據統計,2011年韓國不銹鋼產量超過1200萬噸,鋼渣總量約320萬噸。目前,國內對不銹鋼渣的利用大多僅限于原料渣金屬的回收,尾礦大量處置。如果不進行穩態處理,可能會溶解其中的Cr化合物,具有很強的毒性,危害環境和人體安全。山西太鋼不銹鋼有限公司(以下簡稱太鋼)年產不銹鋼300萬噸,礦渣約90萬噸。鋼渣破碎、干選后,渣鋼回用,剩余0-10mm尾礦約80萬噸未使用。示范效應強。
尾礦具有孔隙多、表面積大、吸附性好等特點,含有大量對作物和土壤有益的鈣、鎂、硅等元素,可大規模用于農業和土壤改良。但利用的前提是施用后土壤中的重金屬。含量必須符合《國家土地污染技術規定標準值》,尾礦的重金屬含量必須盡可能低。
根據美國不銹鋼渣肥生產經驗,當渣中金屬含量小于1時,可去除大部分浸出有毒重金屬,可滿足美國鋼渣農業應用標準。由于不銹鋼尾礦金屬含量低,金屬去除率必須達到95%左右才能達到上述目標金屬去除率。另外,為了實現大規模商用運營,回收金屬必須至少達到80% 的分級。同時達到如此高的回收率和金屬品位是非常困難的,目前國內還沒有應用報告。
國內技術現狀
國內不銹鋼渣金屬回收分為濕法和干法。濕法以2004年寶鋼集團有限公司的電爐渣精煉工藝線為代表。鋼渣主要用于破碎鋼渣后選用7mm以上的渣鋼(品位85%)。干法以2008年太鋼電爐渣處理線為代表,采用金屬感應分離機和強力磁選機回收粉碎后的塊狀金屬物體(粒度15mm)。
上述方法主要針對爐渣中的片狀和大金屬金屬,容易使單體離解,回收的商品級金屬顆粒大小超過3mm。以埋藏細網狀態存在的亞毫米金屬顆粒的回收率和等級非常不理想。
2 鋼渣特性
太鋼不銹鋼生產采用“電爐轉爐”和“一次頂底聯合吹轉轉爐-真空精煉爐”工藝。不銹鋼渣制作的不同工藝和程序有不同的性能。就物理形態而言,自然冷卻的爐渣通常為黑色塊狀,某些部位有金屬鑲嵌分布。精煉爐渣和轉爐爐渣通常呈灰白色,金屬含量低,冷卻時容易磨碎,最終變成粒狀或粉狀。不銹鋼渣的主要礦物成分是硅酸二鈣,部分有鉻尖晶石、鉻酸鈣、鐵氧體鈣、金屬鐵鉻鎳等。其中,亞鉻酸鈣具有劇毒。
大原制鋼堆存的不銹鋼渣主要是電爐渣、精煉渣和轉爐液干選后的混尾,80%以上的不銹鋼渣小于5mm。 T:等尾礦化學成分CaO為48%,SiO2為24%,Al2O3為13%,MgO為5.4%,NiO為0.38%,Cr2O3為1.2%,TFe為2.4%。
3 工業實驗
為籌備100萬噸/年尾礦加工線的建設,太鋼在2011年全面技術調研的基礎上,將不銹鋼尾礦和一定比例的原渣運往美國的一條生產線?!皟刹窖心ズ蛢刹椒诌x”“過程工業實驗,實驗進行了3個多月,從一批獲得了具有實用價值的數據。
完整尾礦條件下原料和磨碎產品的篩分分析數據見表1 和表2。各單元工藝的金屬回收率和品位實驗數據見表3。結合計劃的每小時設計吞吐量,決定將3.6 m x 5.4 m 棒磨機用于第一個研磨步驟,將3.2 m x 5.4 m 球磨機用于第二個研磨步驟。
第二階段磨除除鐵后,將尾礦脫水、風干,然后收縮至不同濃度的樣品,并進行多組自然沉降試驗。典型的穩定曲線如圖1 所示。根據處理能力和沉降數據(骨料沉降速度為4.7mm/min),確定濃縮機厚度為30m。
金屬回收后尾礦過濾脫水采用4因素3水平正交分析法,確定濾布質量(多樣性)、過濾速度、真空度和進料濃度對產量和水分含量的影響。濾餅。設計中使用的數據如表4 所示。根據濾漿量和單位面積實驗功率,選用兩臺過濾面積為96 m2,直徑為2.8 m的圓盤真空過濾機。同時,還確定了過濾速度范圍、過濾區和干燥區的分配比、逆風排放高度等參數。
基于上述工業實驗數據進行全過程材料和水平衡計算,為實際工程應用提供設計依據。