苗慧源  趙剛  隋孝利

（河鋼股份有限公司承德分公司  河北 承德 067002）

摘  要：對高爐瓦斯礦、氧化鐵皮、鋼渣、中顆粒泥、尾渣、除塵灰等含鐵廢棄物進行研究，利用我廠的主體配礦結構，通過“燒結杯”實驗確定不同雜料配比的實驗室數據、工藝參數及質量指標。試驗過程中摸索每個方案的垂直燒結速度、成品率、強度指標等進行對比分析。摸索出最佳的雜料配加比例，并制定相應的操作制度，最終實現二次資源的高效循環利用。

關鍵詞：瓦斯礦；除塵灰；氧化鐵皮；燒結杯；回收利用

1  國內外現狀

隨著我國經濟的快速發展，對金屬材料的需求不斷擴大，急劇膨脹的消費引發了資源、能源和環境等各方面的嚴重問題，成為制約我國社會和經濟可持續發展的重要因素。因此，對二次資源進行循環利用研究，開發二次資源的高效循環利用技術，開展對高爐瓦斯礦、除塵灰、氧化鐵皮等廢棄物的綜合回收利用，不僅可以使寶貴的資源得到充分的利用，還可以實現企業的降本增效目標，同時減輕對環境的污染，也是實現企業可持續發展的一項重要內容，對企業的可持續發展具有重要的意義。

隨著我國鋼鐵產量的日益增長，高爐瓦斯礦、除塵灰、氧化鐵皮等廢棄物的產量也逐年增加，目前各種含鐵廢棄物總量每年約3000萬噸。就我廠而言，年產瓦斯礦、除塵灰、氧化鐵皮等含鐵廢棄物料共約18萬噸。

目前，國內外對各種含鐵廢棄物的回收利用方法大致如下：①將高爐瓦斯礦、除塵灰與氧化鐵皮等含鐵廢棄物返回燒結參與配料；②除塵灰通過處理造球后參與燒結配料；③將氧化鐵皮與除塵灰焙燒為金屬化球團或冷固結球團；④高爐瓦斯礦經過選礦工藝獲得鐵精粉；⑤高爐瓦斯礦通過處理提取銦、鋅、碳等；⑥其他方面的回收利用。

根據公司降本增效的要求，同時為了實現二次資源的綜合利用，減小對環境的污染，研究高爐瓦斯礦、氧化鐵皮、除塵灰等廢棄物的回收利用技術，通過實驗摸索出不同含鐵廢料的燒結基礎特性，在此基礎上對燒結機原料進行合理配礦。

目前，國內各鋼鐵企業對生產過程中產生的副產品煉鋼污泥、鋼渣、瓦斯礦、球團返礦、除塵灰等具有一定品位的含鐵物料都進行回收利用，利用的方式大部分是配加到燒結混合料中參加燒結，既可代替一定比例的鐵精粉從而降低燒結礦生產成本又可達到減少外排資源綜合利用的目的^[2]。大部分鋼廠的燒結機都采用了這種方式，而且配加量達到75kg/t左右，已形成了良性閉路循環?；谂浼与s料可降低成本及節能減排這兩點，對高爐瓦斯礦、氧化鐵皮、鋼渣、中顆粒泥、尾渣、除塵灰等廢棄物進行研究，在燒結機配加進行回收利用。

2  研究內容及技術思路

2.1  研究內容

（1）通過“燒結杯”實驗確定不同雜料配比（6%—9%）的實驗室數據、工藝參數及質量指標。試驗過程中摸索每個方案的垂直燒結速度、成品率、強度指標，進行對比分析。

（2）將實驗室方案應用于工業生產中。主要關注雜料的配比對燒結負壓、終點溫度、混合料水分及成品礦轉鼓強度、產量的影響。

（3）工業生產中，在確保燒結礦質量不降低的前提下，現場摸索并優化燒結工藝操作制度。

隨著原料結構的變化，勢必引起與之相適應的燒結工藝、技術的變化，最后確定出不同雜料配比的相應的操作制度^[1]，針對原料結構的變化，采取應對措施，從燒結工藝、技術等方面進行改進和完善。

2.2  具體思路

雖然配加雜料既可降低成本又可節能減排，但一方面，雜料成分、粒度不穩定，配比小，下料量不均勻，影響燒結礦品位和堿度的穩定；另一方面，鋼渣、瓦斯礦、球團返礦、除塵灰等雜料親水性差，不利于混合料成球，導致燒結料層透氣性變差，對燒結礦產量和強度產生負面影響，不利于產量和強度指標的提高。針對這一點，主要從以下幾個方面著手進行研究以達到提高燒結礦產量及強度的目的。

（1）研究配加雜料后改善混合料成球性的措施。

（2）研究配加雜料后燒結透氣性降低的對策。

（3）確定不同雜料配比的混合料水分最佳區間。

（4）研究控制適宜的燒結操作制度。

3  試驗和實施方案

（1）通過“燒結杯”實驗確定不同雜料配比（6%-9%）的實驗室數據、工藝參數及質量指標。試驗過程中摸索每個方案的垂直燒結速度、成品率、強度指標，進行對比分析。

（2）將實驗室方案應用于工業生產中。主要關注雜料的配比對燒結負壓、終點溫度、混合料水分及成品礦轉鼓強度、產量的影響。

（3）工業生產中，在確保燒結礦質量不降低的前提下，現場摸索并優化燒結工藝操作制度。

隨著原料結構的變化，勢必引起與之相適應的燒結工藝、技術的變化，最后確定出不同雜料配比的相應的操作制度，針對原料結構的變化，采取應對措施，從燒結工藝、技術等方面進行改進和完善。

