鋼渣微粉生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)及工藝路線20150113

1、濟南新潤冶金工程技術(shù)有限公司 王玉樓濟南大學(xué) 材料學(xué)院 劉福田山東省建材設(shè)計研究院 靳志剛 陳艷生 第三屆冶金渣綜合利用技術(shù)專題研討會材料第三屆冶金渣綜合利用技術(shù)專題研討會材料 鋼渣微粉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及工藝線路研究一、鋼渣預(yù)磨粉除鐵技術(shù)的實踐一、鋼渣預(yù)磨粉除鐵技術(shù)的實踐二、鋼渣微粉中惰性礦物的分選研究二、鋼渣微粉中惰性礦物的分選研究三、鋼渣微粉細粉磨的研究與三、鋼渣微粉細粉磨的研究與RO相分選設(shè)相分選設(shè) 備的應(yīng)用與開發(fā)備的應(yīng)用與開發(fā)1234匯報提綱四、結(jié)論四、結(jié)論一、鋼渣預(yù)磨粉除鐵技術(shù)的實踐一、鋼渣預(yù)磨粉除鐵技術(shù)的實踐 經(jīng)過多年的試驗與實踐，我們形成了“預(yù)粉磨細粉磨”經(jīng)典的鋼渣微粉生產(chǎn)工藝，預(yù)粉

2、磨實現(xiàn)渣與鐵的解離，細粉磨實現(xiàn)了惰性礦相（主要為Te、Mg、Mn的氧化物共溶體，即RO相）的解離，先進的風(fēng)磁相結(jié)合的分選技術(shù)，提升了鋼微粉最終品質(zhì)。其中預(yù)粉磨工序與細粉磨工藝可以結(jié)合鋼渣的原料（轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣，磁性與非磁性渣等）的性質(zhì)，采用輥壓機球磨機、球磨機球磨機、棒磨機立磨等組合的方式，以保證鋼渣的鐵質(zhì)解離與微粉的最終產(chǎn)品質(zhì)量。1、預(yù)磨粉渣鐵分離實踐、預(yù)磨粉渣鐵分離實踐 根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗證明：磁性鋼渣（鐵品位為30以上的鋼渣），粉磨到160目篩上篩下各50左右；非磁性鋼渣粉（鐵品位為20左右），粉磨至200目篩上篩下各50左右時， 可以實現(xiàn)渣鐵解離徹底。根據(jù)經(jīng)驗處理轉(zhuǎn)爐磁性渣建議采用開路

3、粉磨工藝，處理非磁性鋼渣建議采用閉路粉磨工藝，電爐渣的處理建議采用閉路粉磨工藝，這是由鋼渣的易碎性、易磨性的好壞來確定。 預(yù)粉磨為鋼渣解離提供技術(shù)前提，粉磨解離好的鋼渣粉如何選別磁性鐵就需要特別研究，傳統(tǒng)的磁選、重選都是以水作為分散介質(zhì)，克服礦物的表面吸附力及磁團聚力來實現(xiàn)的。目前選進的脈動高梯度磁選機、磁選柱也是以水作為分散介質(zhì)來完成的，重選的螺旋溜槽，搖床也都是以水作為分散介質(zhì)的。但是鋼渣微粉的生產(chǎn)都是在全“干”狀態(tài)下實現(xiàn)，即“干磨干選”，這就需要我們重點研究。2、干法磁選技術(shù)的應(yīng)用、干法磁選技術(shù)的應(yīng)用 干法磁選以空氣為介質(zhì)，利用礦物的磁性差異，將磁性不同的物料在磁場中分選開來。目前常規(guī)的

4、干法磁選，工業(yè)上主要應(yīng)用于強磁性物料的大塊預(yù)選，在處理細粒級物料時，由于空氣的可壓縮性，介質(zhì)無法有效均勻分散物料，分選效果欠佳。另外在處理弱磁性物料時，受到磁場飽和度的限制，普通的強磁場磁選機無法將磁性較弱的物料有效分離。2.1干法磁選存在的問題與解決思路干法磁選存在的問題與解決思路 （1）細粒級物料的粘附問題：干法磨礦過程中，容易出現(xiàn)細粒度物料團聚現(xiàn)象（相互粘附）。因此礦物顆粒之間無法實現(xiàn)有效分離，嚴重影響磁選的分選效果。在實驗室試驗過程中發(fā)現(xiàn)，磨選前對其進行干燥處理，能有效解決打團現(xiàn)象。在分選過程和物料在磁場區(qū)域的運輸過程中，促使物料均勻松散和分散，是礦物有效分離的必要條件。強化作用在入選

