含铁尘泥的基本特征及利用状况

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1、含铁尘泥的基本特征及利用状况泊金含铁丁泥r要绘在钢扶泊炼、亂制过程巾.产生的种含铁较鬲的同体物质。按照钢铁的主产工艺.含铁丫泥上要产生丁炼铁、炼钢利轧樹零I艺治金含扶尘泥屮 姜包抵高炉瓦斯泥（灰）、平炉灰、转炉尘泥、电炉粉尘、軋钢铁鳞黑酥3】.其特征如 下：（n离炉瓦斯泥高炉瓦斯泥绘煤恢厂筒炉煤气诜涤污以排故于沉淀他巾经沉淀处理币得到的同体废料。主妾由铁的氧化物、CaO. MgtD. SiO2. A1E Zn. Pb零组成呈黑色泥浪找，粒度较细且表面粗胳 有孔隙质灵轻晶相独待.分离较困难。高炉瓦斯泥是高温产 物.矿物表面性质与天然矿物存在差异细粒矿物在高温作用下熔融在一起极易包裹 脉石矿物.选

2、矿难度大.有价元素的回收率较低。主要组分是铁、碳.并含有少駅硅、 铝、钙.镁等元素也有部分高炉粉尘中含有铅、锌.神等有害元索。2）离炉瓦斯灰鬲炉瓦斯灰主要來自鬲炉炼铁过程中随离炉煤气-起排出的胭尘经收集Z后统称 为高炉瓦斯灰又称布袋灰呈灰色粉未状粒度较高炉瓦斯泥粗。由于高炉炼铁过程 中使用的铁矿石.焦炭、石灰石、白云石以及萤石等原料经过高炉内部炉膛中不同温度 区域I分复杂的氧化一还原等物理化学变化英排放出來的烟尘中儈有姜种元索的rnii 态和结介态的复介物。英主要成分是氧化铁和炭也禽有少晁锌.铅等有回收价值的有 色金風。3）转炉红尘转炉红尘是炼钢过程中产生的朋尘经湿法除尘、除尘污水風液分离得到

3、的暗红色污 泥。吨钢污泥的产生量丁垂达20 kg.具有含铁鬲.含水离.英氣化亚铁成分很窩.颗 粒细的特点。转炉红尘是转炉炼钢过程中产生的除尘灰英含铁品位鬲.S和有害元 索伶St低.是一种利用价值很离的含铁废料。（4）平炉尘平炉尘为平炉吹氧炼钢生产过程中朋气净化电除尘收集下來的粉未.呈棕红色或黄 棕色粉未状英主要成分是F4 含駅在90%以上.具有粘度大.粒度细、极丁燥. 含铁虽窩、杂质少等特点。（5）电炉粉尘电炉粉尘是电炉炼钢时电炉胭尘经捕集器.朋道址后经袋式除尘器处理收集 的。粒度很细除含Fe外.还含有Zn、Pb、Cr等金風具体化学成分及含就与冶炼钢种 冇关通常冶炼碳钢和低介金钢律较多的Zn和

4、Pb 冶炼不锈钢和特种钢的粉尘；Cr. Nix Mo等。（6）轧钢铁鳞轧钢铁鳞是在钢材轧制过程剥落下來的氧化铁皮以及钢材在酸洗过程屮被溶解而成 的渣泥的总称总铁含竝在70%以上。122含铁尘泥的利用状况鉴于含铁尘泥的來源.收集匸艺不同英化学成分差界很大。鉴于尘泥产駅大.含 铁战高.TFe占30%70%颗粒细湿式收尘的尘泥含水率较高.达20%50%：在钢铁 生产中含铁尘泥产量大.国内冶金企业平均发生量lOOKg/t纲左右。因此.含铁尘泥应做为一种资源加以利用。目前.圮普遍的利用途径是返回钢铁生产工艺。根据返回工 艺的位置.可将含铁尘泥的利川途径分为烧结法、炼铁法和炼钢法国L1）烧结法II询大姜数

