不同性能锰铁合金除尘灰冷压球团的研究.pdf

年第 期总第 期铁 合 金.:./.作者简介 刘军 男 年 月出生毕业于太原理工大学材料科学与工程专业工学硕士工程师 现从事热熔渣及固体废弃物综合利用工作:.收稿日期 不同性能锰铁合金除尘灰冷压球团的研究刘军冉娜妮贾宝刚孟瑞斌张雅君段文超(交城义望铁合金有限责任公司 山西吕梁)摘 要 锰铁合金生产设备主要包括回转窑、矿热炉、精炼电炉、摇炉等在每个冶炼环节都会产生数量不等的粉尘其中平均含有 以上的 元素极具回收价值 由于各工序的工艺不同故收集的除尘灰成分与性能也不同 回转窑除尘灰比表面积小、颗粒粗压制强度低可与其他种类的除尘灰搭配使用矿热炉除尘灰采用水玻璃作为黏合剂可达到使用要求精炼炉除尘灰可直接干压成型制品强度高、抗摔性能好、耐高温、成本低 对于不同性能的除尘灰需分类处理为冷压球团生产线提供一定的依据关键词 冷压球团 锰铁合金 除尘灰中图分类号 文献标识码 文章编号()(.).前言锰是工业生产必需的基础性大宗原料之一是国民经济和现代国防不可替代的基础材料和战略资源也是新能源、新材料等新兴产业发展的重要原料广泛应用于钢铁、冶金、有色、电子、化工、航天、军工等行业在新能源电池、半导体芯片、超级钢、石墨烯等领域的应用日益广泛重要性愈加凸显 我国是全球最大的锰资源消费国和进口国也是最大的锰产品生产国 我国锰矿资源稀缺锰资源对外依存度超过 近五年锰矿石年均进口量超过 万 交城义望铁合金有限责任公司生产使用的锰矿全部进口在生产锰铁合金的过程中产生大量的粉尘每天约 其由布袋收尘器进行收集 除尘灰不允许露天堆放且不许外排是必须处理的固体废弃物 另外除尘灰中含有锰元素在 以上极具使用价值但除尘灰大量直接加入电炉中又会影响电炉稳定运行故对除尘灰进行成球处理再进行利用已经成为必要路径 试验部分由于该公司锰铁合金生产工艺流程较长在各环节除尘灰成分与性能不同故试验过程中分别进行取样主要试验 种除尘灰:粗炼回转窑除尘灰(记为)、矿热炉除尘灰(记为)、精炼炉除尘灰(记为).原料.除尘灰除尘灰化学成分见表 粒度分析见表 表 三种除尘灰化学成分.类别.表 三种除尘灰粒径分布.类别比表面积/(/)体积平均径/体积平均径/.从表 可知该公司回转窑除尘灰比表面积最小为./其次为矿热炉除尘灰平均比表面积为./精炼除尘灰比表面积最大为./除尘灰粒度分布见图 三种灰中回转窑除尘灰 数值最大 数值最小说明回转窑除尘灰粒度分布范围较其他两种灰窄此现象可从图 中直观体现 另外可看出精炼除尘灰中小于 的颗粒比其他两种灰比例高图 除尘灰粒度分布图.黏合剂试验黏结剂主要为两种:水玻璃 其中属淀粉类物质.试验设备自制模具:材质 钢压制成型时为单向压力内径 压制的样品呈圆柱形液压机:系统压力 油缸直径 电子天平:精度.干燥箱:温度 万能试验机:量程 .样品制备在冷压球团工艺过程中重要的影响因素为化学成分、粉体粒度、压制压力、黏合剂种类、黏合剂含量、水分含量、烘干温度等样品制备的主要流程为:除尘灰及黏合剂称量利用精度为.天平精确称取各种原料混合搅拌在容器中对几种原料进行搅拌手工混碾模拟混碾机对混合的原料进行处理使物料均匀称取压制所需原料压制将称取的原料倒 第 期刘军等 不同性能锰铁合金除尘灰冷压球团的研究 入模具中进行压制压机在达到设定压力后自动进行保压拆模并进行标号烘干烘干温度范围为 本文主要介绍试验过程中水分含量、黏合剂种类及含量对除尘灰冷压球团强度的影响.检测方法本文中检测样品的质量采用检测样品抗压压力的方法参考标准为/锰系铁合金粉尘冷压复合球团技术规范 另外将检测样品升温至 保温 观测高温抗摔性能及测定冷却后抗压强度 结果与分析.水分含量对冷压球团性能的影响在 黏合剂添加量为 系统压力为 条件下水分分别添加、回转窑与矿热炉除尘灰样品抗压强度见图 压制不成型则强度与密度记为 图 不同水分含量除尘灰样品抗压强度曲线.