煉鋼鑄余渣回收及綜合利用范文

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《煉鋼》2017年第6期

摘要：鑄余渣主要含有C2S、C3S及少量鋁酸鹽和玻璃質(zhì)，粒度小于1mm的鑄余渣占比為53.11%，通過10mm過篩可獲得41%的鑄余渣尾粉。在水泥預(yù)粉磨中外摻6%的鑄余渣，粉磨過程沒有出現(xiàn)“飽磨返料”的現(xiàn)象，表明其易磨性較好，但粉磨產(chǎn)量下降4t/h，因此，單獨(dú)粉磨鑄余渣經(jīng)濟(jì)性不佳，需搭配各類混合材共同粉磨。在水泥中外摻6%的鑄余渣后各項(xiàng)指標(biāo)滿足GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》。將鑄余渣用于替代28%的磷渣微粉后的強(qiáng)度均有所降低，但后期強(qiáng)度可滿足GB/T14902—2012《預(yù)拌混凝土》的使用要求。

關(guān)鍵詞：鑄余渣；回收；混合材；粉磨

0前言

LF鋼包爐是借助電弧加熱、造還原渣和底吹氬氣攪拌等手段，達(dá)到快速脫氧、脫硫，均勻鋼水溫度、成分以及有效去除鋼水中夾雜物的高效鋼二次精煉設(shè)備，煉鋼就是煉渣，由此產(chǎn)生的LF精煉渣，即是鑄余渣[1]。目前，對鑄余渣的處理都是與普通轉(zhuǎn)爐鋼渣混在一起翻倒于渣場內(nèi)，冷卻后磁選加工。由于鑄余渣在冷卻過程中為緩冷，最初的β型C2S相變?yōu)棣?C2S，導(dǎo)致鑄余渣產(chǎn)生自然粉化現(xiàn)象[2-3]，大量的細(xì)粉料極易產(chǎn)生粉塵，污染環(huán)境。目前，我國主要是將鑄余渣進(jìn)行熱態(tài)循環(huán)再生利用，熱態(tài)渣有兩種循環(huán)途徑，分別為倒入空包返回和倒入下一爐鋼水返回精煉爐熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用[4-5]。由于鑄余渣倒入空包返回轉(zhuǎn)爐出鋼，其周轉(zhuǎn)周期較長，余熱利用值大大降低，操作難度大，因此，企業(yè)采用的較少?？紤]到鋼渣硫容量等問題，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)一般循環(huán)利用3次左右，并根據(jù)循環(huán)次數(shù)不同采取不同的循環(huán)量[6]。現(xiàn)攀鋼也采用在線循環(huán)利用法，已回收利用23%的鑄余渣，剩余的因現(xiàn)有條件所限只能運(yùn)往渣場處理。目前，鞍鋼每年鑄余渣產(chǎn)生量約30萬t，曾開展過用于轉(zhuǎn)爐助熔劑的研究。通過對鑄余渣進(jìn)行篩分、磁選，再運(yùn)送到渣料倉，通過稱量與少量黏結(jié)劑及其它物料配料后進(jìn)入碾壓機(jī)混均，最后通過壓球機(jī)制成球狀實(shí)體。但由于鋼種不同使得鑄余渣種類較多，對其分類要求較為嚴(yán)格，在實(shí)際操作中難以實(shí)施[7]。攀鋼年產(chǎn)鑄余渣約5萬t，CaO含量約50%，F(xiàn)e2O3含量平均小于2%，這與水泥熟料成分較為相近。經(jīng)過相關(guān)研究認(rèn)為，若能充分利用其所富含的Al2O3、CaO，使其替代轉(zhuǎn)爐鋼渣用于水泥混合材，將可以解決部分廢渣循環(huán)利用的問題。

1試驗(yàn)原理

鑄余渣從其組成大致可以分為五大類：CaO-CaF2渣系、CaO-Al2O3-CaF2渣系、CaO-Al2O3渣系、BaO-MgO-Al2O3-SiO2渣系、含鋁灰的脫硫渣系。由于種類較多，在煉鋼區(qū)域無法加以區(qū)分，在實(shí)際操作中只能將其混合處理和加工。將鑄余渣經(jīng)過簡單篩分、磁選，渣、鐵分離后分別使用，回收的精料返回電爐冶煉，尾渣則可用于水泥混合材。