5、钢铁企业将含铁尘泥做为原料的一部分配入烧结混介料中进行回收。这 种方法国内的许參企业都任运川.这种利川方式在一定程度上实现了铁资源的回收利 川.有投入少.见效快的优点。饶结法要求含铁尘泥成分稳定而且均匀.松散.水分含 量低于10%.粒度小于10mm,由于尘泥的种类多.难于分别单独进行配料计算而且 含铁尘泥中成分波动大.颗粒差别也较大.混介后的尘泥很难达到烧结原料的质量标 准.以及尘泥中有害元索（如硫.璘.锌.钳、钾.钠等未能去除.会恶化烧结料层 的透气性.降低烧结机台时产量。因些.这种方法只能風粗放型利川.直接配入烧结的 方式不能彻底解决禽铁尘泥窩效资源化冋收利川问題。为解决好这些问題宝钢.济

6、钢答 钢铁企业进行了研发采取了某些改进描施都取得了较好效果。2）炼铁法将含铁尘泥造块生产金風化球团.返回离炉是国外处理含铁尘泥较普遍的-种方 法。炼铁原料必须以块状进入离炉.且有一定的机械強度.金風化率离。金風化球团是 将灰泥按产生晁配料.均匀混介.再加水湿润.添加粘结剂在圆盘造球机上加水造球. 生球经70（rc75（rc低温焙烧或在2509以下丁燥后.在回转窑内利用尘泥内的碳及外加 部分还原剂（无胭煤或碎焦在固态下还原经冷却和分离获得金風化球团。炼饮法 不仅有利于环境保护而且还提供了优质廉价的冶金原料。这种方法的优点是尘泥能全 面利用同时可除尘泥中Pb、Z1K S等有害杂质.氧化锌去除率90

7、%以上.获得的球团 还原JS含铁超过75%球团金属化率大90%英离温软化性能能够接近普通烧结矿. 满足炼铁工艺入炉的原料要求。但是.含铁尘泥生产金風化球团需建设链篦机.回转窑 等大型复杂设备.因而成本高占地面枳大。目前国内应用较少。: h F辭（式 1.1式屮：F、一作用在强磁性颗粒上的磁力：仏一所有与磁力方向相反的机械力的合力：A 一作川在弱磁性颗粒上的磁丿几仏一与磁力反向的机械力的合力:磁选的实质是利川磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作川而实现的。磁性颗粒进 入磁场后.英所受的磁力如公式1.2所示：F=（式 1.2）式中：/一磁性赖粒受到的磁力单位“k-物体的体枳磁化率：V赖粒的体枳单位/

8、凡应一真空磁导率单位/：一外加磁场强度单位J/：一外加磁场梯度单位月/凡由磁场力的定义可知.在磁选过程中.磁力的决定因素不仅包扌舌磁场强度.而且和 磁场梯度关系密切。这点就符介磁选需要一个非均匀的磁场的原因R.132弱磁选人类对磁力的认识已相十久远。早在春秋战国时期.我国劳动人民就知道利用天然 磴铁矿琢磨成折南针。冇关磁选的第一篇专利是英国人FUaiton提出的川磁选來粘选铁 矿石。1845年美国发表了一项有关磁选机的专利。工业上第一次成功地应川磁选机是 用它来从黄铜或英他分离出铁和从谷物或英他作物中除掉铁丝等。1906年T.业上开始使川湿式圆筒型磁选机分选铁矿石。在1955年以來所有的磁 选

9、机都是电磁式的。此随着永磁材料的发展弱磁选机逐渐向使川永礎材料方向过 渡。瑞典.挪威.英国.美国.日木.徳国.询苏联和我国相继生产了徐种型号的圆筒 型弱磁场永磁磁选机。永磁圆筒式磁选机是应川址广泛的一种湿式弱磁场磁选设备。该 类设备国内外都(2系列化.大型化。永磁圆筒式磁选机广泛应川于磁铁矿分选.磁性加 垂介质回收及湿式强磁选给矿做准备o我国磁铁矿右磁选主要采川阶段磁选技术阶段磁选是利川强磁性矿物任未完全单 体解离时，也能被磁选富集的待点.同时.阶段排出单体脉石减少下一阶段磨矿绘. 址在较少细炳矿晁的条件下使铁矿物充分单体解离再磁选回收离质量铁粘矿产 品。20世纪70年代初期.磁选铁帝矿品位为

