微粉配加钢渣的试验研究.pdf

2024年第1期新疆钢铁总第169期微粉配加钢渣的试验研究张海燕，王昊荣，王星（新疆昆玉钢铁有限公司，新疆 奎屯 833200）摘要：钢渣作为钢铁企业产生的废渣，具有极高的利用价值。昆玉钢铁已经成功实现了大规模的烧结配料回收利用，取得了显著的经济效益。然而，由于钢渣中富含P元素，循环配料导致铁水中P含量过高，影响了炼钢造渣材料的消耗和冶炼进度。为了进一步提升钢渣的回收利用率，昆玉钢铁正在寻找新的固废回收工艺和效益增长点，研究并实施了钢渣微粉生产工艺，通过调整生产工艺参数和钢渣配比，确定了微粉配加钢渣的技术要求和最佳配比，确保微粉配加钢渣后矿渣粉质量满足S75级国标要求，实现钢渣固废100%的回收利用目标。关键词：钢渣；微粉；配加DOI：10.20146/ki.1672-4224.2024.01.005中图分类号：TF702文献标识码：B文章编号：1672-4224（2024）01-0014-03Experimental Study on the Addition of Steel Slag With MicroPowderHaiyan Zhang,Haorong Wang,Xing Wang(Xinjiang Kunyu Iron and Steel Co.,Ltd.,Kuitun,Xinjiang 833200)Abstract:Steel slag,as the waste generated by steel enterprises,has extremely high utilization value.Kunyu Iron and Steel hassuccessfully achieved large-scale recycling and utilization of sintering ingredients,achieving significant economic benefits.However,due to the high content of P element in steel slag,cyclic batching leads to high P content in molten iron,which affectsthe consumption of steelmaking slag materials and smelting progress.In order to further improve the recycling rate of steel slag,Kunyu Iron and Steel is searching for new solid waste recycling processes and profit growth points.They have studied and implemented the production process of steel slag micro powder.By adjusting the production process parameters and steel slag ratio,the technical requirements and optimal ratio of adding steel slag to micro powder have been determined,ensuring that thequality of slag powder after adding steel slag meets the S75 level national standard requirements,and achieving the goal of100%recovery and utilization of steel slag solid waste.Key words:steel slag;micropowder;adding作者简介：张海燕，女，34岁，本科，工程师，新疆昆玉钢铁有限公司。E-mail：引言随着钢铁产量的增加，炼钢钢渣的排放量也同步增加。国内目前炼钢钢渣利用率相对较低，主要用于冶金循环、水泥混凝土掺和料、筑路以及建材方面。钢渣属于碱性炉渣，含有Fe、Ca、Mn、Mg、P等元素，其中包含有益元素。