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钢铁冶金行业除尘灰球团粘结剂的成分及其主要用途

2022-07-22 10:49:58   来源:admin

钢铁冶金行业除尘灰球团粘结剂的成分及其主要用途


钢铁冶金过程中,会产生大量的粉尘,据有关统计,各类粉尘的产生量总和一般为钢产量的8%-12%。其中,烧结粉尘产量8-15kg/t烧结矿,高炉粉尘20-30kg/t铁,转炉粉尘8-20kg/t钢,电炉粉尘10-20kg/t钢。钢铁行业粉尘量大,且一般具有较好的利用价值,本文主要介绍目前常见的除尘灰用途。

除尘灰按照除尘设置的需要和性质,大致可分成两类:烟气除尘灰和环境除尘灰。烟气除尘是生产工艺过程所必须产生的,例如烧结机头高温烟气、高炉和转炉煤气系统的除尘,这类除尘灰是烟气除尘灰。环境除尘是为减少环境粉尘污染所设置的,例如原料装卸、转运等岗位的除尘,这类除尘灰是环境除尘灰。一般来说,环境除尘灰是在常温下聚集的,其介质粉尘性质无大变化,比较好利用,对生产基本无危害。

各类典型粉尘的成分

一、作为烧结、球团配料

   对于转炉灰、转炉污泥、氧化铁皮等由于由于铁含量较高,一般在60%以上,且k2o、zn含量较低,可以直接参加烧结配料。用好这一方法 ,有关岗位正确精心操作和密切配合是重要的 ,要求做到有序放灰 ,定量配加 ,均衡使用 ,也可以提前加水湿润改善其造球性能。优点:方法简单 ,处理成本低。缺点:对烧结生产造成一定的波动 ,影响烧结矿的产质量 ,有害元素仍在烧结内部循环。

二、采用转底炉技术

上述处理方法用于烧结 ,除尘灰、 泥仍然在工序内部循环 ,存在着有害元素的富集问题。莱钢各种粉尘的平均 zn、 pb含量分别为 1 . 1%、 0 .3% ,烧结机头烟气除尘灰 k、 na、cl富集含量分别高达17 . 75%、2 . 25%、 18 . 94%。有害元素的富集对钢铁生产危害大 ,应切断他们在生产系统内的循环。当前 ,采用转底炉开路处理钢铁冶金除尘灰、泥是可行的技术。转底炉起源于钢坯环形加热炉 ,日本、美国等发达国家采用转底炉技术成功地解决了冶金粉尘高效综合利用的问题 ,该技术用于处理冶金粉尘可实现铁与钾、 钠、 锌、 铅、 氯的分离,生产金属化球团。日本新日铁的工业实践表明 ,转底炉处理除尘灰、泥 ,锌、 铅回收率达 90%以上 ,技术经济适宜的直接还原球团金属化率为 70%左右 ,可作为高炉炼铁的优质原料。

我国已掌握了用转底炉生产金属化球团的技术。转底炉直接还原的基本工艺是:将铁矿粉或除尘灰、泥及含铁废弃物与煤粉按一定的配比配料 ,再添加适量粘结剂 ,经过混碾机混合 ,送进对辊压球机压制成含碳球团矿 ,然后经过烘干机去除水分 ,提高强度 ,通过振动布料机均匀地布在转底炉的炉底上。随着炉底的转动 ,含碳球团在炉内受到燃料燃烧的辐射传热,经过预热段和还原段 ,在 1 000~1 300 ℃左右的高温下还原 15~20 min完成金属化过程 ,还原生成的锌也同时被气化。在转底炉旋转一圈后金属化球团用螺旋出料机排出炉外 ,再经过冷却机冷却到 100 ℃ 以下,送进成品仓。转底炉可用煤气作燃料 ,高温废气从烟道引出 ,首先经过余热锅炉生产蒸汽 ,再进入换热器预热助燃空气 ,经过换热后的废气 ,再用于生球烘干 ,最后通过除尘器从烟囱排入大气。富集了锌的粉尘可回收作为锌冶金的原料。对含铁品位较低和有害杂质较高的除尘灰、泥进行预处理对转底炉高效生产是有利的。

