苗慧源  赵刚  隋孝利

（河钢股份有限公司承德分公司  河北 承德 067002）

摘  要：对高炉瓦斯矿、氧化铁皮、钢渣、中颗粒泥、尾渣、除尘灰等含铁废弃物进行研究，利用我厂的主体配矿结构，通过“烧结杯”实验确定不同杂料配比的实验室数据、工艺参数及质量指标。试验过程中摸索每个方案的垂直烧结速度、成品率、强度指标等进行对比分析。摸索出最佳的杂料配加比例，并制定相应的操作制度，最终实现二次资源的高效循环利用。

关键词：瓦斯矿；除尘灰；氧化铁皮；烧结杯；回收利用

1  国内外现状

随着我国经济的快速发展，对金属材料的需求不断扩大，急剧膨胀的消费引发了资源、能源和环境等各方面的严重问题，成为制约我国社会和经济可持续发展的重要因素。因此，对二次资源进行循环利用研究，开发二次资源的高效循环利用技术，开展对高炉瓦斯矿、除尘灰、氧化铁皮等废弃物的综合回收利用，不仅可以使宝贵的资源得到充分的利用，还可以实现企业的降本增效目标，同时减轻对环境的污染，也是实现企业可持续发展的一项重要内容，对企业的可持续发展具有重要的意义。

随着我国钢铁产量的日益增长，高炉瓦斯矿、除尘灰、氧化铁皮等废弃物的产量也逐年增加，目前各种含铁废弃物总量每年约3000万吨。就我厂而言，年产瓦斯矿、除尘灰、氧化铁皮等含铁废弃物料共约18万吨。

目前，国内外对各种含铁废弃物的回收利用方法大致如下：①将高炉瓦斯矿、除尘灰与氧化铁皮等含铁废弃物返回烧结参与配料；②除尘灰通过处理造球后参与烧结配料；③将氧化铁皮与除尘灰焙烧为金属化球团或冷固结球团；④高炉瓦斯矿经过选矿工艺获得铁精粉；⑤高炉瓦斯矿通过处理提取铟、锌、碳等；⑥其他方面的回收利用。

根据公司降本增效的要求，同时为了实现二次资源的综合利用，减小对环境的污染，研究高炉瓦斯矿、氧化铁皮、除尘灰等废弃物的回收利用技术，通过实验摸索出不同含铁废料的烧结基础特性，在此基础上对烧结机原料进行合理配矿。

目前，国内各钢铁企业对生产过程中产生的副产品炼钢污泥、钢渣、瓦斯矿、球团返矿、除尘灰等具有一定品位的含铁物料都进行回收利用，利用的方式大部分是配加到烧结混合料中参加烧结，既可代替一定比例的铁精粉从而降低烧结矿生产成本又可达到减少外排资源综合利用的目的^[2]。大部分钢厂的烧结机都采用了这种方式，而且配加量达到75kg/t左右，已形成了良性闭路循环。基于配加杂料可降低成本及节能减排这两点，对高炉瓦斯矿、氧化铁皮、钢渣、中颗粒泥、尾渣、除尘灰等废弃物进行研究，在烧结机配加进行回收利用。

2  研究内容及技术思路

2.1  研究内容

（1）通过“烧结杯”实验确定不同杂料配比（6%—9%）的实验室数据、工艺参数及质量指标。试验过程中摸索每个方案的垂直烧结速度、成品率、强度指标，进行对比分析。

（2）将实验室方案应用于工业生产中。主要关注杂料的配比对烧结负压、终点温度、混合料水分及成品矿转鼓强度、产量的影响。

（3）工业生产中，在确保烧结矿质量不降低的前提下，现场摸索并优化烧结工艺操作制度。

随着原料结构的变化，势必引起与之相适应的烧结工艺、技术的变化，最后确定出不同杂料配比的相应的操作制度^[1]，针对原料结构的变化，采取应对措施，从烧结工艺、技术等方面进行改进和完善。

2.2  具体思路

虽然配加杂料既可降低成本又可节能减排，但一方面，杂料成分、粒度不稳定，配比小，下料量不均匀，影响烧结矿品位和碱度的稳定；另一方面，钢渣、瓦斯矿、球团返矿、除尘灰等杂料亲水性差，不利于混合料成球，导致烧结料层透气性变差，对烧结矿产量和强度产生负面影响，不利于产量和强度指标的提高。针对这一点，主要从以下几个方面着手进行研究以达到提高烧结矿产量及强度的目的。

（1）研究配加杂料后改善混合料成球性的措施。

（2）研究配加杂料后烧结透气性降低的对策。

（3）确定不同杂料配比的混合料水分最佳区间。

（4）研究控制适宜的烧结操作制度。

3  试验和实施方案

（1）通过“烧结杯”实验确定不同杂料配比（6%-9%）的实验室数据、工艺参数及质量指标。试验过程中摸索每个方案的垂直烧结速度、成品率、强度指标，进行对比分析。

（2）将实验室方案应用于工业生产中。主要关注杂料的配比对烧结负压、终点温度、混合料水分及成品矿转鼓强度、产量的影响。

（3）工业生产中，在确保烧结矿质量不降低的前提下，现场摸索并优化烧结工艺操作制度。

随着原料结构的变化，势必引起与之相适应的烧结工艺、技术的变化，最后确定出不同杂料配比的相应的操作制度，针对原料结构的变化，采取应对措施，从烧结工艺、技术等方面进行改进和完善。

