雷建梅

（山西建龙技术中心）

摘  要  文章介绍了在山西建龙的原料条件下，进行了配加内部循环料、赤泥、硫酸渣等含铁废料的的烧结工艺试验研究。在保证烧结矿产、质量的前提下，探索了配加赤泥与硫酸渣等含铁废料的比例，降低了烧结原料成本，提高了企业经济效益。

关键词  配矿结构  烧结  含铁废料

1  前言 

经济下行与产能严重过剩给钢铁企业的生存带来了极大的危机，为了赢得生存的机会，各钢铁企业都在创新创效、降本增效上下大力气、花大工夫。在这些措施中，含铁废料的回收利用由于其成本低、见效快、技术成熟、能够最大限度地利用资源、环境压力小等优点得到了各钢铁企业的普遍认同。纷纷在烧结、炼铁、炼钢等环节开展含铁废料的综合回收利用。

在烧结可资利用的含铁废料主要为粒度小于8 mm的细粒级物料，如烧结除尘灰、高炉除尘灰、炼钢钢渣、炼钢污泥、轧钢氧化渣、硫酸渣、赤泥等。这些含铁废料中含有大量的TFe、CaO、C和MgO等有益元素的同时也含有S、P、Pb、As、K、Na等有害元素。有害元素的存在及液相生成困难是处理好这些含铁废料对烧结生产即后道工序影响的关键，主要通过合理配矿、加强烧结过程中的数据分析和工艺调整，将其不利影响降到最低限度，实现生产的均衡稳定和含铁废弃物的合理利用。

2  含铁废料的来源和理化性能

含铁废料之所以不能在烧结生产中得到很好的利用，大多是因为工艺处理困难，加工处理费用高，冶金性能与生产需求不匹配，在生产中使用易引起生产波动等造成的。目前进入烧结生产使用的含铁废料主要包括:氧化皮、磁选粉、炼钢污泥，烧结机头除尘灰、机尾除尘灰，重力除尘灰、回收铁精粉、钢渣、赤泥、硫酸渣等。其主要来源和理化性能如下: 

2.1  氧化皮

氧化皮是轧钢过程中产生的表面脱落物，主要含Fe2O3，铁品位较高，一般在72%以上，适量配入烧结对提升铁品位效果明显，在烧结过程中易与CaO同化，但其主要以鳞片状存在，造球效果不好。

2.2  钢渣、磁选粉

磁选粉、钢渣是炼钢的副产品，含铁品位不高，但经过磁选富集后可达到50%以上，粒度粗，含有较高的CaO和Mg0，但P含量也高。

2.3  炼钢污泥 

炼钢污泥是炼钢烟气经湿法除尘后的副产物，SiO2 和其它有害元素含量低， － 200 目含量在90%以上，含有一定量的CaO，粘性大，含水高。烧结使用的污泥是浓度为 20% 左右的泥浆。在混合料中适当配加污泥可以一定程度上改善造球效果，亦可减少铁料、燃料、熔剂的用量。 

2.4  除尘灰、回收铁精粉 

除尘灰主要包括烧结电除尘灰、布袋除尘灰和重力除尘灰、炼钢一次除尘灰。回收铁精粉就是从烧结电除尘灰及布袋除尘灰中蒸发结晶、碳铁锌分离出来的。除尘灰、回收铁精粉的共同特点就是含铁品位低，粒度极细，－200 目含量在90% 以上，亲水性不强，与其它物料不易混合，影响造球效果。

2.5  赤泥

赤泥来自铝土矿提炼氧化铝过程中产生的高碱性固体废渣，因含有大量氧化铁而呈红褐色，其粒度细，水分含量大，达23%以上，成坨状，不易混匀搅拌。

2.6  硫酸渣 

硫酸渣是制备硫酸的副产物，经过加工含铁量可达60%以上，通常有红黑两种颜色，因其含硫高，一般不建议单独配入烧结，目前大多掺杂在粉精矿中。

各种含铁废料的粒度组成及化学成分分别见表1、表2:

