魯逢霖，劉國勝
（甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）
摘 要：針對不銹鋼除塵灰造成的環(huán)保問題，進行了配加不銹鋼除塵灰燒結(jié)杯試驗及燒結(jié)礦冶金性能試驗，研究燒結(jié)法處理不銹鋼除塵灰的可行性。 試驗結(jié)果表明：隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)利用系數(shù)、成品率、轉(zhuǎn)鼓強度均呈逐漸降低的趨勢；配加不銹鋼除塵灰后，燒結(jié)礦軟化熔滴性能有劣化的趨勢，燒結(jié)礦低溫還原粉化率RDI（+3.15mm） 、900 ℃還原度基本持平。
關(guān)鍵詞：不銹鋼除塵灰；燒結(jié)杯試驗；燒結(jié)礦冶金性能；軟化熔滴性能
1 引言
不銹鋼除塵灰含有較高的 Fe、Cr、Ni等有用元素，具有比較高的資源利用價值。 酒鋼不銹鋼除塵灰分為 300 系列和 400系列兩種，月產(chǎn)生量分別為2500t、2200t，年產(chǎn)生量分別為 30000t、26000 t。 截止 2021 年 8月，在冶金渣場已堆存約10.4 萬 t， 環(huán)保壓力日益加大，急需解決該難題。 為此，進行了配加不銹鋼除塵灰燒結(jié)杯試驗及燒結(jié)礦冶金性能試驗，研究燒結(jié)法處理不銹鋼除塵灰的可行性。 通過配加不同比例不銹鋼除塵灰燒結(jié)杯試驗，研究不銹鋼除塵灰配比對燒結(jié)指標及燒結(jié)礦冶金性能的影響，探尋合適的不銹鋼除塵灰配比及燒結(jié)工藝參數(shù)，為后續(xù)工業(yè)化處理不銹鋼除塵灰提供技術(shù)支持。
2 試驗原料
本試驗所用自產(chǎn)精礦、啟源精礦、酸返、瓦斯灰、生石灰、石灰石、焦粉均取自酒鋼煉鐵廠 1＃～3＃燒結(jié)機生產(chǎn)現(xiàn)場；不銹鋼除塵灰取自酒鋼不銹鋼分公司，為酒鋼不銹鋼分公司壓球生產(chǎn)線提前消化、潤濕過的不銹鋼除塵灰。 試驗原料化學成分見表1。 由表 １ 可以看出，不銹鋼除塵灰TFe 36.10％、 Cr2O3 16.54％，含有較高的 Fe、Cr 等有用元素；CaO含量高達 19.80％，屬堿性物料；S含量偏高，達到0.137％。
3 試驗方案
3.1 配料比
燒結(jié)礦堿度按照 1.90 控制，模擬現(xiàn)場燒結(jié)生產(chǎn)，分別進行配加不銹鋼除塵灰 0.1％、3％、5％、7％ 等 5組燒結(jié)杯試驗，研究配加不銹鋼除塵灰后對燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟指標及燒結(jié)礦冶金性能的影響。 燒結(jié)杯試驗配料比見表2。
3.2 試驗工藝參數(shù)控制
點火時間6min，點火負壓6000Pa，燒結(jié)負壓10000Pa ，料層高度700mm，壓料 30mm，混合料水分控制參考值9.5％ ～10.0％。
4 試驗結(jié)果及分析
燒結(jié)杯試驗結(jié)果見表3，燒結(jié)礦化學成分見表4。 不銹鋼除塵灰配比對燒結(jié)利用系數(shù)的影響見圖1，不銹鋼除塵灰配比對燒結(jié)時間和垂直燒結(jié)速度的影響見圖2，不銹鋼除塵灰配比對燒結(jié)礦成品率的影響見圖 3，不銹鋼除塵灰配比對轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的影響見圖 4。
由表 3、圖 1、圖 2、圖 3、圖4 可以看出，隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)利用系數(shù)呈逐漸降低的趨勢，配加7％不銹鋼除塵灰時，燒結(jié)利用系數(shù)最低僅為 1.24 t ／ （m 2·h ）， 與基準期相比降低了0.32t／ （m2· h），降低20.51％；隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)時間延長、垂直燒結(jié)速度呈逐漸降低的趨勢，燒結(jié)礦成品率也呈逐漸下降的趨勢，配加7％不銹鋼除塵灰時，成品率為77.88％，與基準期相比降低了4.57％；隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)呈逐漸下降的趨勢，配加7％不銹鋼除塵灰時，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為57.50％，與基準期相比降低了3.75％。
