钢渣磁选产品选别工艺设计及生产实践于克旭 1，周 征 2，宋宝莹 3(1．鞍钢集团矿业设计研究院；2．鞍钢集团矿业公司；3．鞍钢集团矿业公司东鞍山烧结厂)摘 要：系统地介绍了钢渣特性、设计选用的流程及目前生产的实际情况，并对选矿设备进行了介绍设计中选用了选矿用的常规设备解决了处理钢渣的难题，为钢铁工业提供了新资源，大幅度降低了生产成本，创造了显著的经济效益关键词：钢渣；磁选；设计Beneficiation Process Design of Steel Slags Products by Magnetic Separation and its Production PracticeYu Kexu1, Zhou Zheng2, Song Baoying3(1.Mining Design Institute of Anshan Iron and Steel Group; 2.Ansteel Mining Corporation; 3.Donganshan Sintering Plant of Ansteel Mining Corporation)Abstract: The paper describes the characteristics of steel slags, the flow-sheet and the practical situation in production, and introduces the beneficiation equipment as well. The conventional devices in concentration are adopted to solve the puzzles in treatment of steel slags, which supplies the new resources for iron and steel company. This method can greatly decrease the costs and create a notable economic benefit.Keywords: Steel slag; Magnetic separation; Design钢渣是炼钢过程中排除的废渣。
钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带人的杂质，加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等鞍钢炼铁和炼钢产出的铁渣和钢渣经鞍钢矿渣开发公司 240 万t／a 磁选工艺，处理生产出一部分精矿产品后，生产线还可年产出粒铁 10 万 t 左右，磁选粉 4 万 t 左右其中，粒铁的含铁量在 60％～65％，因其碱度波动大，回送高炉重复利用存在一定困难，几年来已累积堆存达 50 万 t；磁选粉铁含量 50％～60％不能直接作为高炉生产的原料，只能做烧结、球团添加原料，现返回烧结重复使用，回收利用率较低粒铁和磁选粉必须经过再选后，品位稳定才能返回到生产当中去 [1-2]通过对钢渣磁选产品的深入试验研究，在钢渣磁选厂设计过程中充分吸收了铁选矿厂生产经验与技术革新成果，并将近几年来新技术发展成果融人到设计之中设计单条生产线年处理量 26 万 t，年产 8．6 万 t 精块钢作为废钢回送转炉，精块钢品位 90％；年产10．4 万 t 精粉回送烧结，精粉品位 64％鞍钢于 2004 年和 2008 年分别建了两条生产线，工艺流程一致，处理能力一致，只是在局部设备选择上有区别。
