魯逢霖，劉國(guó)勝

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

摘 要：針對(duì)不銹鋼除塵灰造成的環(huán)保問(wèn)題，進(jìn)行了配加不銹鋼除塵灰燒結(jié)杯試驗(yàn)及燒結(jié)礦冶金性能試驗(yàn)，研究燒結(jié)法處理不銹鋼除塵灰的可行性。 試驗(yàn)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(qiáng)度均呈逐漸降低的趨勢(shì)；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(shì)，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(yàn)；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(jià)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(chǎng)已堆存約10.4 萬(wàn) t， 環(huán)保壓力日益加大，急需解決該難題。 為此，進(jìn)行了配加不銹鋼除塵灰燒結(jié)杯試驗(yàn)及燒結(jié)礦冶金性能試驗(yàn)，研究燒結(jié)法處理不銹鋼除塵灰的可行性。 通過(guò)配加不同比例不銹鋼除塵灰燒結(jié)杯試驗(yàn)，研究不銹鋼除塵灰配比對(duì)燒結(jié)指標(biāo)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(yàn)原料

本試驗(yàn)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?！?＃燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；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(rùn)濕過(guò)的不銹鋼除塵灰。 試驗(yàn)原料化學(xué)成分見(jiàn)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(dá) 19.80％，屬堿性物料；S含量偏高，達(dá)到0.137％。

3 試驗(yàn)方案

3.1 配料比

燒結(jié)礦堿度按照 1.90 控制，模擬現(xiàn)場(chǎng)燒結(jié)生產(chǎn)，分別進(jìn)行配加不銹鋼除塵灰 0.1％、3％、5％、7％ 等 5組燒結(jié)杯試驗(yàn)，研究配加不銹鋼除塵灰后對(duì)燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及燒結(jié)礦冶金性能的影響。 燒結(jié)杯試驗(yàn)配料比見(jiàn)表2。

3.2 試驗(yàn)工藝參數(shù)控制

點(diǎn)火時(shí)間6min，點(diǎn)火負(fù)壓6000Pa，燒結(jié)負(fù)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(yàn)結(jié)果及分析

燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，燒結(jié)礦化學(xué)成分見(jiàn)表4。 不銹鋼除塵灰配比對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)的影響見(jiàn)圖1，不銹鋼除塵灰配比對(duì)燒結(jié)時(shí)間和垂直燒結(jié)速度的影響見(jiàn)圖2，不銹鋼除塵灰配比對(duì)燒結(jié)礦成品率的影響見(jiàn)圖 3，不銹鋼除塵灰配比對(duì)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)的影響見(jiàn)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(shì)，配加7％不銹鋼除塵灰時(shí)，燒結(jié)利用系數(shù)最低僅為 1.24 t ／ （m ²·h ）， 與基準(zhǔn)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(shí)間延長(zhǎng)、垂直燒結(jié)速度呈逐漸降低的趨勢(shì)，燒結(jié)礦成品率也呈逐漸下降的趨勢(shì)，配加7％不銹鋼除塵灰時(shí)，成品率為77.88％，與基準(zhǔn)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(shì)，配加7％不銹鋼除塵灰時(shí)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為57.50％，與基準(zhǔn)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(diǎn)高于鐵，因此配加不銹鋼除塵灰不利于燒結(jié)過(guò) 程中粘結(jié)相的生成^［1］ ，導(dǎo)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(xì)、親水性差的特點(diǎn)^［2－3］ ，在抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程中，極細(xì)粒級(jí)的不銹鋼除塵灰會(huì)隨燒結(jié)廢氣被抽走，堵塞料層中的毛細(xì)孔道，使料層透氣性變差，導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、垂直燒結(jié)速度降低，從而降低了產(chǎn)量。 ③由于過(guò)濕層的存在，燒結(jié)廢氣中含有水蒸氣，這些水蒸氣、極細(xì)粒級(jí)的不銹鋼除塵灰遇到低溫的燒結(jié)機(jī)篦條，就會(huì)冷凝、逐漸粘結(jié)在燒結(jié)機(jī)篦條上，從而造成燒結(jié)機(jī)糊篦條的現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量降低的一個(gè)因素。

5 冶金性能試驗(yàn)

5.1 低溫還原粉化率

燒結(jié)礦低溫還原粉化率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(guó)冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB／ T421－2014）規(guī)定低溫還原粉化率RDI（+3.15 mm） ≥68％，按照此標(biāo)準(zhǔn)本次試驗(yàn)基準(zhǔn)期和配加不銹鋼除塵灰的4個(gè)試驗(yàn)組均大于冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 900 ℃還原度

燒結(jié)礦900 ℃還原度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(biāo) 900 ℃還原度的優(yōu)劣是燒結(jié)礦質(zhì)量的一項(xiàng)基本，對(duì)高堿度燒結(jié)礦而言，常規(guī)要求 RI＞85％，高 要求 RI 應(yīng)＞90％。 按照此標(biāo)準(zhǔn)本次試驗(yàn)基準(zhǔn)期和配 加不銹鋼除塵灰的 5.3 軟化熔滴性能4個(gè)試驗(yàn)組均大于常規(guī)要求。 燒結(jié)礦軟化熔滴性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(shì)，配加 7％不銹鋼除塵灰時(shí)，熔滴區(qū)間＞315 ℃ ，與基準(zhǔn)期相比，熔滴區(qū)間加寬 36 ℃ 以上。 分析認(rèn)為，這是由于不銹鋼除塵灰 Cr₂O₃含量較高，因而導(dǎo)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(shì)，雖有個(gè)別樣有所反常，但總的趨勢(shì)不變；配加 ７％不銹鋼除塵灰時(shí)， 最大壓差 10.1kPa ， 與基準(zhǔn)期相比升高0.9kPa 。

6 結(jié)語(yǔ)

⑴燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著不銹鋼除塵灰配比的增加，燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、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(shì)。 配加 ７％不銹鋼除塵灰時(shí)，燒結(jié)利用系數(shù)最低僅為1.24t／ （m ²·h），與 基準(zhǔn)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(shì)，配加7％不銹鋼除塵灰時(shí)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為57.50％，與基準(zhǔn)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(guò)程中粘結(jié)相的生成，導(dǎo)致成品率降低，從而降低了產(chǎn)量；②由于在抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程中，極細(xì)粒級(jí)的不 銹鋼除塵灰會(huì)隨燒結(jié)廢氣被抽走，堵塞料層中的毛 細(xì)孔道，使料層透氣性變差，導(dǎo)致燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、垂直燒結(jié)速度降低，從而降低了產(chǎn)量。

⑷冶金性能試驗(yàn)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(shì)。 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(shì)， 配加 7％ 不銹鋼除塵灰時(shí)，熔滴區(qū)間＞3.15 ℃ ，與基準(zhǔn)期相比加寬 36 ℃以上。 分析認(rèn)為， 這是由于不銹鋼除塵灰Cr₂O₃含量較高，導(dǎo)致燒結(jié) 礦軟化、熔滴區(qū)間加寬。

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