若能充分回收利用，不仅可以降低固体废渣处理费用，还能降低企业成本1。新疆昆玉钢铁有限公司通过研究实现了转炉钢渣在烧结生产中的回收利用，取得了较大的经济效益和环保效益。然而，钢渣在烧结回收利用率受到有害元素的限制，转炉产生的钢渣无法完全消化。昆玉钢铁通过在微粉生产工艺中试验钢渣，通过调整生产工艺参数，研究钢渣对微粉磨机运行状态的影响，确定微粉配加钢渣的技术要求。1配加6 mm钢渣生产试验微粉生产线分别按 10%、15%比例配加 6 mm以下钢渣，共配加钢渣约 10 t，生产试验矿渣粉108.53 t。1.1 实验条件试验物料化学成分见表1。因钢渣粒度较大，为稳定磨机运行状态，同时控制试验矿渣粉比表面积在400 m2/kg以上，设定喂料量为40 t/h，减轻磨机振动造成生产操作频繁调整磨机运行参数，试验时间控制在每个配比阶段 1.5 h。具体配加比例见表2。14新疆钢铁总第169期2024年第1期表2 6 mm钢渣配加比例（%）物料水渣（%）钢渣（%）16:30-18:00901018:00-19:3085151.2试验过程1.2.1 磨机运行参数设定试验配加钢渣入磨前，中控操作调整磨机参数，提高主排风机频率至39.5 Hz，设定磨辊压力为10.5Mpa，选粉机转速155 r/min，控制磨内压差在28003100 pa，收粉器压差在 10001200 pa，入磨负压稳定在750 pa左右，稳定磨机垂直振动在3.33.6 mm/s，控制出磨风温在95。1.2.2 磨机运行状况试验起初阶段，磨内料层不稳，磨机垂直振动在3.94.5 mm/s，通过调整磨内喷水量稳定磨内料层，喷水量由试验前的 0.83 m/h 提高至 1.54 m/h，随着磨况的逐步稳定，喷水量降至 1.1 m/h，磨内压差稳定在33003400 pa之间，磨机运行电流稳定在90 A左右，外排返料约 1.3 t 吨。18:00 配加比例增加至15%时，磨机垂直振动增大至4.55.0 mm/s，调整磨内喷水量至 1.60 m/h，磨内压差升高至 35003600pa，磨机运行电流平均100 A，外排返料约1.6 t。配加钢渣后矿渣粉颜色明显变黑，外排返料量约占配加钢渣总量的29%。1.3 试验过程中存在的问题由于钢渣粒度较大，入磨后磨机不能形成稳定的料层，导致磨机振动值及磨内压差升高，且随着钢渣配加比例的提升，外排返料明显增加，产量降低。因钢渣粒度较大，硬度较高、磨机磨辊磨损严重,根据微粉磨辊堆焊合同要求，微粉磨机堆焊硬度HRC58，不适用于长期配加钢渣。1.4 试验结果化学成分检验结果见表3。由表3可见，通过化学成分与常规矿渣粉对比，配加钢渣后矿渣粉TFe含量明显升高。2配加3 mm钢渣生产试验钢渣粒度控制在3 mm以下后，微粉生产线分别按20%、25%比例配加3 mm钢渣，共配加钢渣103 t，生产试验矿渣粉约403.6 t。2.1 试验条件2.1.1 试验物料化学成分试验物料化学成分见表4。本次实验钢渣粒度3 mm，随着钢渣粒度降低，入磨后磨机振动值降低，返料也随之降低，但由于钢渣硬度较大，增加磨机二次研磨次数，磨内未能形成稳定的料层，致使磨内压差较正常升高约500 pa，为稳定磨机运行转态，同时控制试验矿渣粉比表面积在400 m2/kg以上，微粉先将喂料量控制在40 t/h，待成分10%混合料15%混合料TFe0.921.36SiO234.5735.05CaO39.6640.33MgO8.978.97Al2O312.1312.34TiO20.270.22MnO0.740.74表1 配加6 mm钢渣混合物料化学成分（%）成分矿渣粉SYKZF-10-210801SYKZF-15-210802TFe0.580.920.94SiO235.2735.5835.22CaO39.5340.2040.05MgO9.419.099.01Al2O312.2012.5812.47TiO20.640.740.74MnO0.860.840.99表3 配加6 mm钢渣矿渣粉化学成分对比（%）成分20%混合料25%混合料TFe1.011.40SiO233.0733.56CaO41.5841.87MgO8.578.59Al2O311.6911.89TiO20.810.76MnO1.871.46物料水渣%钢渣%为料量（t/h）返料t10:30-12:308020400.912:30-14:308020451.2814:30-16:307525451.3416:30-18:307525451.2618:30-20:307525451.24表4 配加3 mm钢渣混合物料化学成分（%）表5 3 mm钢渣配加比例及运行情况152024年第1期新疆钢铁总第169期磨况稳定后，喂料量增加至45 t/h，实验共分5个阶段进行，每阶段2 h，具体配加比例如表5所示。