5、顆粒上磁力與其他機械力的競爭，將有助于增強不同磁性顆粒的受力差異，同時借助磁場方向的翻轉(zhuǎn)促進物料層的松散。 （2）干法磁選的效率偏低：干法磁選以空氣為介質(zhì)，由于試驗磁選機的磁系為開放磁系，空氣介質(zhì)難以對物料的分散和分離起到較大的促進作用。非磁性物料在磁性物中的夾雜現(xiàn)象嚴重。單次分選增加磁場翻轉(zhuǎn)次數(shù)，和多級分選是保證實驗效果的有效途徑。 （3）干法磁選處理量難以提高：由于干法磁選的效率偏低，為了提高磁選的效果，試驗中一般采用減少給料量的方法來保證給料層足夠薄，從而達到提高分選效果的目的。因此干法磁選的處理量嚴重受限。 通過永磁磁系設(shè)計及工藝研究，研制出各磁場強度可調(diào)、物料流向徑向上階梯分布的“篩

6、式”永磁磁選機，實現(xiàn)鋼渣預(yù)粉磨解離后，鐵質(zhì)資源的高效、高品位回收。2.2新型磁選設(shè)備的研制新型磁選設(shè)備的研制 為解徹底決鋼渣選別過程中遇到物料分散困難、分選效率低、處理量小等技術(shù)難題，結(jié)合干法鋼渣磁選難題與解決思路，采用逆向思維，研制了一種外置磁系，內(nèi)部軸向運輸入選物料的磁選設(shè)備，即篩式永磁磁選機（簡稱GSC）。篩式機使用現(xiàn)場圖片篩式機磁選腔螺旋結(jié)構(gòu)圖片3、篩式磁選在鋼渣預(yù)磨粉磁選中的試驗及應(yīng)用、篩式磁選在鋼渣預(yù)磨粉磁選中的試驗及應(yīng)用 干法篩式磁選機最大特點干法篩式磁選機最大特點: 1、采用外置式向心開放磁系設(shè)計，磁系設(shè)計分為初選區(qū)、精選區(qū)，并通過調(diào)節(jié)內(nèi)筒轉(zhuǎn)速，方便調(diào)節(jié)初選與精選區(qū)的分選面積比

7、例，充分控制精礦品位與跑尾品位。 2、軸向上采用長磁程，分階梯布置（篩選原理），將不同磁性的礦物，分階段篩選出來，充分解決了精礦粉的夾雜問題。 3、物料通過內(nèi)筒向心磁系，提供了選別精礦在徑向上產(chǎn)生二十多次的磁翻轉(zhuǎn)（傳統(tǒng)的磁選設(shè)備都為物料從上部進入磁場，在底部卸礦），充分消除夾雜脈石的現(xiàn)象，在磁翻轉(zhuǎn)拋掉的弱磁性礦物，進入下一級磁系再次選別，使最終排出的尾礦基本無磁性。4、新型、新型“篩篩”選機的應(yīng)用選機的應(yīng)用4.1預(yù)粉磨粉的多級磁選試驗：預(yù)粉磨粉的多級磁選試驗：預(yù)磨粉采用傳統(tǒng)的干法筒式磁選機，經(jīng)過三級磁選后的尾渣及鐵精粉的品位如下：序號MFeFe2O3Fe產(chǎn)率金屬回收率備注115.9230.72

8、33.61100100預(yù)磨粉（磁性渣）22.3223.718.357.3631.23尾渣341.73554.242.6468.77鐵精粉4.2采用篩式磁選機代替兩級磁選后產(chǎn)生的鐵精粉、尾渣試驗采用篩式磁選機代替兩級磁選后產(chǎn)生的鐵精粉、尾渣試驗：采用一級篩式磁選機代替兩臺筒式磁選機，磁選后鐵精粉與尾渣品位如下： 總結(jié)：總結(jié)：通過以上試驗及數(shù)據(jù)分析，向心磁系篩式磁選機取代兩臺傳統(tǒng)筒式磁選機后，使鋼渣鐵精粉的品位提高了1.41，鋼渣中金屬鐵的回收率提高了4.37；尾渣中鐵品位降低2.12，取得了與傳統(tǒng)磁選機相比，較理想的磁選效果?？梢娦滦秃Y式磁選機可以實現(xiàn)進一步控制鋼渣粉跑尾率的同時，還可以提高選別