4  研究結果及分析

表1  單種雜料成分檢測

Table.1  One kind of miscellaneous material detection

（2）進行“燒結杯”實驗室試驗。共五種方案，雜料配比分別為6%、7%、7.5%、8%、9%。記錄不同方案的工藝參數，對比分析不同雜料配比的垂直燒結速度、成品率、強度指標，確定實驗室操作制度。在燒結杯實驗過程中，以釩鈦礦主體配礦結構為基礎，分別配加6%、7%、7.5%、8%、9%雜料。各種方案的實驗數據如下表-1。

表2  實驗室試驗數據

Table.2  Laboratory data

從以上實驗數據可以看出，在原料結構基本相同，雜料配比不同的情況下，對試驗結構分析如下：

①隨著雜料配比的不斷提高，垂直燒結速度及利用系數持續降低，燃耗變化幅度較??；

②當雜料配比為由6%提高至7.5%時，轉鼓指數略有降低，但仍可滿足生產的需要；

③雜料配比不斷提高過程中，燒結礦質量呈下降趨勢，當雜料配比7.5%時，燒結機垂直燒結速度及轉鼓指數等均可滿足生產需要，隨著雜料配比的再次提高，燒結礦質量下降幅度明顯提高。

綜上所述，為提高雜料消耗量，降低燒結礦成本，保證燒結礦質量，雜料最佳配比為7%-8%。

（3）現場工業試驗。在實驗室試驗結束后進行，同樣為幾種方案，雜料配比分別為6%-9%，原料結構和實驗室試驗相近。記錄不同方案的工藝參數，對比分析不同雜料配比的混合料粒度組成、垂直燒結速度、煙道負壓、煙道溫度、成品率、強度指標?，F場工業試驗的數據如下表-2。

表3  現場工業試驗數據

Table.3   Field industrial test data

從上表數據可以看出：雜料配比在6%時，二混后-3mm比例略偏低、垂直燒結速度、煙道負壓、成品率、轉鼓指數均較好，隨著雜料配比的提高，上述指標及參數呈下降趨勢，當雜料配比為7.5%時，主要工藝參數良好，轉鼓指數77.63%，滿足生產需要，當雜料提高至8%、9%時，垂直燒結速度明顯降低，煙道溫度偏低，轉鼓指數降低至77%以下。

根據工業試驗數據，雜料配比應穩定在7%-8%。

（4）在保證燒結礦質量的前提下兼顧燒結礦成本，確定現場工業試驗最優方案及相應合理的燒結工藝制度及技術措施。合適的雜料配比應不影響燒結礦質量同時又能降低精粉消耗。同時，現場采取有效措施減小雜料對混合料成球性的負面影響。

根據實驗室試驗和工業試驗結果，確定合適的雜料配比為7%-8%。為了降低雜料對料層透氣性的不利影響，采取了以下措施：

①根據瓦斯礦日拉運量，當期產生的所有雜料全部進行造堆；

②因鋼渣和瓦斯礦親水性差且有害元素含量多，故控制鋼渣在鐵料中配比不得大于2%，瓦斯礦在雜料中配比小于20%；

③確定合理的原料結構。因雜料對混合料成球不利，所以在配料過程中應根據各種含鐵原料的物理化學性能合理搭配使用本地釩粉和外礦（粗粉）并確定合適的配比，減小雜料的負面影響。這一點借助燒結杯實驗來完成，目前已形成普通粉比例30%左右，外礦粉20%左右，部分雜料等低價料，其他為本地釩粉的主體原料結構；

④熔劑提前打水消化，提高料溫，強化混合料成球；另外在配料增加流量計，使打水量穩定并連續，穩定原料的初始水分；

⑤控制合適的水分區間。根據原料結構變化，利用兩個班次摸索并確定合適的混合料水分區間，二混崗位每小時檢測一次混合料水分，提高水分穩定率；

⑥在配料室配置水箱，將蒸汽打進水箱，利用蒸汽提高水溫從而提高料溫；同時將主機礦槽料位控制可控的料位范圍內，充分利用蒸汽預熱混合料；

⑦將污泥攪拌池通入蒸汽，提高污泥溫度最終達到提高混合料溫度的目的；

⑧煉鋼除塵灰罐車輸送至燒結機配料斗，與自身除塵灰共同配加，日耗量140噸左右。

5  工藝技術改進要點

（1）根據單種雜料的理化性能及燒結性能，確定單種雜料的配加原則；在當前主體配礦結構條件下，雜料適宜配比為7%-8%；

（2）為降低雜料對燒結過程的影響，利用蒸汽提高配料打水溫度及污泥池通入蒸汽提高污泥溫度從而提高混合料溫度，優化原料結構，改進工藝操作。

6  結論

通過試驗研究，結合燒結機生產實踐，確定燒結機適宜的雜料配比為7%-8%，并已推廣在我廠所有燒結機進行配加，2016年雜料累計消耗噸鐵99.8kg，并通過改進工藝操作，降低配加雜料對燒結過程的影響，創造了巨大的經濟效益，實現了二次資源進行循環利用。

參考文獻

[1] 蘇步新，張建良，常健，等．鐵礦粉的燒結特性及優化配礦試驗研究[J]．鋼鐵，2011，46(9)：22—28．

[2] 傅文章．攀西釩鈦磁鐵礦資源特征及綜合利用問題的基本分析．礦產綜合利用，1996，(1)：27—34