2.2 试验过程2.2.1 磨机运行参数设定试验配加钢渣入磨前，中控操作调整磨机参数，提高主排风机频率至39.5 Hz，设定磨辊压力为10.5Mpa，选粉机转速155 r/min，控制磨内压差在28003100 pa，收粉器压差在 10001200 pa，入磨负压稳定在750 pa左右，稳定磨机垂直振动在3.24.1mm/s，控制出磨风温在98。2.2.2 磨机运行状况实验起初阶段，为稳定磨机运行转态，微粉生产线将喂料量设定为40 t/h，磨机垂直振动值稳定在3.4mm/s左右，振幅较小，磨机电流稳定在88 A左右，磨内压差31003400 pa之间，磨内喷水量0.8 m/h，返料量0.45 t/h，磨机运行状态良好。12:30微粉生产线增加喂料量至45 t/h，磨机垂直振动值无大幅增加，稳定在3.5 mm/s左右，磨机电流无大幅波动稳定在88 A左右，磨内压差31503400 pa之间，磨内喷水量1.2m/h，返料量增加至0.64 t/h，磨机运行状态稳定；14:30为进一步深化实验结果，微粉生产线将钢渣配比调整为25%，喂料量稳定在45 t/h，随着钢渣配比的增加，磨机垂直振动值上升至4.1 mm/s左右，磨机主电机电流在95 A左右，磨内压上升至3600 pa，为稳定料层，降低磨内压差，将磨内喷水量增加至1.5 m/h后，磨内压差稳定33003500 pa之间，返料量增加至0.67 t/h；16:30-20:30钢渣配比稳定在25%，喂料量稳定在45 t/h，磨机运行转态逐步趋于稳定，磨机垂直振动值在3.8 mm/s左右，磨机主电机电流在90 A左右，磨内压差稳定 33003480 pa之间，磨内喷水量1.4 m/h，返料量0.63 t/h，磨机运行状态稳定。3生产试验结果分析及建议根据两次试验结果，对微粉生产线配加钢渣生产试验具体分析见表6表7。根据表6表7可以看出，在配加钢渣后磨机喂料量明显降低，磨机各项运行参数及返料量均大幅上升，矿渣粉质量明显下降，随着钢渣配加比例的增加，矿渣粉活性逐步降低，当配加比例增加至20%时，矿渣粉7天活性指数未达到S75级质量要求。在控制钢渣粒度6 mm，面积400m2/kg时，当钢渣配加比例由10%升高至15%时，虽然磨机各项运行参数具有不同程度的升高，磨机返料量也逐步升高，但7天活性指数有上升趋势，实验矿渣粉质量均达到S75级矿渣粉质量要求。4结论随着国家对污染排放、环境治理的高标准、高要求，钢铁企业一直以来就是排放污染、环境治理的重点单位。为此，降低能源消耗和改善环境污染成为钢铁企业目前急需解决的问题。炼钢钢渣是转炉冶炼废物，发生量约占钢铁企业固废总量的25%，钢渣利用率低，导致企业大量土地资源占用和环境污染。昆玉钢铁通过企业自身生产工艺的研究，提高炼钢钢渣的利用比例，给企业带来显著经济效益的同时，减少固废处置费用，减少土地资源占用，降低环境污染，具有较大的推广价值。参考文献1 陈立新.钢铁厂固废协同处理生产矿渣粉的研究 D.东北大学，2019.S75级矿渣粉要求销售要求6 mm钢渣3 mm钢渣配加比例10%配加比例15%配加比例20%配加比例25%比表面积（m2/kg）300380410.3403.5425.3432.17天活性指数（%）556056.358.952.842.6备注活性指数不达标活性指数不达标表7 配加6 mm钢渣及3 mm钢渣时磨机运行参数对比表6 正常矿渣粉与配加钢渣矿渣粉质量对比配加粒度未配加6 mm3 mm配加比例/%0%10%15%20%20%25%喂料量544040404545返料量t/h0.080.871.070.450.640.71磨机主电机电流（A）10590100889095磨机垂直振动值2.54.55.13.43.43.916