉制作車間，含80～90 m2的除塵灰存放倉庫，30 m2左右的制作車間。確保收集的除塵灰在壓成球團礦前不會被風吹和雨淋，不會產(chǎn)生二次污染，制作車間與除塵器之間有專用通道，用專用車輛運輸，確保運輸途中不造成污染。晾曬場是近200 m2四面透風的彩鋼瓦大棚，確保壓出的球團礦能及時晾曬干，當天壓出的球團礦第3天要求用完，并不斷的循環(huán)使用，場地不被占用，也不對環(huán)境造成二次污染。

4.2 直接經(jīng)濟效益

除塵灰的Mn含量為40.91%，生產(chǎn)的球團礦的Mn含量為33.24%。生產(chǎn)1 t球團礦所需原料成本詳見表5。

從表5可以看出，生產(chǎn)1 t球團礦需要440元的成本，其中已包含了煙氣除塵的成本，用0.8 t除塵灰就能產(chǎn)出1 t含Mn33%左右的球團礦，如果按2013年初的礦石價格(40元/噸度)，1 t壓球礦價格1 320元，減去440元的車間成本，每噸壓球礦的利潤為880元。從表1可知，我廠每年的除塵灰大約在3 700 t左右，可生產(chǎn)球團礦4 600 t，那么球團礦每年的利潤為400萬元左右。這樣對除塵灰的回收也符合減排環(huán)保的要求。

表5 生產(chǎn)1 t球團礦所需原料成本

5 結 語

在沒有很好的燒結機和大型成球設備的情況下，用冷壓球團的方法處理除塵灰經(jīng)濟實惠，是切實可行的。使用昆鋼鐵合金廠的粘接劑，按5%比例配粘接劑，加焦粉成球，人工附加投料，效果很好。

從我廠的情況來看，每年直接產(chǎn)生400萬元左右的利潤，經(jīng)濟效益可觀。每年直接回收3 700 t除塵灰，確保除塵灰不直接排放，收集的灰塵也沒有二次污染，對節(jié)能環(huán)保產(chǎn)生重要意義。

參考文獻：

[1] 王濤.羧甲基淀粉鈉工業(yè)品的生產(chǎn)工藝流程[J].安徽理工大學學報(自然科學版)，2003(2)：57-60.

[2] 周進華，于忠，M.A雷斯. 鐵合金冶煉[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社,1981：108-160.

[3] 王崢. 除塵粉及礦粉綜合利用削減污染又產(chǎn)生經(jīng)濟效益//第20屆全國鐵合金學術研討會論文集[C].麗江：中國金屬學會鐵合金分會，2011：319-322.