利用炼钢除尘灰制备XG型复合造渣剂的成型试验研究

徐茂炎， 胡志豪， 陈 超， 黄天翔

(钢城集团凉山瑞海实业有限公司，四川 西昌 615032)

1 前言

炼钢转炉吹炼过程中会产生大量的高温废弃烟气，这些烟气经干法除尘，可收集到大量的炼钢除尘灰。这些除尘灰具有含铁量高的特点，属于优质二次资源。经统计，西昌钢钒公司炼钢厂每年产生炼钢除尘灰约3万吨/年[1]，西昌钢钒公司委托钢城集团凉山瑞海实业有限公司将其加工成XG型复合造渣剂产品，返回转炉炼钢造渣实现炼钢除尘灰的“零排放”和二次资源循环利用。

2 研究内容

2.1 原料及产品指标要求

XG型复合造渣剂的主要原材料为炼钢除尘灰(提供TFe)、石英砂(提供SiO2)、锰矿粉(提供MnO)，西昌钢钒公司给出了XG型复合造渣剂的原料主要成分[2]以及产品指标要求，产品指标要求如表1所示。

表1 XG型复合造渣剂产品指标要求(%)

2.2 原料压缩比检测

原料压缩比是指一定堆积体积的原料在一定的压力下体积收缩的比例大小。通常最基本的液压压球机压力在0～30 MPa，现压力分别取10、20和30 MPa进行压缩比检测试验，检测结果如表2所示。

根据实际生产经验，采用普通中压压球机进行压球的生产工艺，原材料压缩比≥5%就能满足生产需求。从表2中的数据可以得出，用于生产XG型复合造渣剂的3种原材料在10 MPa的压力下，压缩比均超过了5%，能够满足冷压球团的生产工艺需求。

表2 原料压缩比检测结果

2.3 球团成型粘结剂的研究

2.3.1 球团成型粘结剂的选型

冷压球团工艺中，成型用的粘结剂是最关键的因素，它关系到球团初始成球率以及球团后期强度。目前，冶金行业球团成型粘结剂主要有无机粘结剂和有机粘结剂[3]两大类。结合XG型复合造渣剂生产工艺实际以及成本等，项目课题组决定选取羟丙基纤维素和玉米糊精这两种有机粘结剂进行对比试验。根据粘结剂生产厂家的建议，羟丙基纤维素的添加量为1.0%，玉米糊精的添加量为1.5%，对比试验结果如表3所示。

表3 羟丙基纤维素和玉米糊精实验效果对比

在此添加量的基础上，经测算两种粘结剂综合成本相当。从表3中的数据可以看出，加水量在7%条件下，两种粘结剂基本能够满足XG型复合造渣剂产品的生产需要，但是羟丙基纤维素的初始成球率比玉米糊精的高10.5%，初始球团强度比玉米糊精的高0.4 MPa，1周后球团强度比玉米糊精的低0.2 MPa。下面对在加水量7%情况下的两种粘结剂对球团强度提升速度的影响进行对比，对比结果如图1所示。从图1中对比可以看出，羟丙基纤维素作为粘结剂球团强度提升速度明显比玉米糊精快，在自然晾晒工艺中，羟丙基纤维能够明显发挥其优势。综合以上试验及分析，项目课题组决定选用羟丙基纤维素作为XG型复合造渣剂的成型粘结剂，添加量控制在1.0%，搅拌加水量控制在7%。

图1 两种粘结剂球团强度提升对比图

2.3.2 快干型球团成型粘结剂的开发研究

由于XG型复合造渣剂产品对水分含量、后期强度有一定的要求，所以在XG型复合造渣剂成型过程中只通过粘结剂去满足其初始成球率、初始强度是远远不够的，还需要对羟丙基纤维素进行改型研究，使其既能满足初始成球率、初始强度的要求，又能使XG型复合造渣剂快速干燥硬化，满足后期强度、水分的要求。

在满足羟丙基纤维素1.0%的添加量的基础上，项目课题组依据实际工艺情况向粘结剂中加入一定量的纯碱和干燥发热剂，通过试验优选了两种干燥发热剂分别是干燥发热剂A和B。试验用粘结剂配方如表4所示。

表4 试验用粘结剂配方

根据表4中的配方，对5种粘结剂进行应用试验，其试验结果如表5所示。

表5 快干型球团成型粘结剂的试验结果

从表5的试验基本情况来看，这5种粘结剂全部能够满足生产需要，但是研发这种环保型快干粘结剂的主要目的是保证球团快速干燥，因此课题组还需要对这5种粘结剂使得球团干燥的速度进行考察，对比结果如图2所示。

图2 干燥速率试验结果对比图

从图2的试验结果中可以看出，2#试验粘结剂的球团干燥速率明显比其他4种粘结剂快，在自然晾晒54 h左右时，球团水分含量基本能够达到4.5%以下，因此项目课题组选用2#粘结剂作为生产XG型复合造渣剂用的成型粘结剂。

3 试验结果及结论

项目课题组根据前期的理论及实际研究，开展了多轮工业试验，共试生产了XG型复合造渣剂600 t，其成球率高达95%以上，随机抽取4个样进行化学检测，检测结果如表6所示。

表6 XG型复合造渣剂试生产产品检测值(%)

从表6数据可以看出，所有取样化学检测指标均合格。在西昌钢钒公司炼钢厂1#、2#转炉上进行了造渣试验，结果表明XG型复合造渣剂具有较好的造渣效果[4]，试验成功。