鋼渣磁選粉深度提純原理分析及試驗研究

摘要：國內鋼渣二次處理尤其是磁選鐵粉提純工藝還不成熟，短流程、集約化、環(huán)保化磁選粉提純工藝是目前國內鋼鐵冶金企業(yè)正在探索的工藝方向，鐵精粉替代冷卻劑和助熔劑返轉爐利用可最大限度提高鋼鐵渣利用附加值，從而實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)保友好型的可持續(xù)發(fā)展終極目標。

關鍵詞：鋼渣磁選；粉鐵精粉；強磁風分選

中圖分類號：TD951 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0020-03

1 概述

我國鋼產量位居世界第一，鋼渣總量超過8000萬噸，鋼渣處理分一次、二次和三次處理，其中鋼渣二次處理主要針對固態(tài)鋼渣采用多級組合式破碎、多級篩分和多次磁選等工藝，產生的金屬料產品返煉鋼煉鐵生產，產生的部分鋼渣顆粒料替代冶金生產輔料，絕大部分鋼渣顆粒料作為混凝土集料和微粉原料使用。通過調研，目前國內鞍鋼和唐鋼鋼渣二次處理做得比較成熟：

（1）鞍鋼對于鋼鐵渣的處理在全國走得比較早，于1989年從德國引進了240萬噸/年鋼渣處理生產線。該生產線的鋼渣磁選流程為：首先將經過熱悶的鋼渣由自卸車運至料口，通過格篩，規(guī)格在300mm以下的鋼渣進入加工線，未進入加工線的大塊鋼渣由電磁磁盤選出其中的渣鋼。進入加工線后的鋼渣經過兩級破碎、三級篩分、四級磁選生產出不同規(guī)格的粒鐵和磁選粉，其中，磁選粉可供燒結生產使用，粒鐵經過深加工可直接代替部分廢鋼作為冷料加入轉爐進行煉鋼生產。該加工線生產的產品有：全鐵品味>85%的渣鋼，可直接供煉鋼使用；全鐵品味55%的粒鋼、全鐵品味45%的磁選粉，可作為燒結原料，磁選加工后的鋼尾渣金屬鐵含量在2%

以下。

（2）唐鋼鋼渣處理線的設計能力為120萬噸/年，占地面積約3500m2。唐鋼年產鋼渣117.5萬噸，全部由美國海穆公司與唐鋼的合資公司負責加工處理。經灑水熱悶、破碎、磁選、篩分等工藝處理后，產生A料廢鋼、B料廢鋼、高品位鋼渣粉、中品位鋼渣粉、低品位鋼渣粉和尾渣等產品。其中，A料廢鋼、B料廢鋼、高品位鋼渣粉、中品位鋼渣粉、低品位鋼渣粉由唐鋼回收利用；尾渣由海穆公司負責處置或銷售。

國內上述兩家公司均引進國外先進技術和工藝設備，鋼渣二次處理能力強，金屬料收得率較高，尾渣中金屬鐵含量低于行業(yè)平均水平，但磁選粉全鐵品味普遍在42%～45%之間，只能作為燒結原料，若選擇一種工藝能提高磁選粉品味，將高品位磁選粉做成冷固球團返轉爐替代助熔劑，將大大提高磁選粉附加值，促進鋼鐵渣資源的深度開發(fā)和利用。

2 鋼渣磁選粉提取鐵精粉的原理分析

2.1 工藝原理

鋼渣磁選粉中氧化鐵屬于高氧化和非磁性物質，在傳統(tǒng)的選礦技術中屬于難磁選的礦物。如要實施傳統(tǒng)選礦技術一般可以采用制成球團后磁化焙燒加磁選，或采用剃度電磁磁選機磁選。采用上述兩種磁選方式，存在選礦成本高，磁選過程中會產生泥化、堵塞等現(xiàn)象以及鐵收得率低。鋼渣磁選粉中提取鐵精粉，主要是將Mfe、FeO、Fe2O3從鋼渣磁選粉中分離出來，并且鋅、硫、磷等屬非磁性物質也得到了分離，也降低了鋅、硫、磷等的含量，從而提高鋼渣磁選粉的含鐵品位，使其成為鐵精粉。