不同水分含量除尘灰样品密度曲线见图 图 不同水分含量除尘灰样品密度曲线.试验表明黏合剂在 系统压力在 条件下不添加水分回转窑除尘灰与矿热炉除尘灰不能压制成型 在水分超 之后样品可压制成型随着水分添加量的增加样品表面越来越完整光滑烘干后样品密度及抗压强度逐渐升高在水分添加量为 时达到峰值水分继续增加则强度与密度下降在测试范围内数据波动起伏较大且回转窑除尘灰样品性能受水分含量影响更大在压团过程中颗粒随压力的增大逐渐靠拢较大颗粒间的孔隙逐渐被较小的颗粒填充颗粒之间变密实孔隙率降低水分布于期间起到降低颗粒摩擦力的作用团压压力越大效果越明显回转窑除尘灰中的碳含量为焦炭粉引入焦炭具有孔隙率大、密度低、形状不规则的特点另回转窑除尘灰粒径分布较集中且比表面积小故其压制困难水分含量对其的影响也最大此外在压制成型过程中可观察到当水分达到后原料的流动性增加在受压的状况下易从模具的缝隙中挤出 此现象在对辊压球机上则可能表现为粘窝现象严重精炼除尘灰在添加水压制并烘干后会产生大量裂纹水分添加量越大裂纹越严重 现象产生原因是精炼除尘灰中含有大量活性氧化钙在灰中添加水后活性氧化钙与水生成氢氧化钙并伴随体积膨胀使样品产生裂纹故精炼除尘灰采用同回转窑及矿热炉同样的压球工艺有困难 为了避免活性氧化钙遇水膨胀的问题可采用两种方式:()在精炼除尘灰压制之前先在灰中配水将活性氧化钙进行消解消解后再进行压制或者采用蒸汽对活性氧化钙进行消解()在精炼除尘灰压制过程中不添加水只添加或者不添加黏合剂采用干压工艺这两种工艺都可有效解决精炼除尘灰中的活性氧化钙问题但第一种方式需水量大并且在烘干过程中需要大量能源成本较高第二种方式工艺简单质量很好成本较低具有较大的市场价值但需采用高线压比的对辊压球机.黏合剂种类及含量对冷压球团性能的影响试验过程中主要采用了两种黏合剂其中 为有机类黏合剂水玻璃为无机黏合剂 试验 过程中系统压力选取 水分选定为 黏合剂含量对冷压球团抗压强度的影响见图 黏合剂含量对冷压球团密度的影响见图 铁 合 金 年 图 黏合剂含量对冷压球团抗压强度的影响.图 黏合剂含量对冷压球团密度的影响.从图、图 可知试验条件下添加 黏合剂回转窑除尘灰球团抗压强度与密度变化起伏较小对于矿热炉除尘灰随着此黏合剂的增加抗压强度持续下降密度持续缓慢下降 可能的原因是黏合剂含量的增加阻碍了压制过程中的相对位移填充了原有孔隙率由于黏合剂密度低导致了随黏合剂的增加样品的密度也持续降低水玻璃含量对冷压球团抗压强度的影响见图水玻璃含量对冷压球团密度的影响见图 从图、图 可知对于回转窑除尘灰随着水玻璃含量的增加回转窑除尘灰冷压球团的密度持续上升但变化范围较小抗压强度随水玻璃含量的增加先增加然后降低在水玻璃含量为 时达到最大值对于矿热炉除尘灰随着水玻璃含量的增加冷压球团密度稍提升幅度极小抗压强度全部超出检测设备量程通过对比可知水玻璃作为黏合剂压制的样品冷强度高于 作为黏合剂压制的样品图 水玻璃含量对冷压球团抗压强度的影响.图 水玻璃含量对冷压球团密度的影响.此外使用 黏合剂样品在 保温 后抗压强度基本降为原强度一半及以下采用水玻璃作为黏合剂则影响较小 使用水玻璃作为黏合剂还有一个优点冷压球团制品可不进行烘干自然晾干 后即可入炉试验中除尘灰加 水玻璃样品初成型及入炉升温没有产生破碎现象 结语该公司产生的三种除尘灰性能不同对应的处理方式不同 回转窑除尘灰比表面积小、颗粒粗压制强度低可与其他种类的除尘灰搭配使用矿热炉除尘灰采用水玻璃作为黏合剂可达到使用要求精炼炉除尘灰可直接干压成型制品强度高、抗摔性能好、耐高温、成本低参考文献 张汉泉.烧结球团理论与工艺(第二版).北京:化工工业出版社:.陈铁军张一敏.转炉 粉尘干式冷压块技术研究及工业应用.烧结球团():.第 期刘军等 不同性能锰铁合金除尘灰冷压球团的研究