钢铁厂除尘灰矿相组成及压球性能试验研究

2.27
低生产成本，提高企业的竞争力，还可以保护环境，
促进钢铁制造业实现绿色化和可持续发展。
转底炉工艺是目前比较受关注的用于处理各
钢厂含锌铁粉尘的直接还原工艺的典型代表，能有
效利用尘泥中的 Fe、C 和 CaO 等物质生产金属化球
团，具有较好的处理效果［4-6］。本文对钢铁厂内部
高炉布袋灰、炼钢 LT 灰、炼钢除尘灰和 CDQ 粉 4 种
相似，也是特细颗粒。炼钢除尘灰大部分粒度＞
1.4 mm，主要是因为该除尘灰中含有大量水分，且
成分中含有近 20% 的 CaO，吸水后生成 Ca（OH）2，
使颗粒相互粘结，外观上呈块状。CDQ 粉近一半的
比例＜0.075 mm，
其主要成分为 C，
与无烟煤粉表现
出较为一致的特性。
3 矿相分析
为确定各种原料的化合物组成及微观形貌，对
5.72
0.82
0.33
10.5
10.71 19.46 5.52
2.30
36.6
炼钢 LT 灰 59.42 23.81 0.29
炼钢除尘灰 24.85 7.87
CDQ 粉
2.2
1.00
1.73
75.00
4.0
粒度组成
粒度是影响造球性能的重要指标之一，因此对
试验原料进行了粒度分析，
分析结果如表 2 所示。
表2
尘、石灰粉尘等。这些粉尘通过除尘设施收集后，
选择合理的工艺进行回收利用不仅可节约资源，降
原料化学成分 %
原料
粒度组成 %
粒度/mm
＜0.075 0.075～0.15 0.15～0.60 0.60～1 1～1.4 ＞1.4
高炉布袋灰 22.90
16.01
11.90
8.30
1.58 39.32
炼钢 LT 灰
盐形态存在，由于提供的炼钢除尘灰含有大量水
分，在 XRD 分析中发现明显的 Ca（OH）2 特征峰。
CDQ 粉主要以 C 为主，
其 XRD 特征峰表现出明显的
非晶形态。
a 高炉布袋灰
40
强度
b 炼钢 LT 灰
Fe2O3
3CaO·Al2O3
ZnFe2O4
C
50
30
20
10
0
10
40
2θ（
/ °）
70
100
为研究对象。由于除尘灰成分随炉料结构、炉况等
条件而变化，成分波动较大，对所选样品进行化学
收稿日期：
2019-08-15
作者简介：刘文杰，男，1973 年生，1992 年毕业于鞍山钢铁学校钢铁
冶金专业。现为莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼铁厂工程师，
从事炼铁工艺管理工作。
FeO
C
0.78
2.50
12.0
球团；
转底炉
中图分类号
号：
X757
文献标识码：
A
文章编号：
1004-4620（2019）06-0041-03
成分分析，
分析结果如表 1 所示。
1 前 言
表1
现代钢铁厂生产过程（如焦化、烧结、高炉冶
炼、转炉冶炼等）均产生大量粉尘，产生量一般为钢
产量的 8%～12%
。而这类粉尘是钢铁生产流程
［1-2］
中品种最多、成分最复杂的一类固体废弃物，并且
a 高炉布袋灰
Fe2O·
3 Fe3O4
CaO·SiO2
100
80
强度
c 炼钢除尘灰
60
40
0
10
2θ（
/ °）
70
100
强度
对 C/O 分别为 0.9、1.0、1.1 这 3 种进行配料方案进行
研究。同时，试验对 3 种粘结剂也进行了对比试验
固废进行了化学成分分析和粒度组成检测。同时，
利用 XRD 分析对除尘灰进行了矿物组成分析，利
用 SEM 分析对除尘灰的显微结构进行了解析，并通
过压制成球方式研究钢铁厂除尘灰成球性能，为转
底炉处理钢铁尘泥配料优化改进提供参考。
2 试验原料
2.1
化学成分
试验根据生产厂粉尘产出及转底炉生产情况，
选择高炉布袋灰、炼钢 LT 灰、炼钢除尘灰和 CDQ 粉
摘
要：以转底炉处理冶金粉尘工艺为背景，对钢铁厂高炉布袋灰、炼钢 LT 灰、炼钢除尘灰和 CDQ 粉等原料进行了 XRD 和
SEM 分析，获得 4 种原料的矿物组成及微观形貌。同时，选用 3 种粘结剂对不同碳氧比配料方案下压球性能进行了比较分
析，
为转底炉处理除尘灰提供合理配料方案。
关键词：冶金粉尘；
压球；
原料进行了 XRD（X 射线衍射）分析和 SEM（扫描电
41
2019 年 12 月
山 东 冶 金
镜）分析。
3.1 XRD 分析
第 41 卷
状聚合，特别是絮状表面，在外力的作用下球状颗
粒发生形变，接触面剧增，絮状相互交织，表现出较
XRD 分析结果如图 1 所示。高炉布袋灰成分
强的粘结力，这也是后续试验中原料表现出良好的
富含 Fe、CaO、MgO、C 等宝贵资源，部分还含有 Zn、
K、Na 等元素［3］。这些粉尘主要有含铁粉尘和非含
铁粉尘两类，含铁粉尘包括烧结粉尘、高炉粉尘、高
炉瓦斯泥、转炉粉尘、转炉尘泥等；非含铁粉尘如煤
原料
TFe
SiO2
CaO
MgO Al2O3 H2O
高炉布袋灰 34.00 6.50 19.00 4.75
17.64
49.63
22.15
10.04
0.27
炼钢除尘灰
8.20
9.41
13.71
13.16
1.72 53.81
CDQ 粉
49.08
28.00
18.85
3.47
0.15
0.27
0.45
高 炉 布 袋 灰 中 ＜0.075 mm 的 比 例 仅 为
22.90%，＞1.4 mm 的比例达到 39.32%，这主要是布
袋灰吸水后细小颗粒相互粘结所致。一般情况下，
高炉烟尘经重力除尘或旋风除尘后，再经布袋捕集
获得布袋除尘灰。该除尘灰初期粒度均＜0.075
mm，经运输、放置后吸水，细小颗粒相互粘结，在外
观上形成大颗粒，但其粒度本质仍为特细颗粒。炼
钢 LT 灰中＜0.075 mm 的比例仅为 17.64%，大部分
粒度在 0.075～0.15 mm，其粒度本质与高炉布袋灰
山
第 41 卷 第 6 期
2019 年 12 月
东
冶
金
Vol.41 No.6
allurgy



试验研究

钢铁厂除尘灰矿相组成及压球性能试验研究
刘 文 杰
（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司 炼铁厂，
山东 莱芜 271104）
最为复杂，其铁氧化物主要以赤铁矿为主，Zn 以
压球性能的原因，因此 4 种原料不适合圆盘造球，
ZnFe2O4 形态存在，同时存在高熔点的铝酸钙杂质
而更适合借助外力的压球方式造球。
相。炼钢 LT 灰成分相对简单，其铁氧化物以磁铁
矿和赤铁矿存在，杂质相主要为硅酸钙相；炼钢除
尘灰中铁主要以赤铁矿为主，其他杂质相多以硅酸