钢渣磁选粉深度提纯原理分析及试验研究

摘要：国内钢渣二次处理尤其是磁选铁粉提纯工艺还不成熟，短流程、集约化、环保化磁选粉提纯工艺是目前国内钢铁冶金企业正在探索的工艺方向，铁精粉替代冷却剂和助熔剂返转炉利用可最大限度提高钢铁渣利用附加值，从而实现钢铁企业创建资源节约型和环保友好型的可持续发展终极目标。

关键词：钢渣磁选；粉铁精粉；强磁风分选

中图分类号：TD951 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0020-03

1 概述

我国钢产量位居世界第一，钢渣总量超过8000万吨，钢渣处理分一次、二次和三次处理，其中钢渣二次处理主要针对固态钢渣采用多级组合式破碎、多级筛分和多次磁选等工艺，产生的金属料产品返炼钢炼铁生产，产生的部分钢渣颗粒料替代冶金生产辅料，绝大部分钢渣颗粒料作为混凝土集料和微粉原料使用。通过调研，目前国内鞍钢和唐钢钢渣二次处理做得比较成熟：

（1）鞍钢对于钢铁渣的处理在全国走得比较早，于1989年从德国引进了240万吨/年钢渣处理生产线。该生产线的钢渣磁选流程为：首先将经过热闷的钢渣由自卸车运至料口，通过格筛，规格在300mm以下的钢渣进入加工线，未进入加工线的大块钢渣由电磁磁盘选出其中的渣钢。进入加工线后的钢渣经过两级破碎、三级筛分、四级磁选生产出不同规格的粒铁和磁选粉，其中，磁选粉可供烧结生产使用，粒铁经过深加工可直接代替部分废钢作为冷料加入转炉进行炼钢生产。该加工线生产的产品有：全铁品味>85%的渣钢，可直接供炼钢使用；全铁品味55%的粒钢、全铁品味45%的磁选粉，可作为烧结原料，磁选加工后的钢尾渣金属铁含量在2%

以下。

（2）唐钢钢渣处理线的设计能力为120万吨/年，占地面积约3500m2。唐钢年产钢渣117.5万吨，全部由美国海穆公司与唐钢的合资公司负责加工处理。经洒水热闷、破碎、磁选、筛分等工艺处理后，产生A料废钢、B料废钢、高品位钢渣粉、中品位钢渣粉、低品位钢渣粉和尾渣等产品。其中，A料废钢、B料废钢、高品位钢渣粉、中品位钢渣粉、低品位钢渣粉由唐钢回收利用；尾渣由海穆公司负责处置或销售。

国内上述两家公司均引进国外先进技术和工艺设备，钢渣二次处理能力强，金属料收得率较高，尾渣中金属铁含量低于行业平均水平，但磁选粉全铁品味普遍在42%～45%之间，只能作为烧结原料，若选择一种工艺能提高磁选粉品味，将高品位磁选粉做成冷固球团返转炉替代助熔剂，将大大提高磁选粉附加值，促进钢铁渣资源的深度开发和利用。

2 钢渣磁选粉提取铁精粉的原理分析

2.1 工艺原理

钢渣磁选粉中氧化铁属于高氧化和非磁性物质，在传统的选矿技术中属于难磁选的矿物。如要实施传统选矿技术一般可以采用制成球团后磁化焙烧加磁选，或采用剃度电磁磁选机磁选。采用上述两种磁选方式，存在选矿成本高，磁选过程中会产生泥化、堵塞等现象以及铁收得率低。钢渣磁选粉中提取铁精粉，主要是将Mfe、FeO、Fe2O3从钢渣磁选粉中分离出来，并且锌、硫、磷等属非磁性物质也得到了分离，也降低了锌、硫、磷等的含量，从而提高钢渣磁选粉的含铁品位，使其成为铁精粉。

