不銹鋼除塵灰高值化利用工藝開發(fā)

王鵬

摘要：本文研究了不銹鋼除塵灰的化學(xué)組成、粒度分布、物相組成等基本特性。在此基礎(chǔ)上，開展了不銹鋼除塵灰配加部分骨料及全粉料壓球、粘結(jié)劑選擇、不銹鋼除塵灰消解無消解條件下壓球及壓球返電爐利用工藝等研究，最終開發(fā)了不銹鋼除塵灰全粉料無消解冷固壓球返電爐冶煉的短流程利用工藝，實(shí)現(xiàn)了高值化利用不銹鋼除塵灰的目的，解決了不銹鋼除塵灰流動(dòng)性差、粘性大、壓球易粉化不易冷固成型的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：不銹鋼除塵灰;粘結(jié)劑;壓球;電爐

中圖分類號(hào)：X703

處理不銹鋼粉塵的主要技術(shù)基本都采用高溫加熱的形式，使金屬鎳、鉻、鐵從粉塵中還原出來以合金或鐵水形式存在，再將成品或半成品返回不銹鋼冶煉的流程中，工藝流程長(zhǎng)，運(yùn)行成本高，無法滿足太鋼實(shí)際生產(chǎn)要求。鑒于上述工藝的特點(diǎn)，太鋼確定了不銹鋼除塵灰冷固壓球返煉鋼電爐工序的短流程利用工藝，此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品是熱態(tài)不銹鋼鋼水，流程短，效益高，可滿足不銹鋼除塵灰的規(guī)模化利用，為不銹鋼可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施提供了有力支撐。

一、不銹鋼除塵灰基本特性

1.不銹鋼除塵灰主要成份

不銹鋼除塵灰以AOD除塵灰和電爐除塵灰為主，其中電爐爐除塵灰的產(chǎn)出量約為不銹鋼產(chǎn)量的1% 左右，AOD 爐除塵灰的產(chǎn)出量約為鋼產(chǎn)量的2.5-3% 左右。

不銹鋼除塵灰是一種富含鎳、鉻及鐵等金屬元素的資源，含鎳2.81%、含鉻8%、含鐵40%左右，回收利用價(jià)值很高，同時(shí)不銹鋼除塵灰CaO含量也較高。

2.堆比重及粒度分布

不銹鋼除塵灰質(zhì)地輕;粒度細(xì)，小于0.5mm的占90%以上，其中AOD屋頂除塵灰粒度更細(xì)，小于

二、不銹鋼除塵灰壓球

不銹鋼除塵灰呈粉末狀，需壓球入爐冶煉才能回收鉻鎳鐵等金屬。由于不銹鋼除塵灰CaO含量較高，粒度細(xì)，比重輕，粘性大，造成不銹鋼除塵灰壓球易粉化，強(qiáng)度低，粉率高，同時(shí)，壓球生產(chǎn)過程中物料流動(dòng)性不好，易堵塞，生產(chǎn)線不能正常生產(chǎn)等問題。針對(duì)不銹鋼除塵壓球生產(chǎn)過程中的問題，進(jìn)行了不銹鋼除塵灰壓球成型研究。不銹鋼除塵灰壓球試驗(yàn)分為兩個(gè)階段：第一階段：不銹鋼除塵灰配加燒結(jié)返礦壓球;第二階段：全粉料壓球，100%不銹鋼除塵灰（不配加燒結(jié)返礦）壓球。

1.第一階段：不銹鋼除塵灰配加燒結(jié)返礦壓球

（1） 配加不同粘結(jié)劑實(shí)驗(yàn)室壓球

不銹鋼除塵灰配加返礦進(jìn)行壓球，共實(shí)驗(yàn)了6種方案，實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。壓球按表3實(shí)驗(yàn)方案的原料配比進(jìn)行稱量、配料、 壓制。

由表1可知，粘結(jié)劑糖蜜的1天強(qiáng)度最高，達(dá)502N，效果較好。

（2）工業(yè)化試驗(yàn)