9、鐵精粉的品位，成果顯著。序號MfeFe2O3Fe產(chǎn)率金屬回收率備注115.9230.7233.61100100預(yù)磨粉（磁性渣）2.0120.716.1855.8026.86尾渣443.633.355.6144.2073.14鐵精粉表1-2篩式磁選機代替筒式磁選機選別技術(shù)指標表4.3 預(yù)粉磨后的重選試驗：預(yù)粉磨后的重選試驗： 根據(jù)金屬鐵與渣易磨性及容重的不同，利用選粉機對預(yù)磨粉進行分級，分級后粗細粉品位如下表：序號MfeFe2O3Fe產(chǎn)率金屬回收率備注115.9230.7233.61100100預(yù)磨粉（磁性渣）21.9122.717.4641.6821.65分級細渣430.631.545.155

10、8.3278.35分級粗粉 通過以上數(shù)據(jù)分析，風(fēng)力分級重選，在一定程度上實現(xiàn)鐵粉的富集效果，分級產(chǎn)生的細粉中金屬鐵低于2，分級所產(chǎn)生的粗粉，由于減少了細粉的表面團聚吸附作用，對后序的磁選作業(yè)，特別是克服逆磁性細粉的磁團聚十分有利。4.4 重磁選的工藝確定重磁選的工藝確定 將風(fēng)力重選后的富礦粉與細粉，分別進入篩式磁選機，經(jīng)過磁選后產(chǎn)生的鐵精粉與尾渣品位如下：序號MfeFe2O3Fe產(chǎn)率金屬回收率備注115.9230.7233.61100100預(yù)磨粉（磁性渣）20.0820.6514.5261.8726.73尾渣355.2634.564.5838.1373.27鐵精粉 通過“風(fēng)力重選篩式磁選”分別

11、磁選的工藝流程，從工業(yè)化生產(chǎn)上實現(xiàn)鐵精粉品位高達62，完全滿足冶金行業(yè)對鐵精粉的品質(zhì)要求，特別是選別后尾渣中鐵品位低于15，單質(zhì)鐵僅為0.08，是細磨鋼渣微粉的優(yōu)良原料。重磁選后Fe2O3僅為20.65，該含量的鐵質(zhì)惰性物質(zhì)，在該工序環(huán)節(jié)（預(yù)磨磁選）很難一并進行分選，其對鋼渣微粉的活性指數(shù)會產(chǎn)生一定的影響，下節(jié)將重點進行分析解決。二、二、 鋼渣微粉中惰性礦物的分選研究鋼渣微粉中惰性礦物的分選研究1、鋼渣理化性能研究鋼渣理化性能研究(a)鋼渣的巖相特征與礦物組成鋼渣的巖相特征與礦物組成(b)鋼渣的顯微結(jié)構(gòu)鋼渣的顯微結(jié)構(gòu) 鋼渣的主要礦物組成為三類：1、金屬及金屬的氧化物，主要有TeO、MgO、Ca

12、O（統(tǒng)稱為RO相）；2、硅酸鹽類礦物（A礦、B礦）；3、鐵鋁酸鹽礦物。圖2-2 反射光下觀察的四種礦物顯微形貌圖2-3透射光下觀察的A礦顯微形貌試樣參數(shù)ROf-CaOAliteBelitC4AF phaseS1粒度/m30-100(45)8-30(12)110-260(136)28-90(54)8-20(18)化學(xué)式MgO1.20TeO0.11MO.12CaOCaO0.12 TeO 0.03MnO2.72CaO SiO 0.02Al2O32.00CaO SiO 0.04Al2O30.05Te2O3 6.87CaO Al2O3 2.15Te2O3S2粒度/m15-80(31)6-20(8)80-

13、200(125)20-81(43)10-30(24)化學(xué)式MgO0.71TeO0.19MO.04CaOCaO0.16 TeO 0.03MnO2.61CaO SiO 0.04Al2O32.08CaO SiO 0.06Al2O35.02CaO Al2O31.30Te2O3鋼渣中礦物的特征和化學(xué)組成如2-1表： RO相的平均粒徑為31-45m，其粒徑比硅酸鹽粒徑小，比鐵酸鹽及f-CaO粒徑大，S1比S2鋼渣中惰性物TeO/ MgO摩爾比高，均固溶少量的MnO和CaO。表2-1 鋼渣礦物化學(xué)組成試樣參數(shù)ROf-CaOAliteBelitC4AF S1KIS2.460.7030.9960.208百分量%

14、28.854.5010.1430.814.31S2KIS1.63百分量%20.3611.04用X射線衍射K值法、定量分析法測定鋼渣各礦物比例如表2-2所示。(c)鋼渣中主要礦物含量的測定鋼渣中主要礦物含量的測定 鋼渣中RO相含量約為20.3628.85%，水化活性礦物A礦、B礦、C4AF相占總量的54.8%，即RO相含量約占鋼渣活性礦物含量的一半。若將鋼渣中RO相分離出來，從本質(zhì)上提高鋼渣膠凝活性，將大幅提高鋼渣的應(yīng)用價值。表2-2 鋼渣礦物定量分析2、鋼渣磁性可選性研究、鋼渣磁性可選性研究鋼渣不同粒度磁選性能及RO 相的磁力分選性分析圖2-1 鋼渣比磁化率與粒度關(guān)系 經(jīng)進一步測定RO相比磁化

