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鞍钢脱硫扒渣选铁后尾渣超细粉磨试验研究
发布时间：2013-07-06 08:00 来源：未知
社会和经济建设的发展，使得用户对钢铁产品的种类和质量要求越来越高。硫是钢中的有害元素，要生产高质量的钢尤其是特殊用途钢和高附加值的钢就必须降低钢中的硫含量。铁水炉外脱硫扒渣是系统控硫的有效手段。生产中，脱硫扒渣的排放量占普通钢渣排放量的2%～3%。2007年中国钢铁工业排放约5000万t的钢渣，其中脱硫扒渣约100万t。经过脱硫和扒渣工艺处理后的渣中含有大量的硫和铁，堆存放置不仅浪费了铁资源、占用大量土地，而且也会对环境产生严重危害。为了实现可持续发展的目标，东北大学以鞍钢大量堆存的脱硫扒渣为研究对象，采用重一磁选联合工艺对脱硫扒渣中有用成分的回收再利用进行研究，获得的选别指标为：精矿产率41. 46%、精矿TFe品位86. 32%、TFe回收率78. 78%、精矿S品位0.21%、尾矿TFe品位16. 76%，并提出可将脱硫扒渣选别后的铁精矿直接送至高炉炼铁；尾矿成分与硅酸盐水泥熟料较为相似，故可考虑把其用于水泥生产中。
高炉矿渣是一种工业废料，经过高温烧结后具有较高的活性。随着高强混凝土(C80)用量的增多，其中高活性微粉的用量也在不断增大，现使用的硅灰已供不应求，且价格昂贵。国外已有用高炉矿渣微粉代替硅灰的应用。有试验表明：添加30%改性矿渣后的28d强度均达到和超过无矿渣混凝土，但早期强度偏低（标准混凝土抗压强度试验，水泥：525#、矿渣添加量30%，W/C为0.248，矿渣改性粉磨时间th）。富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机机械设备。
通过试验，本研究获得了最终精矿和扒渣尾矿，然后以扒渣尾矿为研究对象，对其进行超细粉磨试验，制备出适宜作高强混凝土的掺合料。
1、试验条件与试验方法
1.1原料
本研究以鞍钢某钢厂的脱硫扒渣经适宜流程选铁后的尾渣为原料。原料粒度-0.038mm占72. 82%，比表面积为336. 5m2/kg。尾渣化学多元素分析和粒度组成分别见表l和图1。
1.2试验与检测设备
试验采用筒式球磨机和搅拌磨两种磨机进行尾渣超细磨。
球磨机：选用4200×200筒式球磨机，转数为103 r/min．钢球充填率为40%，球磨介质为西5—30mm的四种钢球适当配比。
搅拌磨：使用辽宁矿冶聚氨酯实业有限公司生产的KML型搅拌磨，简体容积8.SL，磨矿介质为直径为0.5～3.5mm的氧化锆球（密度为5.4 g／crn3），转速为248 r/min．电功率0.75kW。
采用LA-300激光粒度分析仪对尾渣进行粒度检测，并采用德国PFEIFFER公司制造的AutomatedSurface Area＆Pore Size Analyzer（全自动比表面积及空隙吸附分析仪）多点BET法测试各个细磨产品的比表面积。
1.3试验方案及过程
试验主要研究球磨过程中料球比、矿浆浓度、球磨时间对粉磨效果的影响。根据分析结果，讨论粉磨变化规律。
2、试验结果与讨论
2.1球磨机细磨试验
选用+200 x 200mm筒式球磨机，转数为103r／min，钢球充填率为40010，分别进行了料球比、矿浆浓度、球磨时间等条件试验。
2.1.1料球比对粉磨效果的影响
该试验是在磨矿浓度为50%，磨矿时间15 min的条件下进行的。球磨机中料球比是指待磨物料量（绝干）与填满研磨介质空隙时物料量的比值。料球比对粉磨效果的影响实际上是介质之间碰撞机会及对物料有效作用程度的反映。图2为不同的料球比下，产品比表面积的变化情况。
由图2可以看出，当料球比小于1.0时，随着料球比的增加，产品细度变细，说明粉磨效率提高；而当料球比大于1.0时，粉磨效果则随料球比的增加而减弱。由此可以得出，本实验球磨机的球料比的最佳值为1.0。
2.1.2磨矿浓度对粉磨效果的影响
该试验是在料球比为1.0，磨矿时间为15min的条件下进行的。图3为不同的磨矿浓度下，产品比表面积的变化情况。
由图3可见，随着磨矿浓度的增加，磨矿产品中-0. 038mm含量升高，在约60%处达到最大，而后又降低。这说明，磨矿浓度过高或过低都达不到理想的粉磨效果。这主要是因为当矿浆浓度增加时，研磨介质与物料间相互碰撞、研磨的机会增加，有利于物料的粉磨。但当浓度太高时，一方面浆料黏度也较高，对介质运动的阻碍作用加强，减弱了研磨介质对物料的研磨与冲击作用；另一方面，过高的矿浆浓度也加剧了物料间的团聚作用，特别是粉磨后期物料较细时团聚现象更为严重。当矿浆浓度为60%时，尾渣超细粉的比表面积最大，所以本文选定适宜的矿浆浓度为60%。
