摘要   钢铁企业每年要产生大量的冶金废料，这些冶金废料含有品位不等的铁，同时带有一定的有害元素，如何合理地加以回收利用，一直是冶金和环保技术工作者研究的重大课题，近年重钢股份公司烧结厂针对富集的冶金废料采用冷固造球这一工艺进行了回收，并取得显著效果，因此本文主要针对重钢的冶金废料如何回收应用于烧结生产作出简单介绍，供同行借鉴。

关键词  冶金 废料 小球 烧结 实践

  1  前言

    硫酸渣、瓦斯灰、除尘灰、转炉污泥等冶金副产品的产生量大，这些冶金废料如果废弃，不但要占用大量场地，而且还会造成环境污染。如何将其有效利用，一直是冶金和环保技术工作者研究的重大课题。我公司一数十年来也曾采用过各种技术措施(硫酸渣球焙烧、烧结配用硫酸渣、瓦斯灰、污泥等)对冶金副产品予以利用，但由于对生产的负面影响，效果不佳，利用量也有限。近年，我们采用冷固工艺将冶金副产品制成小球团，配入烧结混合料中加以利用，不仅在回收利用冶金副产品工艺技术上取得重大突破，而且为公司创造了可观的经济和社会效益。

2    冶金废料造球的实验研究

2．1冶金废料的化学成分

  重钢是一个年产钢300万t的中型钢铁企业，每年产生的冶金副产物主要有高炉瓦斯灰、烧结除尘灰、高炉除尘灰、炼钢污泥、动力污泥等，这些冶金副产物主要成分见表1。

2．2冶金废料造球粘结剂选择

    以上数据表明，冶金副产物的TFe都在40%以上，同时－200目粒级都在70%以上，满足成球的物理条件，但因这些副产物冶金性能都很差，不易成球．因此要达到快速成球并让小球具有较高落下强度和抗压强度目的，必须选择合适的粘结剂。多年试验和生产实践经验告诉我们，粘结剂必须具备如下性能：

    1)粘结性能强，冷固时间短，保证冷固小球具有较高落下抗压强度；

    2)冶金废料烧结性能很差，粘结剂要能改善冶金废料的烧结性能；

    3)冷固小球在烧结全过程必须不爆裂；

    4)烧结过程水分较重，特别是过湿层水分更重，粘结剂必须保证冷固小球不水解；

  5)粘结剂配用量应不大以保品位，无有害元素以保钢铁质量。

    目前市场上的粘结剂种类繁多，到底哪一种粘结剂能适合重钢冶金副产物的造球，只有通过造球实验才能知道。为此，我们在实验室反复对比了生石灰、膨润土、强化剂、化工剂等粘结剂的成球性能，并进行了上百次的实验。最终我们选择了化工剂作为粘结剂的主要材料，并对该化工剂进行反复的改良，经过改良后的产品我们称之为“HS粘结剂”。HS粘结剂为白色固体粉末，主要成份为无机盐，含有微量的S、P元素。一200目可达99％以上，是一种可熔于水的晶体，该物质熔于水后有明显的粘性，当加热到150℃时，熔解性更强，活性更高，

2．3冷固小球的实验技术指标

    我们把用冶金副产物生产出来的小球称之为“冷固小球”，它有别于直接用于高炉的冷固球团矿，而是在烧结配料中将其视为铁料的一部分。在烧结料中配人冷固球后，混匀矿和混合料中就不再配硫酸渣、除尘灰、瓦斯灰，因为等值数量冶金副产物已经转移至冷固小球中。

    冶金附产物配比分别为：硫酸渣：除尘灰：瓦斯灰=20：60：20；外配污泥：15％(干量)。

    造球参数见表2。冷固球的成品率均>90％，造球粒度一般可通过造球圆盘倾角调整，其粒级范围见表3、化学成分稳定率见表4。

从以上指标看，冷固球团的强度指标较好，完全符合烧结厂的输送及转运要求。

3     配冶金废料小球的烧结杯试验

3．1试验条件

    烧结杯试验基本条件：烧结混合料固定碳：3．3％；烧结料层厚500mm，其中铺底料30mm，

    冷固球作为铁料的一部分配人混合料中，配入后是否会造成混合料成分大幅度变化，必须对比分析冷固球和混合料的化学成分，同时还要分析冷固球的粒级组成(见表5、表6)。

3．2试验结果及分析

烧结试验对果列于表7。

    采用冷固球团作为铁料的一部分进行烧结，生产烧结利用系数基本不会受到影响，烧结矿转鼓强度也不会受影响，烧结矿粒度组成相对有所改善。

4   配加冷固球团的生产实践

  通过长达一年的实验室研究，我们初步认定冶金废料制作冷固球是可行的，2004年7月，重钢开始在两台105m²烧结机上进行配加冷固球的烧结生产实践。

4．1冷固球制作的工艺流程

  冷固球工艺制作流程简图如图1所示。

    原料的准备：原料的准备和球团工艺相似，主要采配配料混匀的方式将不同性质的冶金废料混合在一起，通过拖料皮带送入直径为4200mm园盘造球机，

    HS粘结剂的准备：将熔于水的HS粘结剂通过泵送至熔解炉中，熔解炉的温度控制到150℃，以提高粘结剂的熔解能力和活性，然后将粘结剂加入污泥中搅拌混匀，采用喷头加入造球园盘。

    造球原理：HS粘结剂的成球原理不仅有物理粘结，也有结晶固结，正因为物理和结晶的双重性，使小球强度远远高于用膨润土造出的球的强度，目前重钢小球落下强度可达30次以上，抗压强度可达50N／个球。