2.2 设备原理

目前，国内生产的磁选机一般的磁通量在900～1500GS，最大磁通量不超过2000GS，在钢渣磁选铁粉提纯上均采用高压水分离分选，在应用上需要大量的水资源，并进行污水处理。由于金属Mfe铁粉、FeO铁粉、Fe2O3铁粉在磁分选时需要不同磁通量，传统的磁选机只能拿到金属铁Mfe铁粉，钢渣磁选粉中大量的FeO、Fe2O3铁粉都被水冲走，收得率很低，分选效果很差，成本高，工厂建设要求高。

（1）磁辊磁通量的选择。金属Mfe铁粉、FeO铁粉、Fe2O3铁粉被磁场吸牢，不被外力吹走，所需的磁通量见表1。

根据表1强磁风分离分选机磁辊磁通量选择大于8000GS。

（2）强磁风分离分选机的结构原理。

强磁风分离分选机结构组成：一根200°磁区永磁强磁辊、一套无级变速传动装置（电机2.2kW）、二套气刀装置等。

结构示意如下图：

3 钢渣磁选粉深度提纯生产线试制研究

3.1 工艺流程

钢渣磁选粉提取铁精粉的工艺是采用强永磁风分离分选的工艺技术，也就是在干粉状态下利用强永磁磁选机，将弱磁性三氧化二铁（Fe2O3）利用强永磁磁辊的磁场吸住，利用钢渣磁选粉在磁表面运动翻滚时产生磁分散，利用无油无水干燥的压缩空气喷吹，使得非磁性氧化物与三氧化二铁（Fe2O3）分离，随后将吹起的粉尘利用抽风装置将粉尘和气体抽走，而被吸在磁辊表面的三氧化二铁（Fe2O3）随辊皮旋转被带到铁粉（铁精粉）落料区，达到选矿目的，得到再生铁精粉。

强磁风分离分选工艺的流程如下图2：

3.2 设备组成

强磁风分离分选工艺的设备组成：磁选铁粉料仓、粉料螺旋输送机、强磁风分离分选机、二套气粉分离装置、二台风机、成品储料仓、尾粉储料仓、二套储气灌（0.5～1M3）、二套气刀及气压控制装置、输送管道、二台空压机、操作控制台等。设备清单见表2。

强磁风分离试验分选线的用电量：粉料螺旋输送机2.2kW、强磁风分离分选机3kW、空压机7.5kW×2=15kW、风机7.5kW×2=15kW、出料螺旋机2.2kW×2=4.4kW，总装机用电量为39.6kW。

整个工艺生产线设计密封，二套气粉分离装置采用脉冲式滤芯固气分离器，过滤滤材选用小于1μm滤孔的复合塑料滤芯，尾气粉尘排放≤30mg/m3，解决生产线的跑、冒、滴、漏。

强磁风分离试验分选线的占地面积约40～50m2。

3.3 钢渣磁选粉提取铁精粉试制生产线试验情况

我们采用强永磁滚筒和压缩空气，对钢渣磁选粉进行强磁风分离的试验。通过现场两次试验，分离试验结果如表3：

试验结论：（1）从表3化学成分中得知，钢渣磁

（上接第21页）

选粉通过强磁风分离后，全铁含铁量从36.1%提高到66.7%～72.89%，完全达到铁精粉国家标准。

（2）钢渣磁选粉分选收得率为45%～63%。

4 钢渣磁选粉提纯产品应用领域

钢渣磁选粉经风力强磁分选后，得到铁精粉和尾渣微粉两种产品。

4.1 铁精粉的应用

（1）钢渣磁选粉磁分选后，铁粉含铁量大于64%，其直接用来生产氧化球团供转炉用作冷却剂和助熔剂

使用。

（2）铁精粉产品的拓展应用：可作为氧化铁颜料原料的研究；可作为磁性材料原料的研究；可作为冶金粉末羰基铁粉原料的研究；可作为还原铁原料的研究。

4.2 尾渣微粉的应用

（1）尾渣直供水泥厂，作为生料或水泥混合材使用；（2）尾渣用于制砖厂制砖原料。

作者简介：胡治春（1977—），男，湖北仙桃人，中冶宝钢技术服务有限公司高级工程师，研究方向：冶金渣处理及综合利用。