4  研究结果及分析

表1  单种杂料成分检测

Table.1  One kind of miscellaneous material detection

（2）进行“烧结杯”实验室试验。共五种方案，杂料配比分别为6%、7%、7.5%、8%、9%。记录不同方案的工艺参数，对比分析不同杂料配比的垂直烧结速度、成品率、强度指标，确定实验室操作制度。在烧结杯实验过程中，以钒钛矿主体配矿结构为基础，分别配加6%、7%、7.5%、8%、9%杂料。各种方案的实验数据如下表-1。

表2  实验室试验数据

Table.2  Laboratory data

从以上实验数据可以看出，在原料结构基本相同，杂料配比不同的情况下，对试验结构分析如下：

①随着杂料配比的不断提高，垂直烧结速度及利用系数持续降低，燃耗变化幅度较小；

②当杂料配比为由6%提高至7.5%时，转鼓指数略有降低，但仍可满足生产的需要；

③杂料配比不断提高过程中，烧结矿质量呈下降趋势，当杂料配比7.5%时，烧结机垂直烧结速度及转鼓指数等均可满足生产需要，随着杂料配比的再次提高，烧结矿质量下降幅度明显提高。

综上所述，为提高杂料消耗量，降低烧结矿成本，保证烧结矿质量，杂料最佳配比为7%-8%。

（3）现场工业试验。在实验室试验结束后进行，同样为几种方案，杂料配比分别为6%-9%，原料结构和实验室试验相近。记录不同方案的工艺参数，对比分析不同杂料配比的混合料粒度组成、垂直烧结速度、烟道负压、烟道温度、成品率、强度指标。现场工业试验的数据如下表-2。

表3  现场工业试验数据

Table.3   Field industrial test data

从上表数据可以看出：杂料配比在6%时，二混后-3mm比例略偏低、垂直烧结速度、烟道负压、成品率、转鼓指数均较好，随着杂料配比的提高，上述指标及参数呈下降趋势，当杂料配比为7.5%时，主要工艺参数良好，转鼓指数77.63%，满足生产需要，当杂料提高至8%、9%时，垂直烧结速度明显降低，烟道温度偏低，转鼓指数降低至77%以下。

根据工业试验数据，杂料配比应稳定在7%-8%。

（4）在保证烧结矿质量的前提下兼顾烧结矿成本，确定现场工业试验最优方案及相应合理的烧结工艺制度及技术措施。合适的杂料配比应不影响烧结矿质量同时又能降低精粉消耗。同时，现场采取有效措施减小杂料对混合料成球性的负面影响。

根据实验室试验和工业试验结果，确定合适的杂料配比为7%-8%。为了降低杂料对料层透气性的不利影响，采取了以下措施：

①根据瓦斯矿日拉运量，当期产生的所有杂料全部进行造堆；

②因钢渣和瓦斯矿亲水性差且有害元素含量多，故控制钢渣在铁料中配比不得大于2%，瓦斯矿在杂料中配比小于20%；

③确定合理的原料结构。因杂料对混合料成球不利，所以在配料过程中应根据各种含铁原料的物理化学性能合理搭配使用本地钒粉和外矿（粗粉）并确定合适的配比，减小杂料的负面影响。这一点借助烧结杯实验来完成，目前已形成普通粉比例30%左右，外矿粉20%左右，部分杂料等低价料，其他为本地钒粉的主体原料结构；

④熔剂提前打水消化，提高料温，强化混合料成球；另外在配料增加流量计，使打水量稳定并连续，稳定原料的初始水分；

⑤控制合适的水分区间。根据原料结构变化，利用两个班次摸索并确定合适的混合料水分区间，二混岗位每小时检测一次混合料水分，提高水分稳定率；

⑥在配料室配置水箱，将蒸汽打进水箱，利用蒸汽提高水温从而提高料温；同时将主机矿槽料位控制可控的料位范围内，充分利用蒸汽预热混合料；

⑦将污泥搅拌池通入蒸汽，提高污泥温度最终达到提高混合料温度的目的；

⑧炼钢除尘灰罐车输送至烧结机配料斗，与自身除尘灰共同配加，日耗量140吨左右。

5  工艺技术改进要点

（1）根据单种杂料的理化性能及烧结性能，确定单种杂料的配加原则；在当前主体配矿结构条件下，杂料适宜配比为7%-8%；

（2）为降低杂料对烧结过程的影响，利用蒸汽提高配料打水温度及污泥池通入蒸汽提高污泥温度从而提高混合料温度，优化原料结构，改进工艺操作。

6  结论

通过试验研究，结合烧结机生产实践，确定烧结机适宜的杂料配比为7%-8%，并已推广在我厂所有烧结机进行配加，2016年杂料累计消耗吨铁99.8kg，并通过改进工艺操作，降低配加杂料对烧结过程的影响，创造了巨大的经济效益，实现了二次资源进行循环利用。

参考文献

[1] 苏步新，张建良，常健，等．铁矿粉的烧结特性及优化配矿试验研究[J]．钢铁，2011，46(9)：22—28．

[2] 傅文章．攀西钒钛磁铁矿资源特征及综合利用问题的基本分析．矿产综合利用，1996，(1)：27—34