2.1.3 球磨时间对粉磨效果的影响
该试验是在磨矿浓度为60%，料球比为1.0的条件下进行的。图4为不同磨矿时间下，产品比表面积的变化情况。
随着磨矿时间的延长，产品的粒度减小，比表面积是随着磨矿产品粒度的减小而增大的。由图4可看出，随着磨矿时间的增加，磨矿产品的比表面积保持增加，但当磨矿时间延长到一定程度后，产品的比表面积会逐渐趋于稳定。
2.2搅拌磨细磨试验
影响搅拌磨超细磨的因素较多，本研究主要探讨搅拌磨超细粉碎工艺中球料比、磨矿时间和矿浆浓度等因素对超细磨过程的影响。
2.2.1 料球比对粉磨效果的影响
该试验是在磨矿浓度为50%，磨矿时间30min的条件下进行的。湿法搅拌磨中球料比是指研磨介质与待磨物料量（绝干）的比值。图5为不同的球料比下，产品比表面积的变化情况。
由图5可以看出，随着球料比的逐渐增加，超细粉的比表面积迅速增大；在14;1时达到最大；但随着球料比的继续增大，超细粉的比表面积又逐渐降低。这说明球料比对粉磨效果有着显著的影响，并且存在一个最佳值。由于球料比大时，介质的相对数量多，对原料的冲击及剪切次数增加，所以球料比大，粉磨效果好，球料比小，则粉磨效果差‘”。这是因为当磨机负荷较低、能有效驱动的情况下，粉磨效率随球料比的增加而提高；而当负荷过高、不能有效驱动时，球料比增加，粉磨效率反而降低。综合考虑生产成本、粉磨效率和产品细度，本文认为选用氧化锆球作研磨介质球料比定在14:1较为合适。
2.2.2磨矿浓度对粉磨效果的影响
该试验是在球料比为14:1．磨矿时间30min的条件下进行的。图6为比表面积随磨矿浓度的变化情况。
由图6可以看出，同球磨机的规律一样，随着磨矿浓度的升高，测定的磨矿产品的比表面积先升高，后又降低。当矿浆浓度为50%时，超细粉比表面积最大，所以本文认为矿浆浓度定为50%较为合适。
2.2.3粉磨时间对粉磨效果的影响
该试验是在球料比为14:1，磨矿浓度为50%的条件下进行的。图7为比表面积随磨矿时间的变化情况。
由图7可以看出，同球磨机的规律一样，随着磨矿时间的增加，测定的磨矿产品比表面积保持增加，但增长率逐渐变小。当磨矿时间延长到一定程度后，产品的比表面积将会逐渐趋于稳定。这主要是由于随着磨矿时间的延长，粉体粒度减小，比表面能不断增大。当磨矿时间过长时，产品粒径减小，使得矿浆黏度逐渐增大，使物料颗粒表面自由能和品格畸变程度变大，并且细颗粒的絮凝和再凝聚，发生磨机糊球现象并逐渐加重，粉体的粘聚力亦很高，因此物料越来越难磨细，使得比表面积逐渐趋于稳定。
2.3球磨机与搅拌磨粉磨扒渣尾渣效果对比
在已试验得出的球磨机和搅拌磨较佳工艺条件下，对它们磨矿同样时间的粉磨效果进行了对比，图8为粉磨方式对磨矿细度的影响。
由图8可以看出，搅拌磨粉磨扒渣粉的比表面积远大于普通球磨机，搅拌磨的粉磨效率大于普通球磨机。这主要是因为搅拌磨中介质尺寸小，以研磨粉碎方式为主，物料和介质之间的接触面积大．导致粉体更易在短时间内粉碎。搅拌磨与普通球磨机在机理上的不同点是：搅拌磨的输入功率直接高速推动研磨介质来达到磨细物料的目的。搅拌磨内置搅拌器，搅拌器的高速回转使研磨介质和物料在整个筒体内不规则地翻滚，产生不规则的运动，使研磨介质之间产生相互碰撞和研磨的双重作用，致使物料磨得很细并得到均匀分散的良好效果。
3、结论
(1)采用了普通球磨机和搅拌磨分别进行了脱硫扒渣尾渣的超细磨试验。通过条件实验，分别研究了普通球磨机和搅拌磨的球料比、矿浆浓度两个主要操作参数及磨矿时间对超细粉磨扒渣尾渣效果的影响规律。
(2)在采用球磨机和搅拌磨制备脱硫扒渣尾渣超细粉体的工艺中，球料比对粉磨效果有着显著的影响，球料比大，粉磨效果好；球料比小，则粉磨效果差。在磨机负荷较低的情况下，粉磨效率随球料比的增加而提高；而当负荷过高时，球料比增加，粉磨效率反而降低。球磨适宜的球料比为1.4，搅拌磨适宜的球料比为14。
(3)在采用球磨机和搅拌磨制备扒渣尾渣超细粉的工艺中，矿浆浓度都有一最佳值，过高或过低的矿浆浓度都达不到理想的粉磨效果。球磨机和搅拌磨机粉磨过程中适宜的浓度值分别为65%和50%。
(4)搅拌磨粉磨扒渣粉的比表面积远大于普通球磨机的，这主要是因为搅拌磨中介质尺寸小，以研磨粉碎方式为主，物料和介质之间的接触面积大，导致粉体更易在短时间内粉碎。