2.2 設備原理

目前，國內生產的磁選機一般的磁通量在900～1500GS，最大磁通量不超過2000GS，在鋼渣磁選鐵粉提純上均采用高壓水分離分選，在應用上需要大量的水資源，并進行污水處理。由于金屬Mfe鐵粉、FeO鐵粉、Fe2O3鐵粉在磁分選時需要不同磁通量，傳統(tǒng)的磁選機只能拿到金屬鐵Mfe鐵粉，鋼渣磁選粉中大量的FeO、Fe2O3鐵粉都被水沖走，收得率很低，分選效果很差，成本高，工廠建設要求高。

（1）磁輥磁通量的選擇。金屬Mfe鐵粉、FeO鐵粉、Fe2O3鐵粉被磁場吸牢，不被外力吹走，所需的磁通量見表1。

根據表1強磁風分離分選機磁輥磁通量選擇大于8000GS。

（2）強磁風分離分選機的結構原理。

強磁風分離分選機結構組成：一根200°磁區(qū)永磁強磁輥、一套無級變速傳動裝置（電機2.2kW）、二套氣刀裝置等。

結構示意如下圖：

3 鋼渣磁選粉深度提純生產線試制研究

3.1 工藝流程

鋼渣磁選粉提取鐵精粉的工藝是采用強永磁風分離分選的工藝技術，也就是在干粉狀態(tài)下利用強永磁磁選機，將弱磁性三氧化二鐵（Fe2O3）利用強永磁磁輥的磁場吸住，利用鋼渣磁選粉在磁表面運動翻滾時產生磁分散，利用無油無水干燥的壓縮空氣噴吹，使得非磁性氧化物與三氧化二鐵（Fe2O3）分離，隨后將吹起的粉塵利用抽風裝置將粉塵和氣體抽走，而被吸在磁輥表面的三氧化二鐵（Fe2O3）隨輥皮旋轉被帶到鐵粉（鐵精粉）落料區(qū)，達到選礦目的，得到再生鐵精粉。

強磁風分離分選工藝的流程如下圖2：

3.2 設備組成

強磁風分離分選工藝的設備組成：磁選鐵粉料倉、粉料螺旋輸送機、強磁風分離分選機、二套氣粉分離裝置、二臺風機、成品儲料倉、尾粉儲料倉、二套儲氣灌（0.5～1M3）、二套氣刀及氣壓控制裝置、輸送管道、二臺空壓機、操作控制臺等。設備清單見表2。

強磁風分離試驗分選線的用電量：粉料螺旋輸送機2.2kW、強磁風分離分選機3kW、空壓機7.5kW×2=15kW、風機7.5kW×2=15kW、出料螺旋機2.2kW×2=4.4kW，總裝機用電量為39.6kW。

整個工藝生產線設計密封，二套氣粉分離裝置采用脈沖式濾芯固氣分離器，過濾濾材選用小于1μm濾孔的復合塑料濾芯，尾氣粉塵排放≤30mg/m3，解決生產線的跑、冒、滴、漏。

強磁風分離試驗分選線的占地面積約40～50m2。

3.3 鋼渣磁選粉提取鐵精粉試制生產線試驗情況

我們采用強永磁滾筒和壓縮空氣，對鋼渣磁選粉進行強磁風分離的試驗。通過現(xiàn)場兩次試驗，分離試驗結果如表3：

試驗結論：（1）從表3化學成分中得知，鋼渣磁

（上接第21頁）

選粉通過強磁風分離后，全鐵含鐵量從36.1%提高到66.7%～72.89%，完全達到鐵精粉國家標準。

（2）鋼渣磁選粉分選收得率為45%～63%。

4 鋼渣磁選粉提純產品應用領域

鋼渣磁選粉經風力強磁分選后，得到鐵精粉和尾渣微粉兩種產品。

4.1 鐵精粉的應用

（1）鋼渣磁選粉磁分選后，鐵粉含鐵量大于64%，其直接用來生產氧化球團供轉爐用作冷卻劑和助熔劑

使用。

（2）鐵精粉產品的拓展應用：可作為氧化鐵顏料原料的研究；可作為磁性材料原料的研究；可作為冶金粉末羰基鐵粉原料的研究；可作為還原鐵原料的研究。

4.2 尾渣微粉的應用

（1）尾渣直供水泥廠，作為生料或水泥混合材使用；（2）尾渣用于制磚廠制磚原料。

作者簡介：胡治春（1977—），男，湖北仙桃人，中冶寶鋼技術服務有限公司高級工程師，研究方向：冶金渣處理及綜合利用。