10、60.47%.回收率79.04%： 20世纪80年代 初期.磁选铁粘矿品位已达到66.82%.回收率为80.12%其中铁粘矿品位超过68%的 有三座选矿厂.有一些大型选矿企业的磨机作业率趙过94%.大石河选矿厂从1984年 以来作业率都在96%以上。为了提高粘矿品位减少各阶段磨矿址.采用细筛、选择性 脱泥再进一步处理磁选铁粘矿产品技术也得到广泛应用。形成磁选细筛工艺流程囚】。马钢集团巴1山选矿厂采川三段一闭路破碎.中碎预先洗矿筛分.筛下再洗矿筛分. 分级洗矿、矿泥磁选.再经两段连磨连选流程处理混介贫磴铁矿在原矿品位29.85% 的基础上.获得铁粘矿品位59.50%、铁回收率约75%的铁粘矿国L

11、张艳娇等人针对辽丫省辽阳市贾家堡子嵌m度微细、选矿难度大特点的贫磁铁 矿.采用阶段磨矿、弱磁选一磁筛流程.获得品位67.19%、回收率为84.84%的铁粘 矿。英中磁场筛选仃效地排除难以团聚的磁铁矿贫连生体.将嵌布较粗C解离的磁铁矿 转入粘矿.从而只在两段磨矿细度相对较粗的情况下获得高品位的铁粘矿国L133窩梯度磁选(1鬲梯度磁选特点均匀的礎场中填允亍礎介质.就会在礎介质周国产工梯度礎场.通过磁选设备产工 大的背景磁场和磁介质周田产生很高的梯度.这样作川在矿物颗粒上磁力得到了很大的 提离所以既使极细的弱磁性颗粒所受的磁丿几在理论上和实际中也要比所受的遐力及 流体的冲刷力大得銳 这样适介离梯度磁

12、选设备的矿物和粒度范阳大大的扩展了。窩梯 度磁选设备具有的特点如卜卩】： 磁学特点在不添加磁介质Zm.可以近似认为整个磁选空间是一个均匀磁场.这有利于不同 磁件矿物的分散：加磁介质后磁场梯度对达到104107Gs/an.这比普通的强磁选设备离 儿个数晁级.同时磁力的増人也不会受到线圈的増加和磁饱和的约束：磁力线方向平行 于矿浆流动方向.这有利于减轻磯介质的机械夹杂和阻塞。 结构特点聚磁介质采川钢毛或编制网代枠粗型材料.在产生很人磁场力的同时还増大了捕收 表面积:利用了科(Kohn)和马斯顿(Marston)研制的马鞍型螺旋管线圈.外包铁 铠.磁场潴磁减少很參.磁通利用率在80%以上.因此能产生

13、强磁场：聚磁介质的填充 率降低至5%14%Z间.因此设备轻.节省能耗。 工艺特点离梯度磁选机的址大特征是能产生很高的磁力所以.适川于难选的微细粒状弱磁 性物料回收.这就很好的殊补了普通强磁选机的缺点比起常规的磁化焙烧和浮选更有 利于保护环境。(2)窩梯度磁选应用现状强磁场磁选设备的发展要比弱磁场磁选机晚得多。窩梯度磁选绘早出现在20世纪 60年代柞先用于离岭土除去细小的磁性颗粒.世界上第一台周期式离梯度磁选机山 麻省理工学院和磁力联合公司研制。目蹄梯度磁选设备广泛用于选矿、钢铁厂废水处 理.煤炭等行业。随着强磁性矿物的枯竭.微细的弱磁性矿物回收利川成为急需解决的 难題.理论与实践农明窩梯度磁选

14、是解决这一问題简单而有效的手段I前C受到备国 研究者的奇度垂视卩久近年来国内外许參研究者对离梯度磁选展开了大量的理论和实践应用研究。曲于 高梯度磁选影响因索的复杂性所以人们建之离梯度磁选的数学棋型对分选过程进行研 究研究的目的是通过对一些选矿影响参数的测定借助于计算机模拟的方法.计算 出了最佳的实验参数评价新磁选设备的性能.为设备的大批量工业应用做了铺垫工 作.很多理论相一些经验模型相继被建立目肉.取得令人陽目的成果。我国对离梯度磁选的研究及设备的开发起步丁20世纪70年代末我国如然比国外起 步晚,但发展却很快。我国铁矿石资源 际 但大多品位不高.而且弱磁性矿物居多.这也促进了我国窩梯度磁选机