从表1、表2可知这些含铁废料都含有较高的铁和碱性氧化物，用于烧结生产可一定程度上提高烧结工序的金属收得率，降低熔剂和燃料消耗。但同时对烧结生产产生一些不利的影响，主要有:

1）品种多，产生的数量不确定，物理化学性质及有害元素含量均不相同;

2）粒级两级分化，难混匀、难制粒;

3）烧结性能差，固相反应难以进行，液相生成量少;

4）内部循环量增加，SO2和粉尘排放压力大等。

3  增配含铁废料后在烧结中的使用方法 

为了保证烧结工序能用好这些含铁废料，同时又不影响烧结矿产量、质量，应根据各种物料的特点，扬长避短，有效发挥其优点，减少其带来的不利因素的影响。

1）氧化皮、磁选粉、回收铁精粉、污泥等根据实物堆存量按单一矿种参与混匀搅拌配料，配比按每次不超过3%考虑。

2）除尘灰有来自烧结的除尘灰和高炉除尘灰两种。配加方式用吸排车打入配料仓单独参与配料。而高炉布袋除尘灰主要经过碳铁锌分离提取铁精粉和回收焦粉后再次返回烧结厂参与配料烧结，而锌泥通过再提取外卖。由于粒度细和成分波动大，对混合料的水分影响较大，容易引起混合料的水分和烧结矿质量的波动。电除尘的机头除尘灰中含有大量的铅、锌、钾、钠、银等有色金属成分，且大部分含量都超过了目前国家规定的可采品位的下限值，通过采用蒸发结晶技术，提取40铁精粉，返回烧结配用。KCl、NaCl实现外卖，不仅可以有效增加钢铁企业的收入，而且可以减少碱金属在高炉的富集和循环，延长高炉的使用寿命。

3）对外购的硫酸渣与赤泥，结合高炉碱负荷、锌负荷、钛负荷，通过烧结杯试验研究不同配比下的烧结操作参数，确保最佳的物理冶金性能指标，试验确定硫酸渣最高配比1.5%，赤泥7%，可以保证炉况稳定顺行。

4  增配含铁废料的工艺技术措施

4.1  加强混匀工艺管理，提高杂料堆的成分稳定率

①加强对含铁废料混匀搅拌的监测与跟踪，每天对进厂的含铁废料取样送检，随时掌握成分变化情况;

