鋼渣制備煉鋼用直接還原鐵的生產(chǎn)工藝研究

1、鋼渣制備煉鋼用直接還原鐵的生產(chǎn)工藝研究 【摘要】選用鋼渣作為原料，經(jīng)熱燜-破碎-磁選-濕式磁選選出鐵精粉，并與鐵礦粉按照質(zhì)量比3：7的比例混合壓塊，配以焦炭粉和石灰粉為輔料，在還原焙燒溫度1190、還原焙燒時間22.5h的條件下，生產(chǎn)出煉鋼用直接還原鐵，實現(xiàn)鋼渣資源的高附加值利用。 【關(guān)鍵詞】鋼渣；直接還原鐵；還原焙燒；隧道窯 引言 鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物之一，產(chǎn)生量約占粗鋼產(chǎn)量的15-20%，成分主要有鈣、鐵、硅、鎂和少量的鋁、錳、磷等的氧化物組成。目前大多數(shù)鋼鐵廠鋼渣大多采用熱燜-破碎-干式磁選-濕式球磨磁選的處理工藝，磁選出的鐵精粉大多進(jìn)入燒結(jié)廠作為燒結(jié)原料和配料，或者作為

2、煉鐵煉鋼熔劑等，未能充分挖掘鐵精粉的潛在價值，造成資源很大程度上的浪費。為此我們對鋼渣制備煉鋼用直接還原鐵進(jìn)行了實際生產(chǎn)的工藝研究。此項研究一方面可以提高鋼渣資源的利用價值，另一方面可以緩解國內(nèi)高品位鐵礦粉不足的現(xiàn)狀。 1、實驗 1.1實驗原料的制備及使用說明 煉鋼過程中產(chǎn)生的紅渣經(jīng)渣盆倒運至燜渣坑后，加蓋打水，利用轉(zhuǎn)爐渣的余熱將其熱燜成粒度適中的小塊鋼渣。然后再對小塊鋼渣進(jìn)行破碎、干式磁選、濕式磁選，選出全鐵品位達(dá)到66%以上（含金屬鐵）的鐵精粉。鐵礦粉為外購全鐵含量67%左右的粉礦，焦炭破碎至粒徑1.5mm以下。 表一 鐵精粉的化學(xué)組成 tfe 金屬鐵 s p sio2 cao mgo a

3、l2o3 66.75 10.03 0.08 0.21 4.67 8.16 2.31 1.04 表二 鐵礦粉的化學(xué)組成 tfe s p sio2 67.86 0.016 0.02 2.14 表三 焦炭的化學(xué)組成 揮發(fā)份 固定碳 灰分 s 5.64 72.26 22.10 0.41 表四 石灰粉的化學(xué)組成 cao mgo sio2 活性度 67.86 0.016 0.02 334 在此需要對鐵礦粉的使用原因做一點補(bǔ)充，因為從鋼渣中選出的鐵精粉成分較普通鐵礦粉更為復(fù)雜，其中鐵元素以氧化鐵類化合物形式存在外，還含有一定量的鐵橄欖石和10%以上的金屬鐵，這部分金屬鐵粒度較小，很難從鐵精粉中分離出來。由于

4、鐵橄欖石不易還原，金屬鐵不參與還原，這兩點都會降低鐵精粉的還原度，影響直接還原鐵的品質(zhì)。另外，鐵精粉的p含量高達(dá)0.21%，單獨用鐵精粉生產(chǎn)直接還原鐵不能夠滿足煉鋼用直接還原鐵國家標(biāo)準(zhǔn)的要求（p0.08%）。為解決上述兩種問題和最大添加量的利用鐵精粉，我們將鐵精粉與鐵礦粉按照3：7的比例混合還原焙燒，這樣可以利用鐵礦粉的易還原性及低p含量來減小鐵精粉生產(chǎn)直接還原鐵的不利影響，使產(chǎn)品滿足煉鋼用直接還原鐵的國家標(biāo)準(zhǔn)。 1.2實驗儀器與設(shè)備 實驗使用的設(shè)備有：jq350混料機(jī)；qt6-15壓磚機(jī)；耐火罐；隧道窯；窯車；自動卸料機(jī)；圓筒滾篩。 1.3實驗步驟 按照設(shè)定的配比，將鐵精粉、鐵礦粉混合均勻后

5、，用壓磚機(jī)在10mpa的壓力下壓制成磚坯待用。焦炭與石灰粉按照一定的比例混合均勻后，稱其混合料，待用。 在耐火罐底部鋪設(shè)2cm左右的打底料，放入一塊磚坯，在磚坯上覆蓋2cm的混合料，以此操作直至裝滿整個耐火罐。裝滿試驗樣品的耐火罐被整齊、均勻的碼放在窯車上，將窯車推進(jìn)隧道窯內(nèi)還原焙燒。焙燒結(jié)束后，由自動卸料機(jī)將實驗品從耐火罐中卸入圓筒滾篩，利用圓筒滾篩將直接還原鐵樣塊表面粘附的廢料完全分離出去，以提高直接還原鐵的潔凈度。 2、實驗 2.1還原焙燒溫度的影響 針對鐵精粉的特性，我們在鐵礦粉生產(chǎn)直接還原鐵所需溫度的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)奶岣吡诉€原焙燒溫度，分別在1160、1170、1180、1190、12

6、00實驗條件下，對壓制成型的試樣進(jìn)行了還原焙燒，其中：m鐵精粉：m鐵礦粉=3：7，焙燒時間22.5h（90min/車位）。 表五 不同還原焙燒溫度下樣品主要成分表（%） 焙燒溫度 1160 1170 1180 1190 1200 tfe 78.45 82.73 85.62 89.57 89.76 p 0.71 0.69 0.75 0.77 0.76 從表五可以看出，隨著溫度的升高，試樣塊的還原效果也隨之提高，因為氧化鐵類物質(zhì)的還原反應(yīng)是個吸熱過程，提高溫度有利于反應(yīng)向著正反應(yīng)方向進(jìn)行。但在1190之后，試樣塊的全鐵品位提高幅度較小。在實際的生產(chǎn)過程中，我們從能耗上考慮，選擇還原焙燒溫度1190

7、比較經(jīng)濟(jì)。 2.2還原焙燒時間的影響 保持還原焙燒溫度1190，m鐵精粉：m鐵礦粉=3：7的條件下，對試樣塊分別進(jìn)行了15h（60min/車位）、17.5h（70min/車位）、20h（80min/車位）、22.5h（90min/車位）、25h（100min/車位）的還原焙燒實驗。 表六 不同還原焙燒時間下樣品主要成分表（%） 焙燒時間 15h 17.5h 20h 22.5h 25h tfe 80.64 83.40 86.03 90.02 86.27 p 0.73 0.76 0.73 0.72 0.74 從還原效果和能耗出發(fā)，還原焙燒時間取22.5h即90min/車位合適。 3、結(jié)論 1）鋼渣經(jīng)熱燜、破碎、磁選、濕式球磨磁選出的鐵精粉，通過與鐵礦粉按照質(zhì)量比3：7混摻后，在焙燒溫度1190、焙燒時間22.5h的還原條件下制得的直接還原鐵成分及效益性最好。 2）鋼渣制備煉鋼用直接還原鐵在實際生產(chǎn)中的