15、的研究和开发同时爲梯度磁选的优越性止在向其它领域 旳展.同样也取得了良好的效果旳。下面具体介绍儿种貝仃代衣性的窩梯度磁选机。 周期式离梯度磁选机20壯纪60年代末美国最早研制了周期式高梯度磁选机.主要用作生活污水及钢厂 废水的处理.因此它也叫磁滤器.这项技术逐渐在70年代成熟起來我国的沈阳矿山 机器厂对这种设备做了标准化的研究工作I前国内外很务大型钢铁厂都利川磁滤器來 处理废水.这样提离了水资源的循环利川率并且保护了环境.节约了生产成木的。 琼斯型离梯度磁选机山于周期式离梯度磁选机的处理效率很低不适介大规模工业选矿生产因此开发 了连续式离梯度磁选机它为平环式和立环式两类：平环式离梯度磁选机是山

16、SALA磁 力公司研制生产的.最大场强为1.5T每小时可处理矿石2000吨。我国也相继研制了 一些平环式离梯度磁选机但仅限实验室研究.未应川到工业生产中。平环式高梯度磁选 机个显著的缺点是磁介质容易堵塞但是立环式可在某种程度上改善这缺点 Sion芷环式离梯度磁选机高梯度磁选机在选矿工业中的广泛应用.是由于Sion立环式高梯度磁选机的成功 研制它成功的解决了磁介质堵塞和机械夹杂的问題.我国具仃代衣性的是熊人和刑 等研制的SLon型振动和脉动高梯度磁选机它在立环的底部安装脉动装置.通过机械 振动和产生的脉冲水流来减少机械夹杂和站塞目前国内很多选矿厂应用Sion振动高 梯度磁选机来处理弱磁性矿物取御

17、了和好的折标阳卞L 永磁式离梯度磁选机I前从节能和环保的角度出发.离梯度磁选机的永磁化是今后的-个发展方向对 于回收普通的铁矿物背景磁场強度要求不离.犬概0.5T就可以但是对于选取极细 的弱磁件矿物來说.需要的背景磁场強度很离.而且对于不同粒级的回收需要不同磁场 强度.I I前还没有达到如此要求的永磁体所以必须研究一种新的磁路來解决磁场梯 度和磁场強度分布的问题。我国的氏沙矿冶研究院通过多年的努力成功的研制出了两 种新的磁路.既根据不同要求.磁场分布可以任意调整.一种用于湿式分选.另一种用 于丁式分选.设备的磁场分布、磁场強度.可靠性及入选粒度都满足工业要求.目询已 有30多台设备住选矿厂中得

18、到应用.是高梯度磁选机中选别效率比较好的设备。国内 外对永磁离梯度磁选机研究取御了一定的成果.而且正向工业生产应川方向发展.取御 很好的社会效益和经济效益留砌。134磁化焙饶一弱磁选磁化焙烧是物料或矿右加热到一定的温度两在相应的气烦中进行物理化学反应的过 程，是I I前处理弱磁性矿物（如赤铁矿.褐铁矿.菱铁矿及黄铁矿的主要手段。磁化 焙烧在处理弱磁件难分离物料.要求窩铁品位物料.铁物料除杂等方面C取得了很好的 效果.在工业上应用比较广泛。磁化焙烧除増加矿物繊性外还能脱除矿物中的结晶 水磁化焙烧过程中伴随气体的产生増加了矿石的气孔率.改善了矿石结构使矿石 结构疏松.有利于降低膳矿功耗.提离磨矿效