投料试车均一次成功，设计能力和指标均达到了设计要求1 钢渣性质1．1 钢渣物理性质(1)密度含铁量为 10％～12％时，密度一般在 3．1～3．6 g／cm 32)密度和含水率受成分和粒度影响一般为 1．6～2．26 g／cm 3，固定线渣道上的钢渣经强制打水冷却，钢渣含水率控制在 5％～6％范围内，利于磁选加工线的粉尘控制3)抗压性钢渣抗压性能好，压碎值为 20．4％～30．8％4)易磨性由于钢渣结构致密和它的组成关系，钢渣较耐磨，用易磨指数表示，标准砂为 1，高炉渣 0．96，钢渣为 0．71．2 钢渣化学性质(1)碱度指钢渣中的 CaO 与 SiO2+P2O5 含量比，根据碱度高低分低碱度渣(黑褐色)、中碱度渣和高碱度渣(褐灰色) (2)稳定性钢渣含游离氧化钙(CaO)，MgO，Ca 2SiO3，Ca 3SiO4 等，这些组分在一定条件下都具有不稳定性碱度高的熔渣在缓冷时，Ca 3SiO4 在 1 250-1 100℃时缓慢分解成Ca2SiO3 和 CaO，Ca 2SiO3 在 675℃发生变化体积膨胀，膨胀率达 10％此外钢渣吸水后，CaO 消解为 Ca(OH)2，体积膨胀 l-3 倍；MgO 消解成 Mg(OH)2 体积膨胀达 77％。
当消解基本完成后钢渣稳定3)活性Ca 2SiO3，Ca 3SiO4 等为活性矿物，具有水硬胶硬性当钢渣 ω(CaO)／ω(SiO 2+P2O5)>1．8 时便含有 60％～80％Ca 2SiO3，Ca 3SiO4 并且随比值(碱性)提高，Ca3SiO4 含量也增加当碱度提高到 2．5 以上时，钢渣主要矿物为 Ca3SiO4 用碱度高于2．5 的钢渣与 10％的石膏研磨，其强度可达 325#水泥强度因此，高碱度钢渣可作水泥生产原料和制造建材制品1．3 钢渣多元素分析钢渣多元素化学分析结果见表 1从表 1 可见，试验样的铁品位 41．80％试样中的二氧化硅、氧化钙、氧化镁和三氧化二铝较高2 选矿工艺原则流程及设计指标2．1 设计的工艺流程依据试验流程结果及结合鞍钢生产实际，推荐如下钢渣磁选产品提纯工艺：将钢渣磁选产品送入球磨机，经球磨机排料端自然排出，球磨机排料经圆筒筛分成筛上和筛下两个产品；筛上产品经磁滑轮分选出块铁和尾渣，分别进块铁中间仓和尾渣仓块铁经烘干机烘干后，含水量减为 2％以下，进入块铁成品仓，尾渣返回到原料仓；筛下产品经螺旋分级机分选出溢流和返砂，在螺旋分级机的上方设有喷淋水，通过控制喷淋水的大小来控制分级机溢流品位，进而控制分级机返砂品位，分级机返砂通过皮带运输进入精粉粉料槽，分级机溢流经泵送至浓密机，浓密机底流通过过滤机过滤后进入尾粉粉料槽。
钢渣磁选产品提纯工艺见图 12．2 设计指标主要工艺指标：原料粒钢品位 62％；磁选粉品位 42％；精块钢品位 90％，水分≤2％；精粉品位 60％，水分≤10％；成品粒钢产率 33％；精粉产率 40％；尾粉产率27％3 主要设计方案3．1 工艺布置及生产过程(1)工艺布置厂房布置的原则是充分利用场地地势、地形，集中布置工艺设备，使生产工艺顺畅，缩短料流运输距离球磨机前设 1 座原料仓，其下部设振动给料机，振动给料机的排矿经胶带机直接给人球磨机磨矿机和螺旋分级机阶梯布置，球磨机排矿自流进螺旋分级机，螺旋分级机返砂作为最终的精矿产品之一螺旋分级机溢流过滤机布置在厂房内部另一侧最终产品矿仓、精块钢干燥系统、水处理布置在厂房外侧设检修用的吊车(1 台 32／5 t)，满足检修起重要求，在厂房内统一共用原矿仓，精块钢中间仓、尾渣仓各 1 座，其底部各设有 1 台放料闸阀设精块钢成品仓、精粉成品仓及尾粉成品仓各一处2)生产过程粒铁、磁选粉比例 10：4，经汽车运至磨渣前原料仓，粒度 50-0 mm原料采用 ZL-50 前装机给磨渣前原料仓上料，磨渣前原料仓中粒铁与磁选粉由胶带机送入球磨机，球磨机排料经圆筒筛分成两个产品，其筛上产品经干选机选出品位 90％以上的精块钢，筛下产品自流进 Φ1 500 mm 单螺旋分级机。
