利用煉鋼除塵灰制備XG型復(fù)合造渣劑的成型試驗(yàn)研究

徐茂炎， 胡志豪， 陳 超， 黃天翔

(鋼城集團(tuán)涼山瑞海實(shí)業(yè)有限公司，四川 西昌 615032)

1 前言

煉鋼轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高溫廢棄煙氣，這些煙氣經(jīng)干法除塵，可收集到大量的煉鋼除塵灰。這些除塵灰具有含鐵量高的特點(diǎn)，屬于優(yōu)質(zhì)二次資源。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，西昌鋼釩公司煉鋼廠每年產(chǎn)生煉鋼除塵灰約3萬(wàn)噸/年[1]，西昌鋼釩公司委托鋼城集團(tuán)涼山瑞海實(shí)業(yè)有限公司將其加工成XG型復(fù)合造渣劑產(chǎn)品，返回轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣實(shí)現(xiàn)煉鋼除塵灰的“零排放”和二次資源循環(huán)利用。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 原料及產(chǎn)品指標(biāo)要求

XG型復(fù)合造渣劑的主要原材料為煉鋼除塵灰(提供TFe)、石英砂(提供SiO2)、錳礦粉(提供MnO)，西昌鋼釩公司給出了XG型復(fù)合造渣劑的原料主要成分[2]以及產(chǎn)品指標(biāo)要求，產(chǎn)品指標(biāo)要求如表1所示。

表1 XG型復(fù)合造渣劑產(chǎn)品指標(biāo)要求(%)

2.2 原料壓縮比檢測(cè)

原料壓縮比是指一定堆積體積的原料在一定的壓力下體積收縮的比例大小。通常最基本的液壓壓球機(jī)壓力在0～30 MPa，現(xiàn)壓力分別取10、20和30 MPa進(jìn)行壓縮比檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采用普通中壓壓球機(jī)進(jìn)行壓球的生產(chǎn)工藝，原材料壓縮比≥5%就能滿足生產(chǎn)需求。從表2中的數(shù)據(jù)可以得出，用于生產(chǎn)XG型復(fù)合造渣劑的3種原材料在10 MPa的壓力下，壓縮比均超過(guò)了5%，能夠滿足冷壓球團(tuán)的生產(chǎn)工藝需求。

表2 原料壓縮比檢測(cè)結(jié)果

2.3 球團(tuán)成型粘結(jié)劑的研究

2.3.1 球團(tuán)成型粘結(jié)劑的選型

冷壓球團(tuán)工藝中，成型用的粘結(jié)劑是最關(guān)鍵的因素，它關(guān)系到球團(tuán)初始成球率以及球團(tuán)后期強(qiáng)度。目前，冶金行業(yè)球團(tuán)成型粘結(jié)劑主要有無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和有機(jī)粘結(jié)劑[3]兩大類(lèi)。結(jié)合XG型復(fù)合造渣劑生產(chǎn)工藝實(shí)際以及成本等，項(xiàng)目課題組決定選取羥丙基纖維素和玉米糊精這兩種有機(jī)粘結(jié)劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)粘結(jié)劑生產(chǎn)廠家的建議，羥丙基纖維素的添加量為1.0%，玉米糊精的添加量為1.5%，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 羥丙基纖維素和玉米糊精實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比

在此添加量的基礎(chǔ)上，經(jīng)測(cè)算兩種粘結(jié)劑綜合成本相當(dāng)。從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，加水量在7%條件下，兩種粘結(jié)劑基本能夠滿足XG型復(fù)合造渣劑產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，但是羥丙基纖維素的初始成球率比玉米糊精的高10.5%，初始球團(tuán)強(qiáng)度比玉米糊精的高0.4 MPa，1周后球團(tuán)強(qiáng)度比玉米糊精的低0.2 MPa。下面對(duì)在加水量7%情況下的兩種粘結(jié)劑對(duì)球團(tuán)強(qiáng)度提升速度的影響進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖1所示。從圖1中對(duì)比可以看出，羥丙基纖維素作為粘結(jié)劑球團(tuán)強(qiáng)度提升速度明顯比玉米糊精快，在自然晾曬工藝中，羥丙基纖維能夠明顯發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。綜合以上試驗(yàn)及分析，項(xiàng)目課題組決定選用羥丙基纖維素作為XG型復(fù)合造渣劑的成型粘結(jié)劑，添加量控制在1.0%，攪拌加水量控制在7%。

圖1 兩種粘結(jié)劑球團(tuán)強(qiáng)度提升對(duì)比圖

2.3.2 快干型球團(tuán)成型粘結(jié)劑的開(kāi)發(fā)研究

由于XG型復(fù)合造渣劑產(chǎn)品對(duì)水分含量、后期強(qiáng)度有一定的要求，所以在XG型復(fù)合造渣劑成型過(guò)程中只通過(guò)粘結(jié)劑去滿足其初始成球率、初始強(qiáng)度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要對(duì)羥丙基纖維素進(jìn)行改型研究，使其既能滿足初始成球率、初始強(qiáng)度的要求，又能使XG型復(fù)合造渣劑快速干燥硬化，滿足后期強(qiáng)度、水分的要求。

在滿足羥丙基纖維素1.0%的添加量的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目課題組依據(jù)實(shí)際工藝情況向粘結(jié)劑中加入一定量的純堿和干燥發(fā)熱劑，通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)選了兩種干燥發(fā)熱劑分別是干燥發(fā)熱劑A和B。試驗(yàn)用粘結(jié)劑配方如表4所示。

表4 試驗(yàn)用粘結(jié)劑配方

根據(jù)表4中的配方，對(duì)5種粘結(jié)劑進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 快干型球團(tuán)成型粘結(jié)劑的試驗(yàn)結(jié)果

從表5的試驗(yàn)基本情況來(lái)看，這5種粘結(jié)劑全部能夠滿足生產(chǎn)需要，但是研發(fā)這種環(huán)保型快干粘結(jié)劑的主要目的是保證球團(tuán)快速干燥，因此課題組還需要對(duì)這5種粘結(jié)劑使得球團(tuán)干燥的速度進(jìn)行考察，對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

圖2 干燥速率試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

從圖2的試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，2#試驗(yàn)粘結(jié)劑的球團(tuán)干燥速率明顯比其他4種粘結(jié)劑快，在自然晾曬54 h左右時(shí)，球團(tuán)水分含量基本能夠達(dá)到4.5%以下，因此項(xiàng)目課題組選用2#粘結(jié)劑作為生產(chǎn)XG型復(fù)合造渣劑用的成型粘結(jié)劑。

3 試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

項(xiàng)目課題組根據(jù)前期的理論及實(shí)際研究，開(kāi)展了多輪工業(yè)試驗(yàn)，共試生產(chǎn)了XG型復(fù)合造渣劑600 t，其成球率高達(dá)95%以上，隨機(jī)抽取4個(gè)樣進(jìn)行化學(xué)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表6所示。

表6 XG型復(fù)合造渣劑試生產(chǎn)產(chǎn)品檢測(cè)值(%)

從表6數(shù)據(jù)可以看出，所有取樣化學(xué)檢測(cè)指標(biāo)均合格。在西昌鋼釩公司煉鋼廠1#、2#轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行了造渣試驗(yàn)，結(jié)果表明XG型復(fù)合造渣劑具有較好的造渣效果[4]，試驗(yàn)成功。