CN112126774A - 一种利用高炉水渣生产烧结矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高炉水渣生产烧结矿的方法，该方法包括将高炉水渣配入烧结矿生产原料中，而在烧结矿原料中取消蛇纹石的使用，不仅可以获得满足生产需要的烧结矿产品，还可以显著降低生产成本，提供一种高效利用高炉水渣的方法。

Description

一种利用高炉水渣生产烧结矿的方法

技术领域

本发明属于高炉炉渣综合利用技术领域，具体涉及一种利用高炉水渣生产烧结矿的方法。

背景技术

高炉炉渣是冶炼生铁时从高炉排出的废物，当温度达到1400-1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水面上的熔渣。高炉炉渣主要成分为CaO 35-40％、SiO₂ 32-42％、AL₂O₃ 6-16％、MgO4-13％，是含有多种氧化物的复杂硅酸盐，常含有少量硫化物、氟化物和碳化物等，固态炉渣比重2.3-2.7。高炉炉渣中的各种氧化物成分以各种形式的硅酸盐或铝酸钙矿物形式存在。碱性高炉炉渣中最主要矿物有黄石矿、硅酸二钙、橄榄石、硅酸石和尖晶石。黄长石是由钙铝黄长石，和钙镁黄长石所组成的复杂固熔体。硅酸二钙的含量仅次于黄长石。其次为假硅石灰心、钙长石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石、以及镁方柱石等。从高炉炉渣的特性和矿物相结构出发，进行合理利用，使其产生综合经济效益，减少环境污染是当今钢铁企业都需要面对的课题。

目前生铁冶炼90％以上均采用高炉炼铁工艺，冶炼每吨生铁产生大约300-500Kg炉渣。目前主要处理方式为：熔融的高炉炉渣经过缓冷、水淬和喷水等方法处理后，再制成不同的建筑材料(水泥、道砟等)。我国每年约排出高炉炉渣2500万吨，约70％制成水渣，水渣工艺是高温的高炉炉渣经过用水急速冷却而成为粒化泡沫形状，乳白色，其质轻而松脆、多孔、易磨成细粉。水渣主要用作水泥原料，少量用作道砟和膨珠。国内企业在不断扩大高炉水渣综合利用范围，由原来单一的水泥原料粗加工拓展到矿渣细粉深加工、民用建筑楼顶隔热层、公路柏油沥青骨料、水泥掺合料、微晶玻璃原料等。

高炉水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下可显示出水硬胶凝性能，是生产水泥的优质材料，因而广泛地用于生产水泥和混凝土等。生产水泥利用粒化高炉水渣生产水泥是国内外普遍采用的技术。在水泥生产中高炉水渣已成为改进性能、扩大品种、调节标号、增加产量和保证水泥安定性合格的重要原材料。目前，我国利用高炉水渣生产的水泥主要有矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥和钢渣水泥等五种。

生成矿渣砖主要原料是水渣和激发剂，水渣既是矿渣砖的胶结材料又是骨料，用量占85％以上。矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，适用于上下水或水中建筑，不适用于高于250℃的环境中使用。

高炉水渣还可用来生产一些用量不大，但产品价值高，又有特殊性能的高炉渣产品。如矿渣棉及其制品、微晶玻璃、热铸矿渣、矿渣铸石及硅钙渣肥等。但是目前仍未实现对高炉水渣的充分利用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题一个或多个，本发明提供一种利用高炉水渣生产烧结矿的方法，其包括以下步骤：

1)准备原料：该原料包括铁料和配料，其中铁料按质量百分比计包括：低硅高品位铁精矿40-50％、澳大利亚PB粉35-45％、澳大利亚FMG混合粉10-20％；配料按铁料的质量计包括：高炉水渣占铁料的含量2-3％，消化白云石占铁料的含量3-4％，石灰石占铁料的含量7-9％，焦粉占铁料的含量5-6％；

2)将铁料与配料混合，并在制粒机中进行制粒，获得混合粒料；

3)将所述混合粒料通过布料设备，装入烧结装置经烧结机点火、烧结、冷却工序，最终得到烧结矿；其中所述点火的条件为：温度为950-1050℃；所述烧结的条件为：料层厚度为650-750mm，垂直烧结速度为15-25mm/min，主管负压为9-11Kpa，终点温度为250-320℃；