干选机选出的精块钢部分经干燥烘干后进精块钢成品仓，干选机选出的尾渣进入尾渣仓筛下产品经 Φ1 500 mm 单螺旋分级机选出精粉和尾粉尾粉经泵送至 Φ18 m 浓密机精粉和尾粉通过过滤机过滤后分别进入各自成品仓Φ 18m 浓密机溢流水进入水处理系统处理后回水自用含水小于 10％的精粉汽运至烧结厂，尾粉汽运至尾渣场磁滑轮选出品位 90％以上的精块钢经烘干后进精块钢成品仓，块铁汽运至炼钢厂3．2 磨矿系统(1)磨矿工艺选择磨矿工艺流程为一段开路磨矿，磨矿排矿端设圆筒筛，圆筒筛焊接在球磨机的中空轴上与球磨机同步运转，筛孔 1．5 mm；圆筒筛上部设有冲洗水本次设计采用如此的磨矿工艺主要是考虑到：①现场生产实践反映由于此种物料以矿浆的形式存在时沉降较快，经常堵塞管道，无法用泵进行输送，不能与旋流器构成闭路②圆筒筛具有结构简单、高效节能、效果显著的特点，已在生产中得到广泛应用③筛孔 1．5mm 是由下一步的炼钢作业要求的④圆筒筛上部设有冲洗水洁净筛上部分，提高了含铁量2)磨矿设备选择球磨机具有启动电流大、对电网冲击较大的特点，因此球磨机配套设施设计选用了国内较成熟的应用技术，润滑系统选用了高低压稀油润滑站、气动离合器以及慢速传动装置，并根据现场生产实际选用了 6 kV 高压同步传动电机，以降低线路损耗。
根据钢渣的性质及相关的实践经验，确定选用 Φ3．2 m×6．0 m 格子型球磨机3)生产实践在生产过程中，磨矿工段生产正常，球磨机钢球介质充填率 30％，处理能力 40t／h充填率 30％小于球磨机正常处理铁矿时的充填率3．3 选别系统(1)设计特点选别系统采用了粗细分选，磁选和重选联合选别的方法避免非磁性或弱磁性的物料流失，使物料回收更充分、更彻底，提高钢渣利用率2)设备选择圆筒筛筛上部分粒度大于 1．5mm，成分以金属铁为主圆筒筛筛上部分采用磁滑轮进行选别磁滑轮结构简单，可直接安装在带式输送机的头部，既是选别设备又是传动设备磁滑轮选用 CT-69圆筒筛筛下部分采用螺旋分级机进行选别螺旋分级机的返砂作为最终的精矿产品输出，螺旋分级机的溢流作为尾矿产品输出螺旋分级机的引进不仅解决了产品的输送问题，而且实践表明通过控制加在分级机上方冲洗水的大小来控制分级机溢流量的多少，进而来控制分级机的返砂品位，使品位合格的分级机返砂作为最终成品输出3)生产情况钢渣磁选产品深加工一期工程、二期工程从磁滑轮和螺旋分级机的运转情况来看，通过调节磁滑轮下部的截矿板和螺旋分级机上部的喷淋水大小来调节精矿产品的品位，均能达到设计指标。
3．4 产品脱水及干燥(1)最终产品的水分要求最终产品共包括 3 种产品：精块钢、精铁粉、尾粉精块钢的下一道工序进炼钢，精块钢的干燥采用煤气发生烘干系统炼钢作业精块钢含水＜2％精铁粉的含水要求＜10％，本次设计精铁粉过滤采用带式过滤机实验室试验已经完全达到水分要求尾粉的含水要求＜10％一期工程尾粉过滤采用的是内滤机2)设备选择精块钢脱水选矿厂常规的过滤方法难以做到，只能采取烘干的方法本次设计精块钢的干燥采用煤气发生烘干系统精铁粉过滤采用带式过滤机对其进行过滤尾粉过滤一期工程采用的是内滤机二期工程采用的是压滤机3)生产实践在生产过程中，精块钢煤气发生烘干系统水分控制在 2％以下，完全达到要求精铁粉的过滤由于资金问题没有上马现场采用自然晾晒，占用面积大，不利于冬季运输尾粉过滤一期工程尾粉过滤采用的是内滤机效果不好，滤饼含水较高二期工程采用的是压滤机效果较好，满足生产要求4 社会效益我国转炉钢排渣量按钢水量计在 100～130 kg／t，排放的钢渣中含有 10％～15％的金属铁如果钢渣不加工处理，这部分钢铁资源白白流失，排放的渣粉也给周围环境造成很大危害，破坏土地植被结构，污染空气和水源。
因此，实现钢渣加工利用，既保护了环境，又达到了节约能源、 “化害为利、变废为宝”的目的鞍钢矿渣公司钢渣深加工处理的原料粒钢和磁选粉是矿渣公司 240 万 t 钢渣磁选生产线生产出的粒钢和磁选粉初级产品随着鞍钢 1 800 万 t 的全面达产，每年将产出含铁量60％～65％的。