15、率為：（0.64.6）X10-5 m3/kg，屬于中磁性礦物，采用中等磁場磁選設(shè)備從原理上即可實現(xiàn)分離。 這也進一步說明，鋼渣磁性選別必須將磁性較強的鐵質(zhì)及部分鐵質(zhì)的氧化物，提前分選出來（預(yù)磨選鐵），才能進一步提純?nèi)醮判缘腞O相惰性物。這也為鋼渣采用預(yù)磨磁選+超細粉磨磁選工藝提供了理論依據(jù)。 對粒度較細的鋼渣比磁化率，個別粒度小于0.1mm的鋼渣樣品顯示逆磁性質(zhì)。分析原因為強磁性鐵質(zhì)對鋼渣的比磁化率影響顯著，所以在磁性較弱的鋼渣中，只要混有較少的強磁性鐵質(zhì)，鋼渣總體測試，也會體現(xiàn)出較強的順磁性。小于0.1mm的鋼渣體現(xiàn)為弱磁性甚至逆磁的現(xiàn)象，基本可以判斷細鋼渣粉中含有較少的強磁性物質(zhì)（主要為單

16、質(zhì)鐵）。粒度較大的鋼渣，磁性較強，鐵質(zhì)與以二氧化硅、氧化鈣為主的渣相磁性質(zhì)差異較大，磁選回收性能較好。鋼渣鋼渣預(yù)磨粉的篩式磁選也證明了這一點。預(yù)磨粉的篩式磁選也證明了這一點。2、相的重力選別性研究、相的重力選別性研究(a)礦物硬度差異分選性礦物硬度差異分選性重力選別性主要取決于礦物粒度和密度的產(chǎn)差異，粒度與礦物的硬度密切相關(guān)，從礦物的硬度及密度來分析鋼渣RO相的重力選別性礦 相試樣參數(shù)ROf-CaOAliteBelitC4AF S1 HV728505389680S2HV670450300520表2-3 鋼渣礦相維氏硬度表鋼渣經(jīng)篩分，測定篩上、篩下RO相的含量與原鋼渣RO相含量的153%和71%

17、，篩上篩下RO相含量的比值為2.2，因此鋼渣粉磨過程中RO相選擇性的富集在粗粉中。RO相硬度大被磨細的程度小富積在粗粉中，而伴生物或活性礦物更多的富積進入細粉中。 (b)礦物密度差異分選性礦物密度差異分選性ROAB礦密度：g/cm34.423.19表2-4 鋼渣礦相密度表根據(jù)重力場、離心場不同密度粒度的物料沉降原理，采用風(fēng)力重選是可以實現(xiàn)RO相的富積的，實際生產(chǎn)過程中，我們采用選粉分級處理，粗粉與細粉中RO相的含量比值達到到6.4，工業(yè)化生產(chǎn)進一步證明了RO相的重力分選性較好。4、 RO相的解離特征相的解離特征圖2-2 鋼渣粉磨粒徑與解離度的關(guān)系RO相在55m粒徑范圍內(nèi)，RO相解離度保持穩(wěn)定，

18、繼續(xù)粉磨不會產(chǎn)生更顯著的解離效果。這也與鋼渣RO相在鋼渣平均粒徑分布相對應(yīng)。根據(jù)以上分析，結(jié)合鋼渣微粉生產(chǎn)實際情況，建議325目篩下約占40%左右，為較合理的控制指標。 （1）鋼渣中RO相含量約20-30%，平均粒徑為31-45Um。RO相粒徑比硅酸鹽礦物小，比鐵鋁酸鹽和f-CaO相大，RO相化學(xué)成份不均勻，且FeO/MgO共溶摩爾比大。 （2）RO相是鋼渣中硬度、密度最大的礦物，通過選粉分級RO相富集在粗粉中，F(xiàn)eO/MgO的摩爾比越高，RO相硬度和密度越大，重力選別性越好。 （3）RO相和硅酸鹽相分別屬于中磁性和非磁性礦物，通過中強磁場可以實現(xiàn)RO相的富集與選別。FeO/MgO的摩爾比越高

