酒钢粉煤灰提铁工艺与现场应用.pdf

总第 165 期新疆钢铁2023年第 1 期酒钢粉煤灰提铁工艺与现场应用包永鹏（酒钢（集团）钢研院粉煤灰提铁事业部，甘肃 嘉峪关 735100）摘要：煤在充分燃烧的过程中，其中所含硅酸质矿物会发生相应变化，主要会变成玻璃质和品休质寓纤和红柱石混合物，也有一定的概率转换成二氧化硅的形态。其中的黄铁矿会产生一些氧化反应，从而形成氧化铁，其生成的大部分微粒飞灰都带有极强的磁性，也有部分微粒转换为非磁性微粒。通常情况下，粉煤灰中所含有的氧化铁总含量高于次烟煤中的氧化铁含量，同样也高于褐煤。目前，铝、铁和硅是粉煤灰中回收的主要金属，粉煤灰中金属成分的回收有物理法、化学法，选TFe的方法包括湿选和干选。从目前西北缺水的现状，以酒钢的干式磁选法做如下研究。关键词：酒钢粉煤灰；干式磁选法；精铁矿；TFe品位中图分类号：TQ536文献标识码：B文章编号：1672-4224（2023）01-0025-03Iron Extraction Process and On-site Application of Jiugang Fly AshBAO Yong-peng（Jiugang（Group）Steel Research Institute Fly Ash Iron Extraction Business Unit）Abstract：In the process of full combustion of coal，the siliceous minerals contained in the coal will changecorrespondingly，mainly becoming a mixture of glassy and high-grade fibers and andalusite，and there is also acertain probability of conversion to the form of silica.Among them，pyrite will produce some oxidation reactions，thusforming iron oxide.Most of the particles generated by it are highly magnetic，and some particles are converted intonon-magnetic particles.Usually，the total content of iron oxide in fly ash is higher than that in sub bituminous coal，and also higher than that in brown coal.At present，aluminum，iron，and silicon are the main metals recovered fromfly ash.The recovery of metal components in fly ash includes physical and chemical methods，and the methods forselecting TFe include wet and dry separation.Based on the current situation of water shortage in the northwest，the drymagnetic separation method of Jiuquan Iron and Steel Company is studied as follows.Key words：jiugang fly ash；dry magnetic separation method；refined iron ore；TFe grade前言在新时期下，电力工业步入飞速发展阶段，燃煤电厂建设数量不断增加。煤在燃烧过程中产生的粉煤灰总量呈现出持续增加的趋势，是我国现阶段排量最大的工业废渣。如果粉煤灰处理不科学或不彻底，将会引发不同程度的粉尘污染；粉煤灰可资源化利用，如作为混凝土的掺合料等。目前，通过辨别粉煤灰的颜色可以掌握其含碳量，是判断含碳量的重要指标，也能够准确反映出粉煤灰自身的细度。例如，粉煤灰颜色较深，说明其粒度较细，表示其含碳量相对较高。正常来讲，粉煤灰可以分为低钙与高钙两种，其中低钙粉煤灰的颜色多是灰色，而高钙则为黄色1。粉煤灰颗粒组织具有多孔的特点，呈现出蜂窝状，因此表面积相对较大，所以吸附活性较强。粉煤灰颗粒珠壁结构为多孔型，粒径范围 0.5300 m，当中孔隙率不低于 50%，最大孔隙率为80%，凸显出极强吸水性。粉煤灰主要成分及特性，如表1、表2所示。表1粉煤灰主要成分成分范围均值SiO21.3065.761.8Al2O31.5940.121.1Fe2O31.506.221.2CaO1.4416.801.7MgO1.203.721.2SO31.006.001.8Na2O1.104.231.2K2O1.022.141.6烧 失 量1.6329.971.9表2粉煤灰基本物理特性粉煤灰的基本物理特性密度（g/cm）堆积密度（g/cm）比表面积（cm/g）项目范围均值1.92.90.5311.261氮吸附法800195001工艺路线及流程在粉煤灰提铁生产线工程中，工作人员结合能源中心发电二分厂在12个月之间的产灰量（年产54联系人：包永鹏，男，43岁，本科，助理工程师，酒钢（集团）宏兴钢铁股份有限公司E-mail：25总第 165 期新疆钢铁2023年第 1 期万吨）为前提进行提铁工艺设计。