2試驗(yàn)條件和方法

2.1試驗(yàn)條件和目的

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)模試驗(yàn)，為此需新建一條簡易的處理生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)渣、鐵的分離和尾渣的收集利用。確定合理的鑄余渣分選工藝，在最大限度回收廢鋼鐵的同時，確保尾渣產(chǎn)品的合格率，為工業(yè)性試驗(yàn)應(yīng)用提供原料；其次，開拓尾渣在水泥中的應(yīng)用研究，開展規(guī)模性試驗(yàn)，探索鑄余渣在工業(yè)實(shí)際中的應(yīng)用情況，為規(guī)模消化鑄余渣創(chuàng)造可行條件。探索鑄余渣在水泥中適宜的添加比例，確保水泥重要指標(biāo)的合格和穩(wěn)定。

2.2鑄余渣的預(yù)處理

某渣場有一條鋼渣處理生產(chǎn)線，其工藝流程較為復(fù)雜，各皮帶落差較大，而鑄余渣大部分為粉料，由其進(jìn)行分選處理，如果環(huán)保措施未跟上，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵污染，同時也會降低回收率。為避免上述問題的出現(xiàn)，需單獨(dú)設(shè)計一條生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線專門用于鑄余渣的處理，需具備篩分、磁選功能，既能除渣回收其中的廢鋼鐵，還能利用干凈的尾渣粉。結(jié)合原鋼渣處理生產(chǎn)線具有的篩分、磁選功能，對其進(jìn)行微縮簡化建設(shè)，以最短的流程實(shí)現(xiàn)分選。首先，由裝載車或是貨車將鑄余渣輸送至料倉，料倉垂直正下方是出料口，然后通過皮帶輸送，在其末端是永磁輥筒，可將鑄余渣分離為渣鋼和尾渣，尾渣進(jìn)入震動分離篩，物料在此被分成2個不同規(guī)格的成品：0~10mm的渣粉和大于10mm的尾渣塊。

2.3試驗(yàn)方法

2.3.1鑄余渣的特性

鑄余渣的特點(diǎn)是含鐵量少、堿性高、氧化鈣含量在45%～55%，粉狀物料含量多，易粉化。

2.3.2試驗(yàn)方法

為了獲得適用于水泥混合材的鑄余渣，將鑄余渣進(jìn)行分選，生產(chǎn)出尾粉，為了解鑄余渣作為水泥混合材的使用效果，先在試驗(yàn)室開展水泥膠砂試驗(yàn)，了解活性及安定性，然后在水泥粉磨站開展規(guī)模試驗(yàn)。

3鑄余渣用于水泥混合材的試驗(yàn)研究

3.1鑄余渣分選試驗(yàn)

將60t鑄余渣原料運(yùn)至改建后的鑄余渣處理生產(chǎn)線。由于鑄余渣粉料比例較大，且細(xì)度過細(xì)，極易形成粉塵污染，分選難度較大，為此，只能小批量進(jìn)行喂料分選。

3.2試驗(yàn)室

試驗(yàn)為了解鑄余渣作為水泥混合材的使用效果，按照水泥熟料和石膏分別為95%和5%的基準(zhǔn)配比進(jìn)行摻合料試驗(yàn)。將鑄余渣以20％的比例替代水泥熟料，并分別用20%和30%的粉煤灰替代熟料，不同鑄余渣和粉煤灰摻量下各物料的物理性能見表3。由表3可見，鑄余渣摻量在20％時，28d抗壓強(qiáng)度符合水泥的相應(yīng)強(qiáng)度等級要求，并略高于摻粉煤灰的物料，且安定性合格。表明將鑄余渣按20％的替代量作為水泥混合材使用，可以滿足水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。

3.3規(guī)模試驗(yàn)