19、，比磁化率越高，選別性能越好。 （4）鋼渣粉磨到55UM范圍之內(nèi)，可使RO相解離度較高，通過對幾種磨機的粉磨原理的分析，我們認為在相同的粒徑下：球磨的解離效果較好。 （5）RO相分選加磁選效果最好，風(fēng)力分級次之，易采用磁選+重選或者重選+磁選相結(jié)合的方式進行RO相的分選，通過氧化焙燒能改善鋼渣粉的磁選性能。（烘干工序?qū)︿撛拇胚x有潛在的效果，需要進一步驗證）5 、RO相研究結(jié)論：相研究結(jié)論：三、三、 鋼粉細粉磨的研究與鋼粉細粉磨的研究與RO相分選設(shè)備的應(yīng)用與開發(fā)相分選設(shè)備的應(yīng)用與開發(fā)1、鋼渣細磨制粉磨設(shè)備的選型。、鋼渣細磨制粉磨設(shè)備的選型。 鋼渣經(jīng)預(yù)磨處理選鐵質(zhì)后，預(yù)磨粉鐵質(zhì)類物料含量低，并且

20、為類熟料型硅酸鹽晶體（不同于水渣，水渣中能量主要集聚在玻璃體內(nèi)，玻璃體韌性大，脆性不足，是造成粉磨能耗過高的主要原因），屬中等易磨性物質(zhì)（相對于礦渣更易碎），球磨機系統(tǒng)、輥式立磨系統(tǒng)和輥壓機系統(tǒng)用于細粉磨各有優(yōu)勢。名稱 缺點 優(yōu)點 工藝建議 球磨 系統(tǒng)噪聲大，能耗稍高（處理晶體礦為主的物料）生產(chǎn)可靠，對操作人員技術(shù)要求低；投資小具有選擇性粉磨功能，相對粒度更易RO相的分選。產(chǎn)品顆粒級配合理。針對鋼渣細粉磨工序，必須設(shè)計為閉路工藝，加強對RO的分選。 臥式 輥磨投資大，國產(chǎn)水平較低，型號單一，目前還沒有達到理想的設(shè)計效果。其原理是介于輥壓機和球磨機之間。工藝上易于RO相的分選。需加強預(yù)磨工序，前

21、期預(yù)粉磨必須加強除鐵功能，后期增加RO相分選功能。 輥式 立磨1、選粉、粉磨一體化功能不利于RO的分選；2、棒磨機預(yù)粉磨還不能完全實現(xiàn)對鋼渣中鐵質(zhì)的有效分選，影響微粉質(zhì)量及磨耗。3、回料粒度較大，不利于RO相的分選。1、它集破碎、粉磨、烘干、選粉為一體，電耗低，、密封性能好；2、噪音低、占地面積小、流程簡單等特點。3、通過調(diào)節(jié)選粉機轉(zhuǎn)速、磨機氣流量和碾磨壓力，并與合適的擋料圈高度相結(jié)合，可獲得要求的細度和粒徑分布。1、加強對棒磨機預(yù)粉磨除鐵的研究。2 2、利用空氣場與磁力相結(jié)合、利用空氣場與磁力相結(jié)合的磁選將使工藝更加科學(xué)合理。的磁選將使工藝更加科學(xué)合理。表3-1 各鋼渣細粉磨對照表2、較理想

22、的鋼渣微粉細磨及相的分選流程及結(jié)論較理想的鋼渣微粉細磨及相的分選流程及結(jié)論 根據(jù)我們多年研究，結(jié)合目前的工藝裝備現(xiàn)狀，特提出如下兩工藝流程供大家參考：預(yù) 粉 磨 粉細 粉 磨磁 力 分 選惰 性 粉超 細 分 級鋼 渣 微 粉超 細 分 級活 性 粉磁 力 分 選R O 相 磁 性 粉鋼 渣 微 粉 R O 相 分 選 工 藝 流 程 （ 一 ）預(yù) 粉 磨 粉細 粉 磨鋼 渣 微 粉超 細 分 級磁 力 分 選R O 相 磁 性 粉鋼 渣 微 粉 R O 相 分 選 工 藝 流 程 （ 二 ）圖3-1鋼渣微粉RO相分選工藝流程圖一圖3-2鋼渣微粉RO相分選工藝流程圖二3、鋼渣微粉的分選與鋼渣微粉的分選與RO相的選別研究相的選別研究 高效選粉是鋼渣微粉生產(chǎn)的必要條件，選別后的RO相富集粉再進入篩式磁選機，經(jīng)多次選別分選出RO相，RO相的分選需要在5000GS以上的磁場下完成，目前投產(chǎn)幾條線，我們設(shè)計的場強只有2500GS左右，雖然選別的RO相的