钢渣微粉生产的关键技术及工艺路线20150113

2、钢渣磁性可选性研究
钢渣不同粒度磁选性能及RO 相的磁力分选性分析
图2-1 钢渣比磁化率与粒度关系
对粒度较细的钢渣比磁化率，个别粒度小于0.1mm的钢渣样品显示逆磁性 质。分析原因为强磁性铁质对钢渣的比磁化率影响显著，所以在磁性较弱的钢 渣中，只要混有较少的强磁性铁质，钢渣总体测试，也会体现出较强的顺磁性 。小于0.1mm的钢渣体现为弱磁性甚至逆磁的现象，基本可以判断细钢渣粉中 含有较少的强磁性物质（主要为单质铁）。粒度较大的钢渣，磁性较强，铁质 与以二氧化硅、氧化钙为主的渣相磁性质差异较大，磁选回收性能较好。钢渣 预磨粉的筛式磁选也证明了这一点。 经进一步测定RO相比磁化率为：（0.6～4.6）X10^-5 m^3/kg，属于中磁 性矿物，采用中等磁场磁选设备从原理上即可实现分离。
2.2新型磁选设备的研制
为解彻底决钢渣选别过程中遇到物料分散困难、分选效率低、处理 量小等技术难题，结合干法钢渣磁选难题与解决思路，采用逆向思维， 研制了一种外置磁系，内部轴向运输入选物料的磁选设备，即筛式永磁 磁选机（简称GSC）。 通过永磁磁系设计及工艺研究，研制出各磁场强度可调、物料流 向径向上阶梯分布的“筛式”永磁磁选机，实现钢渣预粉磨解离后， 铁质资源的高效、高品位回收。
尾渣
铁精粉
总结：通过以上试验及数据分析，向心磁系筛式磁选机取代两台传统 筒式磁选机后，使钢渣铁精粉的品位提高了1.41％，钢渣中金属铁的回收 率提高了4.37％；尾渣中铁品位降低2.12％，取得了与传统磁选机相比， 较理想的磁选效果。可见新型筛式磁选机可以实现进一步控制钢渣粉跑尾 率的同时，还可以提高选别铁精粉的品位，成果显著。
序号 1
MFe 15.92
Fe2O3 30.72
ＴFe 33.61
产率％ 100
金属回收率％ 100
备注 预磨粉（磁性渣） 尾渣
2
3
2.32
41.7
23.7
35
18.3
54.2
57.36
42.64
31.23
68.77
铁精粉
4.2采用筛式磁选机代替两级磁选后产生的铁精粉、尾渣试验：
采用一级筛式磁选机代替两台筒式磁选机，磁选后铁精粉与尾渣品位如下：
表2-3 钢渣矿相维氏硬度表 矿 试样 S1 S2 参数 HV HV RO 728 670 f-CaO Alite 505 450 相 Belit 389 300 C4AF 680 520
钢渣经筛分，测定筛上、筛下RO相的含量与原钢渣RO相含量的153%和 71%，筛上筛下RO相含量的比值为2.2，因此钢渣粉磨过程中RO相选择性 的富集在粗粉中。RO相硬度大被磨细的程度小富积在粗粉中，而伴生物或 活性矿物更多的富积进入细粉中。
4、 RO相的解离特征
RO相在＜55цm粒径 范围内，RO相解离度 保持稳定，继续粉磨不 会产生更显著的解离效 果。这也与钢渣RO相 在钢渣平均粒径分布相 对应。 根据以上分析，结合 钢渣微粉生产实际情况 ，建议325目筛下约占 40%左右，为较合理的 控制指标。
第三届冶金渣综合利用技术专题研讨会材料
钢渣微粉生产关键技术 及工艺线路研究
济南新润冶金工程技术有限公司 王玉楼 济南大学 材料学院 刘福田 山东省建材设计研究院 靳志刚 陈艳生
汇报提纲
1 2
一、钢渣预磨粉除铁技术的实践
二、钢渣微粉中惰性矿物的分选研究 三、钢渣微粉细粉磨的研究与RO相分选设 备的应用与开发
表1-2筛式磁选机代替筒式磁选机选别技术指标表
序号 1 2 4 Mfe 15.92 ２.01 43.6 Fe2O3 30.72 20.7 33.3 ＴFe 33.61 16.18 55.61 产率％ 100 55.80 44.20 金属回收率％ 100 26.86 73.14 备注 预磨粉（磁性渣）
二、 钢渣微粉中惰性矿物的分选研究
1、钢渣理化性能研究
(a)钢渣的岩相特征与矿物组成
(b)钢渣的显微结构
钢渣的主要矿物组成为三类：1、金属及金属的氧化物，主要有TeO、MgO、 CaO（统称为RO相）；2、硅酸盐类矿物（A矿、B矿）；3、铁铝酸盐矿物。
图2-2 反射光下观察的四种矿物显微形貌