19、率。磁化焙烧工艺已有悠久的历史.主要有竖炉.回转窑.沸腾炉等传统的磁化焙烧匸 艺。磁化焙烧产品对水质.水温无特殊要求.粘矿易于浓缩精矿烧结强度高。应用城 早的是徳国在上世纪二十年代就建成较犬规棋的磁化焙烧一磁选厂川于处理难选的以 菱铁矿.褐铁矿为主的红铁矿了：询苏联在1928年也开始红铁矿磁化焙烧一磴选试验 研究.上世纪六十年代建成了昭时规模瑕大的年处理能力为900万吨的焙烧一磁选厂： 法国1962年开始川两段沸瞒炉进行磁化焙烧一磁选.艺处理帥状祸铁矿的半I：业试 验也取得了较好的选别效果。1926年日本人在我国鞍山建成第一座赤铁矿竖炉焙 烧磁选厂.从而出现了“鞍山式焙疑竖炉” 也是我国磁化焙

20、烧一磁选的应川先例。枝山钢铁公司烧结总厂曾采川竖炉还原焙烧炉对鞍山贫赤铁矿石进行磁化焙烧 处理了大竝的贫赤铁矿。酒泉钢铁公司选矿厂、包头钢铁公司选矿厂和鞍山钢铁公司齐 大山选矿厂也采川焙烧磁选匸艺生产铁粘矿.建有20台50m3炉焙烧白云鄂博贫氧化 矿生产10多年.为这些钢铁公司生产出了大量的介格铁粘矿有效的满足了这些钢铁 公司离炉生产的需要。据统计.我国曾有130參台竖炉在进行生产年处理矿石駅达 1300多万吨。曲于磁化焙饶工艺能耗大成木离.给料粒度大.出现矿块表面和内部还原不均 匀.以及还原时间过氏等缺点.后來随着强磁选与阴.阳离子反浮选工艺的联介应川. 有效代件了焙烧一磁选工艺及其不足之处

21、。因此.世界备钢铁厂应用焙烧一磁选工艺生 产数卜年来逐步完善和发展.解决了鞍钢急需解决的氧化铁矿石的选矿问题。我国赤 铁矿的T.艺矿物特征差界较大.一些赤铁矿的选矿研究取紂了很大的突破。但是还相幷 多的一部分赤铁矿 T艺矿物待征父杂.其选矿T作尚处于研究阶段.脉石以含铁硅酸 岩为主的赤铁矿以及铁矿物以褐铁矿.菱铁矿为主的大部分赤铁矿的开发利川正处任不 断的研究过程中.焙饶一磁选法仍是处理常规选矿方法难以分选提纯的低品位氣化铁矿 右的址仃效方法Z|前传统的磁化焙烧磁选I：艺在我国的酒钢.枝钢还冇应 用。近儿年我国在难选饮矿右的磁化焙烧方面通过改造和研制出岛效的焙烧炉取得了突 出成就。应用较多的就

22、是流化焙烧炉流态化技术是通过向炉内连续吹入运动气流使 固体粉料悬浮于气流之中.促使颗粒与赖粒之间脱离接触.同时消除了颗粒间的内膳 擦并増大颗粒与流体的比表接触面从而达到固体流态化的目的。流化床有如下优 点：气固接触面枳大床层湍动程度离.使还原气体与铁矿粉Z间传热过程大犬加快 从而反应速率也加快:流化床焙烧炉中床层温度、浓度等物理量容易均匀.对大嚴放 热、吸热反应有不凡的优势：流化床屮填充率较离.传递过程快.因而生产能力大.设 备结构简易、造价低.便于连续运转.适合大型化大生产要求。西安建筑科技大学酒少武.采川大西沟菱铁矿在流化床屮弱氣化气訊下.焙烧 750r.保温3min.获得铁品位58,3%

23、.回收率80.7%的铁粘矿厲】：周建军把云南的帥 状赤褐铁矿.先在8009下预处理60min以増大矿物的孔隙来増大矿物的比表面积预 处理后的矿石经细膳易达到单体解离.然后把细磨后的矿物放在11行研究设计的流化床 焙烧装置中焙10mm经弱磁选获得铁品位60,2%.回收率86%的铁粘矿刈。流化焙 烧炉在处理世界难选铁矿石已取得了优异成绩。矿产资源是人类社会文明必须的物质基础.同时矿产资源也是-种不可再生的n 然资源随着社会对矿产资源的需求量日益増大矿产资源的开发、加工和使用过程不 可避免地要破坏和改变|1然环境产生各种备样的废物和污染物质.造成大气.水体和 土壤的污染并给生态环境和人体健康带来直接