選用粘結(jié)劑糖蜜，進(jìn)行不銹鋼除塵灰壓球工業(yè)化試驗(yàn)。工業(yè)化試驗(yàn)采用對(duì)輥壓球機(jī)壓制成型，壓球10噸。試驗(yàn)結(jié)果見圖5，成球率低，粉率較高。

2.第二階段：100%不銹鋼除塵灰壓球

為了提高不銹鋼除塵灰壓球品位，不配加燒結(jié)返礦，全部采用不銹鋼除塵灰，進(jìn)行工業(yè)化壓球試驗(yàn)。工業(yè)化壓球采用對(duì)輥壓球機(jī)壓制成型。

共制定了三個(gè)試驗(yàn)方案，試驗(yàn)了三種粘結(jié)劑（見表2），粘結(jié)劑配比10%，不銹鋼除塵灰不需消解，試驗(yàn)過程中跟蹤檢測(cè)壓球強(qiáng)度，并觀察配加粘結(jié)劑后不銹鋼除塵灰流動(dòng)性。壓球強(qiáng)度見表2。

由表2可知，方案3使用淀粉+氯化鎂+聚乙烯醇粘結(jié)劑壓球強(qiáng)度較高（2510N/個(gè)），方案2使用淀粉+氯化鎂溶液壓球強(qiáng)度次之（1237N/個(gè)），方案3使用聚乙烯醇溶液壓球強(qiáng)度最低（882N/個(gè)）。同時(shí)，壓球過程中，配加聚乙烯醇溶液不銹鋼除塵灰流動(dòng)性較好，配加淀粉+氯化鎂溶液后不銹鋼除塵灰流動(dòng)性較差，配加淀粉+氯化鎂+聚乙烯醇粘結(jié)劑后不銹鋼除塵灰流動(dòng)性較好。綜合流動(dòng)性和強(qiáng)度考慮，方案3配加淀粉+氯化鎂+聚乙烯醇粘結(jié)劑較好。目前使用淀粉+氯化鎂+聚乙烯醇粘結(jié)劑，不銹鋼除塵灰壓球強(qiáng)度>1500N，滿足使用要求。

三、不銹鋼除塵灰壓球利用

根據(jù)不銹鋼除塵灰化學(xué)成分，選擇了在電爐中利用鉻鎳生鐵中的碳、硅還原不銹鋼除塵灰壓球，回收不銹鋼除塵灰中的鎳、鉻及鐵等金屬資源。

不銹鋼除塵灰壓球加料方式：不銹鋼除塵灰壓球----合金料坑----合金料倉(cāng)----電爐料籃----電爐。這種加料方式便于壓球與其它物料混合，為金屬還原創(chuàng)造了條件，有利于提高壓球使用量。

另外，采取硅高的鉻鎳生鐵優(yōu)先在電爐使用，入爐硅由正常水平的2%提高至2.8%以上，有利于不銹鋼除塵灰壓球用量增加，每爐不銹鋼除塵灰壓球用量達(dá)8噸（160噸電爐），鉻回收率達(dá)85%、鎳回收率達(dá)98% 。

四、結(jié)語(yǔ)

本課題開發(fā)的不銹鋼除塵灰全粉料無消解冷固壓球返電爐冶煉的短流程工藝，實(shí)現(xiàn)了高值化利用不銹鋼除塵灰的目標(biāo)，解決了不銹鋼除塵灰流動(dòng)性差、粘度大、易粉化不易冷固成型的技術(shù)難題。不銹鋼除塵灰壓球強(qiáng)度達(dá)1500N以上，鉻回收率達(dá)85%以上、鎳回收率達(dá)98%以上，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]? 李具倉(cāng).不銹鋼除塵灰冶煉工藝研究[J].甘肅冶金，2013，35（1）：57-60.

[2]? 趙海泉.含鎳、鉻固體廢棄物資源化利用工藝研究，2015，33（6）：43-46 .

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