图2-3透射光下观察的A矿显微形貌
这也进一步说明，钢渣磁性选别必须将磁性较强的铁质及部分铁质的氧化 物，提前分选出来（预磨选铁），才能进一步提纯弱磁性的RO相惰性物。这 也为钢渣采用预磨磁选+超细粉磨磁选工艺提供了理论依据。
2、ＲＯ相的重力选别性研究 (a)矿物硬度差异分选性
重力选别性主要取决于矿物粒度和密度的产差异，粒度与矿物的硬 度密切相关，从矿物的硬度及密度来分析钢渣RO相的重力选别性
1、预磨粉渣铁分离实践 根据多年的实践经验证明：磁性钢渣（铁品位为 30％以上的钢渣），粉磨到160目筛上筛下各50％左 右；非磁性钢渣粉（铁品位为20％左右），粉磨至 200目筛上筛下各50％左右时， 可以实现渣铁解离彻 底。根据经验处理转炉磁性渣建议采用开路粉磨工艺， 处理非磁性钢渣建议采用闭路粉磨工艺，电炉渣的处 理建议采用闭路粉磨工艺，这是由钢渣的易碎性、易 磨性的好坏来确定。
预粉磨为钢渣解离提供技术前提，粉磨解离好的钢 渣粉如何选别磁性铁就需要特别研究，传统的磁选、重 选都是以水作为分散介质，克服矿物的表面吸附力及磁 团聚力来实现的。目前选进的脉动高梯度磁选机、磁选 柱也是以水作为分散介质来完成的，重选的螺旋溜槽， 摇床也都是以水作为分散介质的。但是钢渣微粉的生产 都是在全“干”状态下实现，即“干磨干选”，这就需 要我们重点研究。
2、干法磁选技术的应用 干法磁选以空气为介质，利用矿物的磁性差异，将 磁性不同的物料在磁场中分选开来。目前常规的干法磁 选，工业上主要应用于强磁性物料的大块预选，在处理 细粒级物料时，由于空气的可压缩性，介质无法有效均 匀分散物料，分选效果欠佳。另外在处理弱磁性物料时， 受到磁场饱和度的限制，普通的强磁场磁选机无法将磁 性较弱的物料有效分离。
钢渣矿物定量分析
f-CaO 0.703 4.50 Alite 0.996 10.14 Belit 0.208 30.8 C4AF 14.31
S2
1.63 20.36
11.04
钢渣中RO相含量约为20.36—28.85%，水化活性矿物A矿、B矿、 C4AF相占总量的54.8%，即RO相含量约占钢渣活性矿物含量的一半。若 将钢渣中RO相分离出来，从本质上提高钢渣胶凝活性，将大幅提高钢渣 的应用价值。
100
21.65 78.35
预磨粉（磁性渣） 分级细渣
分级粗粉
通过以上数据分析，风力分级重选，在一定程度上实现铁粉的富集 效果，分级产生的细粉中金属铁低于2％，分级所产生的粗粉，由于减 少了细粉的表面团聚吸附作用，对后序的磁选作业，特别是克服逆磁性 细粉的磁团聚十分有利。
4.4 重磁选的工艺确定
将风力重选后的富矿粉与细粉，分别进入筛式磁选机，经过磁选后 产生的铁精粉与尾渣品位如下：
四、结论
3
4
一、钢渣预磨粉除铁技术的实践 经过多年的试验与实践，我们形成了“预粉磨＋ 细粉磨”经典的钢渣微粉生产工艺，预粉磨实现渣与 铁的解离，细粉磨实现了惰性矿相（主要为Te、Mg、 Mn的氧化物共溶体，即RO相）的解离，先进的风磁 相结合的分选技术，提升了钢微粉最终品质。其中预 粉磨工序与细粉磨工艺可以结合钢渣的原料（转炉渣、 电炉渣，磁性与非磁性渣等）的性质，采用辊压机＋ 球磨机、球磨机＋球磨机、棒磨机＋立磨等组合的方 式，以保证钢渣的铁质解离与微粉的最终产品质量。
（2）干法磁选的效率偏低：干法磁选以空气为介质，由于试验磁选 机的磁系为开放磁系，空气介质难以对物料的分散和分离起到较大的促 进作用。非磁性物料在磁性物中的夹杂现象严重。单次分选增加磁场翻 转次数，和多级分选是保证实验效果的有效途径。
（3）干法磁选处理量难以提高：由于干法磁选的效率偏低，为了提 高磁选的效果，试验中一般采用减少给料量的方法来保证给料层足够薄， 从而达到提高分选效果的目的。因此干法磁选的处理量严重受限。
3、筛式磁选在钢渣预磨粉磁选中的试验及应用
筛式机使用现场图片
筛式机磁选腔螺旋结构图片
干法筛式磁选机最大特点:
1、采用外置式向心开放磁系设计，磁系设计分为初选区、精选区， 并通过调节内筒转速，方便调节初选与精选区的分选面积比例，充分控 制精矿品位与跑尾品位。 2、轴向上采用长磁程，分阶梯布置（筛选原理），将不同磁性的 矿物，分阶段筛选出来，充分解决了精矿粉的夹杂问题。
