高品位赤泥在冶金領(lǐng)域的應用
高品位赤泥在冶金領(lǐng)域的應用
【摘 要】本文介紹了高品位赤泥冷固壓球后在煉鋼、煉鐵過(guò)程及赤泥還原鐵在煉鋼過(guò)程的應用實(shí)踐，拓展了赤泥的應用的領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】赤泥;冶金;循環(huán)利用
1 引言
赤泥是以鋁土礦為原料生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢渣，每生產(chǎn)1噸氧化鋁，大約產(chǎn)生赤泥0.8～2.0噸，預計到2015年，世界累計堆存量將達3.5億噸。目前，我國赤泥的綜合利用率只有約4%。
赤泥陸地堆放，占用農田，污染水系，干燥后隨風(fēng)飄揚，又污染大氣。
赤泥的綜合利用是一項世界性難題，隨著(zhù)全球環(huán)保意識的增強，已經(jīng)成為嚴重制約著(zhù)氧化鋁工業(yè)的可持續發(fā)展的問(wèn)題。隨著(zhù)赤泥存量不斷增長(cháng)，對其作為二次資源在冶金領(lǐng)域循環(huán)利用，突破了赤泥在冶金行業(yè)的應用瓶頸，減少了赤泥儲存耕地的占用和對環(huán)境的污染。
2 赤泥冷固壓球
2.1 對原料的要求
原料選用經(jīng)磁選后含鐵品位較高的赤泥，成分范圍見(jiàn)表1
表1 高品位赤泥成分(%)
TFe SiO2 P S 水分
≥50 ≤9.0 ≤0.07 ≤0.05 ≤15
2.2 赤泥冷固壓球工藝流程
赤泥晾曬：在干燥通風(fēng)的環(huán)境中晾曬1～3天，至赤泥含水量小于等于5%;
配料時(shí)加入1～4%的N型粘結劑，混料時(shí)加入2～6%的P型粘結劑。
赤泥煉鐵用冷固球配料時(shí)加入10～30%的氧化鐵皮提高品位，以滿(mǎn)足煉鐵的需要。
赤泥冷固球生產(chǎn)還原鐵，球配料時(shí)加入10～30%的氧化鐵粉、還原煤及添加劑。
2.3赤泥冷固球壓制
壓制采用中壓壓制煤球用壓球機，針對壓制赤泥的特殊性，對其混料、布料、液壓等系統進(jìn)行改造，以適用壓制赤泥氧化鐵球。新壓制的赤泥氧化鐵球水分為6～12%，要保證在運輸過(guò)程中不能摔碎，經(jīng)過(guò)200℃，1.5小時(shí)的烘干后，赤泥冷固球的水分降為2～4%，強度可達到每個(gè)球1500牛。
2.4赤泥煉鋼冷卻劑成分
表2煉鋼冷卻劑成分要求(%)
TFe SiO2 P S 水分
≥45 ≤9.0 ≤0.07 ≤0.05 ≤4
2.5煉鐵赤泥冷固球成分
表3 煉鐵赤泥冷固球成分要求(%)
TFe SiO2 P S 水分
≥55 ≤9.0 ≤0.10 ≤0.08 ≤4
3 赤泥冷固球冷卻劑在煉鋼中的應用
赤泥氧化鐵球在鋼廠(chǎng)作為冷卻劑使用，赤泥冷固球取代礦石作為轉爐冷卻調渣劑具有外觀(guān)質(zhì)量好，水分少，夾雜低，加入轉爐反應平穩，調渣迅速，不產(chǎn)生劇烈反應造成飛濺，有利于提高金屬的收得率。
每爐出鋼42t，加入100kg礦石和赤泥氧化鐵球作為冷卻調渣劑，礦石溫降11℃、吹損8.9%、渣堿度3.3，赤泥氧化鐵冷卻劑溫降9℃、吹損8.3%、渣堿度3.
7。在加入量相同的情況下，赤泥氧化鐵球作為冷卻調渣劑溫降小，操作平穩，減少吹損0.6%，提高鋼鐵料所得率，渣堿度的提高降低了螢石的消耗。鋼鐵料所得率的提高及螢石消耗的降低，帶來(lái)了較明顯的經(jīng)濟效益。
4 赤泥冷固球在煉鐵的應用
高爐煉鐵料層厚、爐料下降過(guò)程沖擊力大、受熱時(shí)間長(cháng)，為此，要求赤泥冷固球有較高的強度，其單個(gè)球的強度應大于1200N以上，且在受熱過(guò)程不破損。
赤泥冷固球中含鐵量較高，可代替礦石，在高爐中還原煉鐵，高爐配料加入5%的赤泥冷固球，可降低焦耗1.9kg，提高產(chǎn)能0.6%。
5 赤泥直接還原鐵用于煉鋼金屬爐料
用固體碳作為還原劑對鐵的氧化物進(jìn)行還原，生成的氣相產(chǎn)物是CO，稱(chēng)為直接還原。赤泥在軟化和熔化之前，直接與還原劑接觸的面積很小，反應速度慢，還原過(guò)程受到限制。在高溫區的還原主要有兩個(gè)過(guò)程：
(1)CO 間接還原過(guò)程，Fe3O4 + CO=3FeO + CO2，FeO+CO=Fe+CO(放熱13 600 kJ);(2)間接還原產(chǎn)生的CO2與固體還原劑發(fā)生反應(貝-波反應)，CO2+C=2CO(吸熱165 800 kJ)。
上述反應的最終結果即FeO+C=Fe+CO(吸熱152 200 kJ)。兩個(gè)反應中，實(shí)際上還是CO 起還原作用，但是就整個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，還原劑消耗的還是固體碳，所以稱(chēng)這個(gè)過(guò)程為直接還原。
為提高赤泥還原鐵的品位，在配料時(shí)含鐵物料按赤泥∶氧化鐵粉=67∶33的質(zhì)量配比進(jìn)行配料。赤泥配加碳作為還原劑，配加CaO、Na2CO3 和CaF2作助劑促進(jìn)赤泥的還原，選擇赤泥∶氧化鐵粉∶還原煤∶添加劑質(zhì)量配比為56∶27∶13∶4配料，混合均勻后壓制成球，送入隧道窯進(jìn)行還原。
還原焙燒溫度為1100～1200℃，還原焙燒時(shí)間為1.5～2h，得到赤泥還原鐵，還原鐵含鐵品位達到88%，鐵回收率為91.42%。
赤泥還原鐵可作為煉鋼過(guò)程的金屬爐料加入鐵水中進(jìn)行煉鋼，實(shí)現了赤泥的短流程、較大量的利用，具有較高的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
6 結語(yǔ)
對含鐵較高的赤泥加入一定比例的添加劑，采用改造過(guò)的壓球機可壓制成赤泥冷固球，作為煉鋼冷卻劑、煉鐵爐料、生產(chǎn)還原鐵在冶煉過(guò)程應用，代替部分礦石、減少資源消耗，煉鋼、煉鐵指標也得到提高，具有較好的經(jīng)濟效益。
把赤泥作為二次資源循環(huán)利用，降低了耕地的占用、減少了對環(huán)境的污染，同時(shí)也具有較為明顯的社會(huì )效益。
參考文獻：
[1]南相莉，張廷安，劉燕，豆志河.我國赤泥綜合利用分析[J].過(guò)程工程學(xué)報，2010(4).
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