某水泥公司2×60萬t水泥粉磨站以煤矸石電廠現(xiàn)有2×135MW機(jī)組的粉煤灰和爐渣為主要原料，采用無需生料粉磨和煅燒的工藝，生產(chǎn)高效能復(fù)合硅酸鹽水泥。水泥粉磨采用二套由覫3.2×13m球磨機(jī)組成的開路系統(tǒng)，當(dāng)水泥比表面積為400～440m2/kg時，每套系統(tǒng)產(chǎn)量45~55t/h。

4鑄余渣用于混凝土混合材的試驗(yàn)研究

4.1鑄余渣粉磨試驗(yàn)

前述試驗(yàn)室及工業(yè)性試驗(yàn)表明，鑄余渣在成分及活性方面均具備作為水泥混合材的各項(xiàng)要求，這表明也可擴(kuò)展鑄余渣在混凝土中的應(yīng)用途徑，為此，在某建材公司進(jìn)行了試驗(yàn)性研究。該公司是以粉磨電爐磷渣和煤矸石為主要原料的混凝土摻和料生產(chǎn)企業(yè)，現(xiàn)有的生產(chǎn)模式是電爐磷渣與煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤矸石分別按70%及20%的配比，外加鈦石膏，配料后通過覫2.2×11m球磨機(jī)粉磨至300目，產(chǎn)品主要供應(yīng)混凝土攪拌站。該公司只有一條粉磨生產(chǎn)線，沒有試驗(yàn)室條件，因此，只能根據(jù)前期在水泥廠的試驗(yàn)結(jié)果，將鑄余渣在大球磨機(jī)進(jìn)行粉磨后作為混凝土混合材使用。為保證混合材的質(zhì)量穩(wěn)定，磷渣的替代量為28%（20/70=28%），即替換相對量的20%。為了解鑄余渣作為混凝土摻和料的使用效果，按表9的材料比進(jìn)行粉磨試驗(yàn)。

4.2試驗(yàn)原材料

本次試驗(yàn)原材料主要為電爐磷渣、煤矸石、鑄余渣。

4.3試驗(yàn)內(nèi)容

粉磨過程中由于鑄余渣細(xì)度過細(xì)，存在著和前述水泥粉磨時一樣的情況，鑄余包裹鋼球進(jìn)而影響粉磨效果，臺時產(chǎn)量減少近2t/h，而磷渣也因細(xì)度問題常會產(chǎn)生“糊球”情況，為此需要搭配煤矸石爐渣進(jìn)行“洗磨”，以便粉磨的順利進(jìn)行。

4.4試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)用P•O42.5級水泥，比表面積為315m2/kg的磷渣微粉，采用C∶W∶S∶G=360∶200∶820∶1020的配合比，并用磷渣微粉按40%等量取代水泥，再用20%的鑄余渣替代磷渣微粉。

5結(jié)論

（1）根據(jù)鑄余渣小于1mm粒徑占53.11%的特性，簡易改裝普通鋼渣處理生產(chǎn)線對鑄余渣進(jìn)行篩分處理，可獲得41%的鑄余渣尾粉，該尾粉可作為水泥及混凝土混合材使用。（2）在水泥預(yù)粉磨中外摻6%的鑄余渣，粉磨過程沒有出現(xiàn)“飽磨返料”的現(xiàn)象，表明其易磨性較好，但粉磨產(chǎn)量下降4t/h，因此，單獨(dú)粉磨鑄余渣經(jīng)濟(jì)性不佳，需搭配各類混合材共同粉磨。（3）在基準(zhǔn)水泥中外摻6%的鑄余渣后，其各項(xiàng)指標(biāo)與常規(guī)水泥相近，滿足GB175—2007規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。（4）用20%的鑄余渣替代磷渣微粉作為混凝土摻和料所配制的混凝土，其各齡期抗壓強(qiáng)度均有所下降，但后期強(qiáng)度可滿足GB/T14902—2012規(guī)定的使用要求。

參考文獻(xiàn)：

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作者：錢強(qiáng) 單位：攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司