所述高炉水渣的化学成分按质量百分比计包括：CaO：40±2％，SiO₂：34±2％，AL₂O₃：9±1％，MgO 8.5±1％，S<1.3％。

上述低硅高品位铁精矿按质量百分比包括：TFe：65±2％，SiO₂：2.0±0.5％，Ig≤1.7％。

上述澳大利亚PB粉按质量百分比包括：TFe：≥61％，SiO₂：4.8±0.5％，Ig≤6％。

上述澳大利亚FMG混合粉按质量百分比包括：TFe：≥58.5％，SiO₂：5.0±0.5％，Ig≤7.5％。

上述消化白云石按质量百分比包括：SiO₂≤2.0％，CaO≥29.0％，MgO≥20％，Ig≤40％。

上述石灰石按质量百分比包括：SiO₂≤2.5％，CaO≥48.0％，MgO≥2.5％，Ig≤40％。

上述焦粉按质量百分比包括：固定碳≥82％，灰份≤10％，挥发份≤10％。

上述低硅高品位铁精矿中粒度≤-200网目粒级的占所述低硅高品位铁精矿总重量的百分比为≥80％。

上述澳大利亚PB粉中粒度0-8mm粒级的占所述澳大利亚PB粉总重量的百分比为≥90％。

上述澳大利亚FMG混合粉中粒度0-8mm粒级的占所述澳大利亚FMG混合粉总重量的百分比为≥90％。

上述高炉水渣中粒度≤3mm的细磨粉料占所述高炉水渣总重量的百分比为≥90％。

上述石灰石中粒度≤3mm的细磨粉料占所述石灰石总重量的百分比为≥85％。

上述消化白云石中粒度≤3mm的细磨粉料占所述消化白云石总重量的百分比为≥85％。

上述焦粉中粒度0-3mm的细磨粉料占所述所述焦粉总重量的百分比为≥85％。

上述的方法制备得到的烧结矿也属于本发明的内容，所述烧结矿中二氧化硅含量为4.8％-5.1％。

基于以上技术方案提供的利用高炉水渣生产烧结矿的方法可以高效利用成本较低的高炉水渣代替成本较高的蛇纹石来生产烧结矿，不仅获得了满足高炉生产需要的烧结矿，并且由于原料配料的变化，显著降低了生产成本；另外，本发明提供的利用高炉水渣生产烧结矿的方法相对于利用蛇纹石的生产方法明显降低燃耗，进一步降低了生产成本。本发明提供的利用高炉水渣生产烧结矿的方法可以高效利用高炉水渣，变废为宝，既解决了高炉水渣的出路问题，也节约了自然资源，同时解决了因大量堆积造成的环境污染，并且提供了生产成本较低的二氧化硅含量在4.8％-5.1％之间的烧结矿的生产方法。

具体实施方式

低硅精矿或粉矿为主体矿种生产烧结矿，面临烧结过程产生的粘结相量少，成矿困难而导致烧结矿矿强度变差、成品率下降、低温还原粉化加重等问题。目前对于低硅烧结通常是提高烧结矿碱度、厚料层低温烧结、配加含镁熔剂等技术措施。配加蛇纹石作为烧结提硅提镁的技术手段普遍应用于烧结生产中，但是在烧结矿中配加蛇纹石会导致烧结矿生产成本大大提高，增加生产企业的负担。

本发明提供一种利用高炉水渣代替蛇纹石生产烧结矿的方法，尤其是生产SiO₂含量在4.8％-5.1％之间的烧结矿，其使用高炉水渣代替蛇纹石，并调整其他组分的配比，不仅仅获得了质量满足高炉生产要求的烧结矿，还大大降低了生产成本。

以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例仅用于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。

实施例1

1)原料配比：铁料中低硅高品位铁精矿45％，澳大利亚PB粉矿40％，澳大利亚FMG混合粉矿15％；配料(即熔剂)中高炉水渣3％、白云石3.5％、石灰石7.5％、焦粉5.0％(配料中各原料为相对于铁料的含量，下同)；

2)将铁料与配料混合，并在制粒机中进行制粒，获得混合粒料；

3)将所述混合粒料通过布料设备，装入烧结装置经烧结机点火、烧结、冷却工序，最终得到烧结矿；其中所述点火的条件为：温度为1000℃；所述烧结的条件为：料层厚度为700mm，垂直烧结速度(垂速)为20mm/min，主管负压为10Kpa，终点温度为300℃。

实施例2

1)原料配比：铁料中低硅高品位铁精矿50％，澳大利亚PB粉矿35％，澳大利亚FMG混合粉矿15％；配料(即熔剂)中高炉水渣2％、白云石3％、石灰石7％、焦粉6.0％；

2)将铁料与配料混合，并在制粒机中进行制粒，获得混合粒料；

3)将所述混合粒料通过布料设备，装入烧结装置经烧结机点火、烧结、冷却工序，最终得到烧结矿；其中所述点火的条件为：温度为1000℃；所述烧结的条件为：料层厚度为700mm，垂直烧结速度(垂速)为20mm/min，主管负压为10Kpa，终点温度为300℃。

对比例

1)原料配比：铁料中低硅高品位铁精矿45％，澳大利亚PB粉矿40％，澳大利亚FMG混合粉矿15％；配料中蛇纹石3％、白云石2.5％、石灰石9.5％、焦粉5.0％；

2)将铁料与配料混合，并在制粒机中进行制粒，获得混合粒料；

3)将所述混合粒料通过布料设备，装入烧结装置经烧结机点火、烧结、冷却工序，最终得到烧结矿；其中所述点火的条件为：温度为1000℃；所述烧结的条件为：料层厚度为700mm，垂直烧结速度(垂速)为20mm/min，主管负压为10Kpa，终点温度为300℃。

对实施例1-2和对比例获得的烧结矿的化学成分(或者仅仅为二氧化硅)的含量进行检测，结果实施例1-2和对比例获得的烧结矿的化学成分中二氧化硅的含量均满足在4.8％-5.1％之间，符合高炉生产要求；对三者的烧结矿的工艺指标变化进行检测，结果如下表1所示。