粉煤灰处理的实际能力为 65 万 t，结合日常生产要求计划 12 个月内产出铁品位56%的合格铁精矿为 2.13万 t。在生产线中，不仅涵盖管道输灰、预选等系统，还包括了粗选与精选、气力输送等多个组成部分，如图1所示。图1粉煤灰提铁生产线工艺流程图能源中心发电二分厂 2125 MW 机组、2300MW机组、2350 MW机组各输灰管路送至润源公司墙材厂的粉煤灰，会在粉煤灰提铁生产线中经过预选与减压，又通过磁选进入中间缓存仓。在该过程中预选尾灰则送至灰库，而精矿则是送至干选机完成精选并在精矿仓中安全贮存，其所产生的尾灰则在尾灰仓中合理贮存。精矿仓下方设有密闭式干灰散装机与罐车相连，精矿由罐车运送至选烧厂 4#烧结机配料室 108 仓进入配料系统，尾灰仓下方也设有罐车装车装置及管道输灰系统，尾灰销售给水泥厂或直接输送回 2300 MW 机组减压仓进行循环磁选，避免造成选别废料的产生。2粉煤灰提铁主要工艺设备粉煤灰提铁生产线工艺系统主要包括3座减压仓、1 座中间缓存仓、1 座粗精矿仓、1 座精矿仓和 1座尾灰仓；3 台粉煤灰干式预选机、1 台粉煤灰干式粗选机、1 台平板风磁联合干式精选机组及附属设备；粉煤灰提铁生产线气力输送系统主要包括 4 台空压机及附属设备和13台套仓泵；粉煤灰提铁生产线起重吊装设备主要包括 3台电动葫芦及 1台电动单梁桥式起重机；整体工艺设备布局合理，工序衔接紧密，如图2所示。其优点为密封生产、环保节能。通过采用风洞流体力学原理，在分选灰粉过程中对磁性物和非磁性物进行多次的反转、抖动和吸附，从而彻底解决干选机中存在的杂质夹带的问题。预选精矿：粉煤灰干式磁选机一段磁选精矿。预选尾矿：粉煤灰干式磁选机一段磁选尾矿。粗选精矿：粉煤灰干式磁选机二段磁选精矿。粗选尾矿：粉煤灰干式磁选机二段磁选尾矿。精选选精矿：平板风磁联合干选机三段磁选精矿。精选尾矿：平板风磁联合干选机三段磁选尾矿。精矿TFe品位：三段磁选精矿全铁矿。图2粉煤灰提铁生产线工艺设备联系图通过减压仓，缓存仓，粗选，粗精矿，精矿的干选工艺，精矿中的TFe 含量分别达到 52.77%和26总第 165 期新疆钢铁2023年第 1 期61.16%，其回收率分别是69.71%和46.41%。尾矿中仍有 5.50%和 5.52%的铁没有被选出来。而且精矿中分别含有 11.82%和 19.22%的氧化铝，29.81%和19.17%的二氧化硅2。这主要是由于粉煤灰中铁矿物并不是以单纯铁矿物形式存在，而是以各种复杂的含铁矿物存在于粉煤灰颗粒中，如磁珠，高铁玻璃体及低铁玻璃体等。有研究资料显示，粉煤灰中氧化铁及各种矿物质出现的顺序分别为：尖晶石玻璃体赤铁矿黄长石三氧化二铁主要以尖晶石出现在粉煤灰中3。这些矿物有的磁性较强，有的却几乎没有磁性，所以在磁选过程中强磁性矿物被分选了出来，而弱磁性或无磁性的矿物则很大部分不能被分选出来。这样就造成铁的回收率不高。另一方面，在锅炉燃烧过程中，粉煤灰中各种矿物质可能形成复杂的固溶体，如玻璃体，微珠等。从而使分选出的铁精矿中含有大量的氧化铝，二氧化硅及其他物质，降低了精矿中铁的含量。3结论酒钢粉煤灰通过干式预选，磁选等工艺，随着磁辊磁场的变化，粗精矿逐渐的被分离了出来，品味可达到 56%以上。精选中被除尘吸附走的矿物质可以通过二次精选再次回收利用，尾矿中仍有部分铁未被分选出来，通过输送管道输送到酒钢润园砖厂和墙材分厂，低量的矿物质对墙砖的质量具有很好的作用。参考文献1 翟建平，何富安，龚同生.粉煤灰中有用元素的提取技术J.粉煤灰综合利用，1995（04）：44-46.2 吴正严.书讯：粉煤灰利用手册 第二版出版 J.粉煤灰，2004，16（5）：48.3 钱觉时，王智，吴传明.粉煤灰的矿物组成（中）J.粉煤灰综合利用，2001（02）：37-41.科普知识“绿色钢铁”路径探索氢冶金钢铁行业作为碳排放大户，约占我国碳排放总量的15%，“双碳”目标背景下，如何走上“绿色钢铁”道路，是整个行业亟需解决的问题。原料或燃料替代是CO2源头减排的重要措施之一。氢冶金技术利用氢作为还原剂代替碳还原，是减少长流程炼钢CO2排放，保证钢铁工业绿色可持续发展的重要途径之一。氢冶金技术工艺有哪些？典型的氢冶金工艺主要有氢等离子直接炼钢、氢熔融还原与氢直接还原等，其中占主流的是高炉富氢冶炼与气基直接还原竖炉炼铁两种。高炉富氢冶炼就是向高炉内喷吹富氢气体（焦炉煤气、天然气）或氢气，是一种低碳炼铁技术。高炉喷吹H2或富氢气体有助于增加生铁产量，并在一定程度上实现节焦，降低碳排放。目前该工艺已趋成熟，具备改善高炉运行状况、提升能源利用效率、减少煤和焦炭的使用量、降低CO2排放量等诸多优点。但因喷吹氢气量受限，使得高炉富氢还原的碳减排幅度为10%20%，效果有限。气基直接还原竖炉是利用H2、CO混合气体，将铁矿石转化为直接还原铁，再将其投入电炉冶炼；该工艺能够从源头控制碳排放，减碳幅度可达50%以上，减排潜力较大。制约氢冶金工艺发展的因素有什么？氢的成本问题：钢铁工业生产规模巨大，规模化实施氢冶金需要大量的、低成本、环境友好型且环保效能和能源转换效率高的氢源。目前氢气是比较昂贵的二次能源，价格高，因此氢冶金工艺的未来发展很大程度上取决于氢气大规模、经济、绿色制取与经济储运。技术壁垒：氢冶金技术仍有许多关键技术需要解决突破，比如氢气直接还原铁氧化物的过程为强烈的吸热反应，需要解决还原过程炉内热量平衡问题。（摘编自中国科学技术协会官网）27