2.1干法磁选存在的问题与解决思路
（1）细粒级物料的粘附问题：干法磨矿过程中，容易出现细粒度物 料团聚现象（相互粘附）。因此矿物颗粒之间无法实现有效分离，严重影 响磁选的分选效果。在实验室试验过程中发现，磨选前对其进行干燥处理， 能有效解决打团现象。在分选过程和物料在磁场区域的运输过程中，促使 物料均匀松散和分散，是矿物有效分离的必要条件。强化作用在入选颗粒 上磁力与其他机械力的竞争，将有助于增强不同磁性颗粒的受力差异，同 时借助磁场方向的翻转促进物料层的松散。
序号 1
Mfe 15.92
Fe2O3 30.72
ＴFe 33.61
产率％ 100
金属回收率％ 100
备注 预磨粉（磁性渣） 尾渣
2 3
0.08 55.26
20.65 34.5
14.52 64.58
61.87 38.13
26.73 73.27
铁精粉
通过“风力重选＋筛式磁选”分别磁选的工艺流程， 从工业化生产上实现铁精粉品位高达62％，完全满足冶 金行业对铁精粉的品质要求，特别是选别后尾渣中铁品 位低于15％，单质铁仅为0.08％，是细磨钢渣微粉的优 良原料。重磁选后Fe2O3仅为20.65％，该含量的铁质惰 性物质，在该工序环节（预磨磁选）很难一并进行分选， 其对钢渣微粉的活性指数会产生一定的影响，下节将重 点进行分析解决。
S2
粒度/μ m 化学式
RO相的平均粒径为31-45μm，其粒径比硅酸盐粒径小，比铁酸盐及fCaO粒径大，S1比S2钢渣中惰性物TeO/ MgO摩尔比高，均固溶少量的 MnO和CaO。
(c)钢渣中主要矿物含量的测定
用X射线衍射K值法、定量分析法测定钢渣各矿物比例如表2-2所示。
表2-2
试样 S1 参数 KIS 百分量 % KIS 百分量 % RO 2.46 28.85
3、物料通过内筒向心磁系，提供了选别精矿在径向上产生二十多 次的磁翻转（传统的磁选设备都为物料从上部进入磁场，在底部卸矿）， 充分消除夹杂脉石的现象，在磁翻转抛掉的弱磁性矿物，进入下一级磁 系再次选别，使最终排出的尾矿基本无磁性。
4、新型“筛”选机的应用
4.1预粉磨粉的多级磁选试验：
预磨粉采用传统的干法筒式磁选机，经过三级磁选后的尾渣及铁精粉的品位如下：
(b)矿物密度差异分选性
表2-4
RO 密度：g/cm3 4.42
钢渣矿相密度表
AB矿 3.19
根据重力场、离心场不同密度粒度的物料沉降原理，采用风力重 选是可以实现RO相的富积的，实际生产过程中，我们采用选粉分级 处理，粗粉与细粉中RO相的含量比值达到到6.4，工业化生产进一步 证明了RO相的重力分选性较好。
4.3 预粉磨后的重选试验：
根据金属铁与渣易磨性及容重的不同，利用选粉机对预磨粉进行分级，分 级后粗细粉品位如下表：
序号 Mfe Fe2O3 ＴFe 产率％ 金属回收率％ 备注
1
2 4
15.92
1.91 30.6
30.72
22.7 31.5
33.61
17.46 45.15
100
41.68 58.32
钢渣中矿物的特征和化学组成如2-1表：
表2-1
试样 S1 参数 粒度/μ m 化学式 RO 30-100(45) MgO1.20TeO 0.11MO.12C aO 15-80(31) MgO0.71TeO 0.19MO.04C aO
Leabharlann Baidu
钢渣矿物化学组成
f-CaO 8-30(12) CaO0.12 TeO 0.03MnO 6-20(8) CaO0.16 TeO 0.03MnO Alite 110-260(136) 2.72CaO SiO 0.02Al2O3 80-200(125) 2.61CaO SiO 0.04Al2O3 Belit 28-90(54) 2.00CaO SiO 0.04Al2O30.05T e2O3 20-81(43) 2.08CaO SiO 0.06Al2O3 C4AF phase 8-20(18) 6.87CaO Al2O3 2.15Te2O3 10-30(24) 5.02CaO Al2O31.30Te 2O3