三、转炉灰压块

3.1 热压块

热压块工艺是利用粉尘的自燃特性将粉尘加热,利用其在高温下的塑性,经高压压球机压制成块,然后在氮气密封状态下冷却后输送到转炉,代替废钢或矿石。该方法不需要另外添加黏结剂,粉尘团块的强度也很高,可直接用于转炉作冷却材料使用,是现在LT 粉尘处理应用最多的一种方法。但是,热压块生产需在高温和隔绝空气的条件下进行,对设备和工艺控制要求很高,一次性投资大、工艺条件苛刻、设备故障率很高,难以长期顺利生产。

3.2 冷压块

有企业在除尘灰及污泥中加入部分添加剂,通过冷固工艺制成转炉造渣剂压块,用于转炉造渣,强化了造渣,改善了脱磷效果,脱磷率提高;化渣效果好,能够起到防喷溅的作用。


四、除尘灰选矿回收

除尘灰的可利用价值较高,可以通过选矿工艺技术对除尘灰进行分选处理。针对除尘灰中的有用元素或矿物的不同,除尘灰选矿中常用的工艺有磁选(回收铁)、重选(回收铁)、浮选(回收碳、锌)、火法(铅锌等重金属)、湿法(铅锌等重金属)。

除尘灰中有用元素主要是铁、碳、铅、锌,部分布袋除尘灰中可选铟、镍(不锈钢灰)等。其中选铁在除尘灰利用的各类用途中较为普遍。磁选在除尘灰选铁中具有重要的意义,不管是哪类除尘灰,在提取其中的含铁矿物时,磁选机是必不可少的。磁选在除尘灰选矿中使用普遍,磁选对除尘灰的选矿具有适应粒级广,回收率高的优点。

    通过选矿工艺处理后,分离出铁精粉、炭精粉和尾泥等,其中铁精粉和炭精粉可作为烧结原料返回高炉炼铁,尾泥作为铁质调节剂送水泥厂制作水泥,也可作添加原料生产内燃型节能砖。

五、用于矿山采空区膏体充填材料

目前,地下采空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题 ,随着矿山向深部开采,地压增大,地下空区在强大的地压下,容易发生坍塌事故。目前金属矿山尾砂充填技术仍是目前应用最为广泛的充填工艺技术,以自流输送为主。系统通过立式砂仓,采用创新活化造浆技术以及喷咀布置等,将全尾砂直接泵入立式砂仓,经高效沉淀、澄清脱水,采用高压水/气活化尾砂,将极细粒的全尾砂直接制备成高浓度砂浆,进行采场充填。

充填材料主要是采用本矿的煤矸石、自备电厂的粉煤灰,配以胶结材料。对于利用价值不大或者难以回收的除尘灰,可以用作膏体充填材料的配料。

六、制作电炉泡沫渣

对于高炉灰,除尘灰含碳量很高,达到40%,含铁量达30%,其余的为氧化钙、二氧化硅等,用于电炉氧化期冶炼造泡沫渣比较合适。根据分析成分进行了冶炼配比试验,试验效果良好。该除尘灰加入渣面后,碳和氧迅速发生化学反应,生成一氧化碳气泡,并穿越渣层形成良好的泡沫渣,可有效包裹住弧光,提高电弧热效率,同传统的焦粉造泡沫渣工艺相比,泡沫渣层厚,持续时间长,可完全替代焦粉,同时降低了生产成本,为电炉降本增效工作开辟了新的途径。

七、用于水泥熟料优化配料

钢铁行业的除尘灰还可以作为水泥熟料的优化配料,除尘灰含有较高的铁,可作为铁质校正原料;高炉除尘灰含有较高的Al2O3,且SiO2含量低,满足铝质校正原料要求。以这两种除尘灰分别代替镍渣和炉渣,可以取得较好的效果。