24、和间接.近期或远期的、急性或慢性的 不利影响冈。因此.合理开采和有效利用矿产资源对社会经济的发展.矿山企业本身可 持续发展有若相当垂要的盘义。近年来.钢铁工业的快速发展对铁矿资源的需求量日益増大.使我国面临严峻的 铁矿供给压力。如何利川储駅丰富的含铁尘泥资源.逐渐引起广泛的关注。随着钢铁匸 业的高速发展中国铁矿石的需求竝急剧増加。目前.我国钢铁工业所需的铁矿石自给 率仅46%, 2006年铁矿石进口St达到T 3.26亿吨.耗资200亿美元以上.2007年达到 3.83亿吨同比増长17%。我国是全球最大的铁矿石进口国之铁矿资源已成为制约 我国钢铁工业发展的“瓶颈J 2005年受国际市场的影响.

25、进口铁矿石价格上涨71.5%. 2006年提高价格19%. 2007年又提高价格9.5%. 2007年加上海运费猛涨.进口铁矿石 的到岸价比前年更高国内含铁65%以上铁精矿售价己达到850-900元/吨.2008年铁矿右价格尿涨进口铁矿右价格涨幅超过80%。这势必将对我国的经济发展提出严峻的 挑战。（1国内处理含铁尘泥主要途径是返回饶结或球团矿配料.但存在ZnO. PbO. NaQ、KQ等有害杂质富集.混配和贮运闲难.能耗大.作业条件差等问題.不仅难 以充分利用尘泥中的有用元素.还降低了烧结矿的质竝.影响了离炉寿命。2）备钢厂都有部分含铁尘泥堆枳.这不仅占用了很大的厂房或厂地.更严垂的 是对生

26、态环境造成很大的污染危及人类健康。含铁尘泥粒度很细风后遇风而起.微 细粒粉尘飘散于大气中严垂污染周用的环境：在雨水的作用下.含铁尘泥屮S2 As. Pb. Gd.并价Cr等有害元索.具有较大的化学性浸人地下.造成对地下水的污 染:冶金尘泥的堆放占用了大量土地毁坏了农田和淼林而且所含有的有害成分会随 着雨水渗人土壤.改变土壤成分.致使植物中的有害物质含址超标.这种植物必然危及 人类健康。3）磁化焙饶一磁选T.艺在处理难选赤铁矿方面取得比川联介选矿匸艺更优界的 成就。探索着把磁化焙烧一磁选工艺用于处理含铁尘泥。因此突破含铁尘泥利用的传统思路.尤其是针对几类典型污泥如瓦斯灰、瓦斯 泥、转炉污泥、高锌

27、含铁污泥、电炉粉尘、轧钢铁鳞等开展高附加值利用是_种经 济、介理的利川途径.不仅可充分挖擱儈铁尘泥的资源風性.降低生产成木提离企业 的竞争丿几还可保护环境促进钢铁制造业实现绿色化和可持续发展。这也是木课題的 目的所在。区别于以往返回烧结或球团回收铁川选矿的方法.降低含铁尘泥屮有害元索含 懸 获得窩质就铁粘矿。提高冶金含铁尘泥中有用矿物回收同时.既减弱有害元素对高 炉及产品的影响.又消除了含铁尘泥对周用环境的污染的处理工艺.具体垂大恿义。当前.铁矿石价格波动幅度大而全国各钢企的矿石自给率低提升矿石自给率是 企业加速发展的形势所需、迫在眉睫。利川现有的技术装备水平对含饮尘泥进行选 矿、磁化焙烧一磁选工艺流程研究.提出回收有川矿物的处理方法.工艺流程和工艺参 数.介理开发利川禽铁尘泥资源尤为重要。实现冶金律铁尘泥的窩效利川不仅是保证资 源再回收的现实选择.也是提窩企业经济效益、促进经济增氏方式转变的有效途径。同 时提升我国金風资源的综合利用水平缓解资源、能源以及环境的压力对实现我国短 缺金風的二次循环利川.促进我国冶金工业的对持续性发展.推动我国循环经济发展和 循坏型社会的建龙具冇极英重要而深远的意义。