表1：实施例1-2和对比例烧结矿工艺指标和工艺参数

方案	配碳，％	成品率，％	利用系数	返矿平衡系数	燃耗，kg/t	转鼓，％	垂速，mm/min
								实施例1	5.0	69.67	1.50	1.01	66.42	67.07	20
实施例2	5.0	69.25	1.51	0.98	66.89	67.50	20
								对比例	5.0	69.19	1.49	0.99	67.94	67.0	20

由上表1可见，实施例1-2采用高炉水渣生产烧结矿和对比例采用蛇纹石生产烧结矿均能够获得满足生产需要的烧结矿，且成品率和利用系数以及转鼓强度均相当，但是实施例1-2采用高炉水渣生产烧结矿相对于对比例采用蛇纹石生产烧结矿的燃耗明显降低，可以有效节约能源，提高经济效益。

以年产烧结矿1000万吨的烧结车间为例，按照实施例1和对比例的配料方案，可见配加高炉水渣同比例代替蛇纹石，可降低1％熔剂消耗。其中每吨烧结矿消耗约12Kg高炉水渣替代12Kg蛇纹石，同时需减少石灰石消耗约22Kg，增加白云石消耗约11Kg。仅涉及原料的效益分析见下表2所示，可见采用高炉水渣的配料方案每年可降低烧结生产成本5834万元。

表2：实施例1和对比例生产烧结矿效益分析

	烧结矿产量	使用高炉水渣量	减少蛇纹石用量	减少石灰石用量	增加白云石用量
						用量	1000万吨	12万吨	12万吨	22万吨	11万吨
单价		30元/吨	430元/吨	94元/吨	94元/吨
						成本变动	-5834万元	+360万元	-5160万元	-2068万元	+1034万元

综上所述，本发明方法可以高效利用高炉水渣，对高炉水渣废物利用、发展循环经济意义十分重大，既解决了高炉水渣的出路问题，也节约了自然资源，同时解决了因大量堆积造成的环境污染，并且获得了满足高炉生产需要的烧结矿，大大降低了烧结矿生产成本，尤其是二氧化硅的含量满足4.8％-5.1％之间的烧结矿的生产成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用高炉水渣生产烧结矿的方法，其包括以下步骤：

1)准备原料：该原料包括铁料和配料，其中铁料按质量百分比计包括：低硅高品位铁精矿40-50％、澳大利亚PB粉35-45％、澳大利亚FMG混合粉10-20％；配料按铁料的质量计包括：高炉水渣占铁料的含量2-3％，消化白云石占铁料的含量3-4％，石灰石占铁料的含量7-9％，焦粉占铁料的含量5-6％；

2)将铁料与配料混合，并在制粒机中进行制粒，获得混合粒料；

3)将所述混合粒料通过布料设备，装入烧结装置经烧结机点火、烧结、冷却工序，最终得到烧结矿；其中所述点火的条件为：温度为950-1050℃；所述烧结的条件为：料层厚度为650-750mm，垂直烧结速度为15-25mm/min，主管负压为9-11Kpa，终点温度为250-320℃；

所述高炉水渣的化学成分按质量百分比计包括：CaO：40±2％，SiO₂：34±2％，AL₂O₃：9±1％，MgO 8.5±1％，S<1.3％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述低硅高品位铁精矿按质量百分比包括：TFe：65±2％，SiO₂：2.0±0.5％，Ig≤1.7％；

所述澳大利亚PB粉按质量百分比包括：TFe：≥61％，SiO₂：4.8±0.5％，Ig≤6％；

所述澳大利亚FMG混合粉按质量百分比包括：TFe：≥58.5％，SiO₂：5.0±0.5％，Ig≤7.5％；

所述消化白云石按质量百分比包括：SiO₂≤2.0％，CaO≥29.0％，MgO≥20％，Ig≤40％；

所述石灰石按质量百分比包括：SiO₂≤2.5％，CaO≥48.0％，MgO≥2.5％，Ig≤40％；

所述焦粉按质量百分比包括：固定碳≥82％，灰份≤10％，挥发份≤10％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述低硅高品位铁精矿中粒度≤-200网目粒级的占所述低硅高品位铁精矿总重量的百分比为≥80％；

所述澳大利亚PB粉中粒度0-8mm粒级的占所述澳大利亚PB粉总重量的百分比为≥90％；

所述澳大利亚FMG混合粉中粒度0-8mm粒级的占所述澳大利亚FMG混合粉总重量的百分比为≥90％；

所述高炉水渣中粒度≤3mm的细磨粉料占所述高炉水渣总重量的百分比为≥90％；

所述石灰石中粒度≤3mm的细磨粉料占所述石灰石总重量的百分比为≥85％；

所述消化白云石中粒度≤3mm的细磨粉料占所述消化白云石总重量的百分比为≥85％；

所述焦粉中粒度0-3mm的细磨粉料占所述所述焦粉总重量的百分比为≥85％。

4.权利要求1-3中任一项所述的方法制备得到的烧结矿。