配加不銹鋼除塵灰后燒結(jié)利用系數(shù)降低的原因分析：①由于不銹鋼除塵灰 Cr2O3含量 16.54％，鉻的熔點高于鐵，因此配加不銹鋼除塵灰不利于燒結(jié)過 程中粘結(jié)相的生成［1］ ，導致成品率降低，從而降低 了產(chǎn)量。 ②由于不銹鋼除塵灰具有粒度細、親水性差的特點［2－3］ ，在抽風燒結(jié)過程中，極細粒級的不銹鋼除塵灰會隨燒結(jié)廢氣被抽走，堵塞料層中的毛細孔道，使料層透氣性變差，導致燒結(jié)時間延長、垂直燒結(jié)速度降低，從而降低了產(chǎn)量。 ③由于過濕層的存在，燒結(jié)廢氣中含有水蒸氣，這些水蒸氣、極細粒級的不銹鋼除塵灰遇到低溫的燒結(jié)機篦條，就會冷凝、逐漸粘結(jié)在燒結(jié)機篦條上，從而造成燒結(jié)機糊篦條的現(xiàn)象，這也是導致燒結(jié)機產(chǎn)量降低的一個因素。
5 冶金性能試驗
5.1 低溫還原粉化率
燒結(jié)礦低溫還原粉化率試驗結(jié)果見表5。
由表 5 可以看出，配加不銹鋼除塵灰后，燒結(jié)礦低溫還原粉化率 RDI（+3.15 mm）變化不大，基本持平。我國冶金行業(yè)標準（YB／ T421－2014）規(guī)定低溫還原粉化率RDI（+3.15 mm） ≥68％，按照此標準本次試驗基準期和配加不銹鋼除塵灰的4個試驗組均大于冶金行業(yè)標準。
5.2 900 ℃還原度
燒結(jié)礦900 ℃還原度試驗結(jié)果見表 6。
由表6、圖5 可以看出，配加不銹鋼除塵灰后，燒結(jié)礦900 ℃還原度變化不大，基本持平。 指標 900 ℃還原度的優(yōu)劣是燒結(jié)礦質(zhì)量的一項基本，對高堿度燒結(jié)礦而言，常規(guī)要求 RI＞85％，高 要求 RI 應＞90％。 按照此標準本次試驗基準期和配 加不銹鋼除塵灰的 5.3 軟化熔滴性能4個試驗組均大于常規(guī)要求。 燒結(jié)礦軟化熔滴性能試驗結(jié)果見表7。
由表7可知， 配加不銹鋼除塵灰后，燒結(jié)礦軟化區(qū)間略加寬，軟化區(qū)間由132 ℃ ，加寬到134 ～139 ℃ ，加寬 2 ～ 7℃ ；熔滴區(qū)間也呈逐漸加寬的趨勢，配加 7％不銹鋼除塵灰時，熔滴區(qū)間＞315 ℃ ，與基準期相比，熔滴區(qū)間加寬 36 ℃ 以上。 分析認為，這是由于不銹鋼除塵灰 Cr2O3含量較高，因而導致燒結(jié)礦軟化、熔滴區(qū)間加寬［4－5］ 。 另外，配加不銹鋼除塵灰后，最大壓差總體上呈升高的趨勢，雖有個別樣有所反常，但總的趨勢不變；配加 ７％不銹鋼除塵灰時， 最大壓差 10.1kPa ， 與基準期相比升高0.9kPa 。
6 結(jié)語
⑴燒結(jié)杯試驗結(jié)果表明，隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)時間延長、垂直燒結(jié)速度降低，燒結(jié)利用系數(shù)、成品率均呈逐漸降低的趨勢。 配加 ７％不銹鋼除塵灰時，燒結(jié)利用系數(shù)最低僅為1.24t／ （m 2·h），與 基準期相比降低了 0.32 t／ （m2·h），降低20.51％。
⑵ 隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)呈逐漸下降的趨勢，配加7％不銹鋼除塵灰時，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為57.50％，與基準期相比降低了3.75％。
⑶配加不銹鋼除塵灰后燒結(jié)利用系數(shù)降低的原因：①由于不銹鋼除塵灰Cr2O3 含量 16.54％，不利于 燒結(jié)過程中粘結(jié)相的生成，導致成品率降低，從而降低了產(chǎn)量；②由于在抽風燒結(jié)過程中，極細粒級的不 銹鋼除塵灰會隨燒結(jié)廢氣被抽走，堵塞料層中的毛 細孔道，使料層透氣性變差，導致燒結(jié)時間延長、垂直燒結(jié)速度降低，從而降低了產(chǎn)量。
⑷冶金性能試驗結(jié)果表明，配加不銹鋼除塵灰后，燒結(jié)礦低溫還原粉化率 RdI（+3.15mm）、 燒結(jié)礦 900 ℃還原度變化不大，基本持平。
⑸配加不銹鋼除塵灰后，燒結(jié)礦軟化熔滴性能有劣化的趨勢。 燒結(jié)礦軟化區(qū)間由 132 ℃ ，加寬到134～139 ℃ ，加寬 2 ～7 ℃ ；熔滴區(qū)間也呈逐漸加寬的趨勢， 配加 7％ 不銹鋼除塵灰時，熔滴區(qū)間＞3.15 ℃ ，與基準期相比加寬 36 ℃以上。 分析認為， 這是由于不銹鋼除塵灰Cr2O3含量較高，導致燒結(jié) 礦軟化、熔滴區(qū)間加寬。
參考文獻：
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