4．3冷固球制作设备选择

4．3．1  主体设备：

    (1)混料机二台：主要用于冶金附产物的混匀作业。

    (2)圆盘造球机二台：主要用于冶金附产物的造球作业。

    (3)加热熔解炉二台：主要用于配制HS化工粘结剂。

    (4)粉碎机一台：主要用于破碎造球圆盘生产出来<3mm的冷固球。

    (5)污泥池、搅拌机(加压喷吹最好)：主要用于存放炼钢污泥和搅伴HS化工粘结剂。

4．3．2辅助设备：

    (1)一台振动筛子；

    (2)雾化喷头；

  (3)输送系统；

    (4)原料仓成品仓。

4．2生产实践结果分析

    开始配用冷固球团时，其配入比例为8％～10％。由于未对输送系统加以完善，配料程序没有修改，使用存在较多的问题。后经改造，于2006年3月重新开始在两台105m²烧结机上使用，同年8月用于重钢240m²烧结机，现将两台105m²烧结机使用冷固球情况统计如表8。实践表明，冷固球直接加入混合料后可以适当优化烧结作业，烧操作参数不会恶化，部分烧结矿质量指标有所改进。

    配用冷固球后烧结生产实践表明：

    1)烧结固体燃料单耗有所下降(见表8)。这主要是因为高炉瓦斯灰中含有较高的固定碳，冷固球常规固定碳含量为4．5％～5．5％，按8 %～10％的比例配人，烧结固体燃料消耗可降低3kg／t矿左右，所以配加冷固球对降低烧结燃料单耗有着较大的作用。配用冷固球后，由于冶金废料烧结性能很差，粘结剂能改善冶金废料的烧结性能，烧结除尘灰减少约25％。说明该项目的成功研制对减少烧结除尘灰排放有着重要的意义。

    2)配用冷固球后，可降低烧结金属料消耗。虽然冷固球都是冶金副产物，但因这些副产物的含铁品位都在40％以上，每吨冷固球至少相当于品位为60 %的国内精0．67t，如果全年生产30万t冷固球，则可节约20万t国内精。

    3)可适当降低烧结矿－10mm粒级，改善烧结矿粒度组成(见表8)。由于重钢105m²烧结自身设计的局限，烧结矿要经过十多次转运才能进入高炉，烧结矿减粒严得，特别是－10mm粒级的增加导致烧结返矿率比较高。近年来重钢烧结矿中－l0mm粒级有大幅降低，不仅改善了烧结矿的粒级组成，而且产量得到提升，这其中冷固球起了较大的作用，说明该项目对降低烧结返矿有着重要的意义。

    4)由于冶金废料冷固小球具有上述良好性能，更加促进了高精粉率烧结。

    5)重钢每年制造30万t以上的冷固球，每年可处理重钢大量冶金废弃物，仅2006年就处理除尘灰10万余吨，瓦斯灰3万吨，污泥4万吨。

4．3存在问题

    1)设计产量低，产量跟不上。该项目自2004年7月进人工业性生产以来，在开始生产阶段，生球产量跟不上。通过反复实践和大力改进设备，产量得以了较大提升，2006年3月重钢正式开始将冷固球纳入大生产管理。

    2)冷固球成分波动导致烧结矿质量波动。冶金副产品的产量基本是稳定的，但受外因(如2006年重庆干旱，电力紧张)的影响对生产量限制较大，冷固球产量高时能稳定配到8％，产量低时只能配到4％，由于冷固球中含有近10％的CaO和6％的SiO₂，其配比的波动必然会导致混合料成分的波动，因此不仅要增大冷固球的化学成分分析的频次，而且配料必须纳入烧结配料计算(内配)，生产中还应对冷固球的全铁和碱度进行全面跟踪。为使冷固球精确配料，现已增加两条电子皮带称量系统，以确保配料准确。

3)冷固球质量标准有待进一步规范。冶金废料生产的冷固球用在烧结生产中是一个新工艺，生产之初也曾遇到了一些新问题，比如水封溢料、极板粘料、篦条粘结、过层加重等都曾困挠过生产，冶金废料中某些除尘灰含有比重较轻的不熔物，漂浮在水封沟的表面，长时间的累积后导致向外溢出；同样是因为冶金废料中存在某些比重较轻的碱金属，附着在机头电除尘的极板上，导致极板料；篦条粘结主要是冷固球的水份过大造成的，冷固球水份太大，导致烧结机上的混合料过混层加重，湿料直接粘在篦条上，导致篦条粘结严重，这些问题有的来自冷固球粘结剂的选型，有的来自冷固球的水分偏大，有的来自冷固球的粒级偏大，但通过反复的摸索和不断的改进，绝大部分问题已先后解决，但在今后的生产实践中还需要继续摸索冷固球使用产生的新问题，对此我们必须规范冷固球质量标准和使用标准。

5  结  语

    通过多年的研究和不断的实践，我厂工程技术人员已经成功地研究出冶金废料造球工艺。通过一年来的工业性生产，实践证明冶金废料造球用作小球烧结是比较成功的，以冶金副产品为原料，采取冷固工艺生产冷固球团应用于烧结，不仅是冶金副产品利用工艺技术上的重大突破，而且这一研究的成功还带来明显的经济效益和社会效益：一是变废为宝，降低高价铁矿的消耗；二是避免废弃占地和恶化环境质量；三是可降低烧结槽下返矿率，降低烧结燃料消耗；降低烧结生产成本；四是可改善烧结矿的粒度组成，有利于高炉顺利。