②污泥和高炉返矿在原料场按1∶1提前进行预混，再根据配比计算进入一配配料。

③氧化皮、磁选粉、回收铁精粉等含铁废料经过物理化学检验，在平衡了有害元素及高炉碱金属负荷后，配比一般控制在2%～5%，先以单品种矿石参与一配配料。

4.2  优化烧结工艺控制

①加强看火工的操作管理。严格执行“低碳、厚料、平铺、烧透”的技术方针，加强边缘布料，减少边缘效应，合理调整点火强度。

②统一操作执行标准化作业。稳定水碳，勤观察机尾断面，严格控制终点温度、终点位置，废气温度。在出现异常时未征得车间或厂级同意，不得擅自进行相关工艺调整。

③严格执行厚料层烧结工艺。厚料层操作可以利用烧结料层的“自动蓄热”功能，有效降低含铁废料在烧结矿中形成夹生料的现象。

④结合烧结杯试验结论，配用硫酸渣与赤泥操作水分适宜高些，确定混合料水分控制在7.8%±0.2%，以能保证混合料的造球效果，从而提高烧结混合料的料层透气性。

4.3  对配矿结构进行优化 

依据常用矿石的理化分析、烧结性能和冶金性能等数据，合理搭配不同性能和成分的含铁废料在满足烧结矿成分约束和原料采购供运以及高炉负荷的条件下寻求成本最优的配矿结构。 

4.4  高炉操作管控

针对增配含铁废料后，碱负荷、锌负荷、钛负荷、硫负荷明显上升，高炉采取了如下管控措施：

①强化入炉有害元素管控及预警

根据生产实际，动态调整入炉有害元素负荷控制标准：

使用缺陷料前控制标准：钾负荷＜1.3Kg/t，碱负荷＜3Kg/t，锌负荷＜300g/t，硫负荷＜5Kg/t

使用缺陷料时控制标准：钾负荷＜2.0Kg/t，碱负荷＜5Kg/t，锌负荷＜400g/t，硫负荷＜6Kg/t，钛负荷＜8Kg/t

通过对标，生产摸索结合山西建龙实际条件，9月份修改控制标准：

钾负荷＜1.7，碱负荷＜4，锌负荷＜350g/t，硫负荷＜5.5Kg/t，钛负荷＜7Kg/t

②加强原、燃料检测与预报

对每批进厂原料进行快速分析，及时掌握有害元素负荷，入炉有害元素平衡分析由每周两次修改为每天一次，为高炉操作提供预警，当有害元素超标时，定期停用内循环料2-3天，确保总有害元素负荷控制在安全值以下。

③主动排碱与排锌

随入炉有害元素升高，建立排碱排锌操作制度，在排碱、排锌率连续低于80%时调整高炉操作制度。通过控制合理的造渣制度，高炉排碱率长期在100%左右。高炉排锌率受气流及炉顶温度影响，排锌率不稳定，在排锌率连续偏低时，高炉调整操作制度，通过发展中心气流、适当控氧等措施提高排锌率。

④精细管控炉料结构

对每天进厂的块矿、球团有害元素跟踪分析，将酸料按照有害元素含量高低进行区分，适时调整酸料结构，对酸料进行有害元素高低搭配使用，保证有害元素负荷可控。

5  增配含铁废料的综合效益 

5.1  操作指标变化 

含铁废料使用后相应的操作指标情况见表3。

表3中可以看出，含铁废料使用是增加后，由于料层透气性下降，适当降低料层厚度，并提高混合料水分，蓄热性有所降低，终点温度有所下降。

5.2  生产效果

①烧结矿成份变化：

烧结矿品位下降1.72%，硅含量上升0.22%，铝含量上升0.6%，钛含量上升0.22%，钾含量上升0.018%，钠含量上升0.066%，锌含量上升0.007%

②烧结生产指标对比情况：

增配含铁废料使用量后，烧结生产指标除利用系数有所上升外，碱度稳定率下降了3.28%，工序能耗上升了5.5kg/t，转鼓指数下降了0.59%，返矿率上升了1.91%，生产指标变差，但物理、冶金性能可以满足高炉冶炼需求。

③高炉负荷变化情况：

增配含铁废料使用后，高炉钾负荷上升0.28，钠负荷上升0.95，碱负荷上升1.23，锌负荷上升84.92，钛负荷上升5.99，硫负荷上升0.56。高炉负荷明显上升。

由于含铁废料相对价格较低，增配含铁废料后，可取代部分粉矿，由于价格差异，吨烧结矿用矿成本大概可降低17.5元。

5.2社会效益

对含铁废料进行综合利用，既降低了生产消耗，又减少了工业废弃物的排放，改善了厂区和厂区周边的环境，促进了经济发展和环境保护的协调发展。

6  结语 

在烧结生产中增配含铁废料后，既降低了生产成本，又为节能减排，降本增效做出了贡献，有利于环境保护，在取得经济效益的同时也取得了良好的社会效益。通过优化配料结构和加强烧结、高炉工艺过程控制，可以有效确保烧结矿质量与高炉炉况的稳定顺行。但是这些含铁废料中含有大量有害元素，长期在系统内循环使用，必然导致碱金属富集，增加高炉的碱金属负荷，影响到高炉的顺行，需做进一步的研究。 

参考文献

［1］龙洪明，等．铁矿粉烧结原理与工艺 ［M］．北京:冶金工业出版社，2010． 

［2］傅菊英，等．烧结球团学 ［M］．长沙:中南工业大学出版社，1996．

［3］张有才，普欣荣，吴应祥云南冶金钢铁冶炼中烧结工序综合利用含铁废料的生产实践