上海巍立路橋設(shè)備有限公
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閱讀：613發(fā)布時間：2015-4-7
國家“十二五"發(fā)展規(guī)劃明確指出，要加快資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加強礦產(chǎn)資源綜合利用，鼓勵產(chǎn)業(yè)廢物循環(huán)利用，*再生資源回收體系和垃圾分類回收制度， 推進資源再生利用產(chǎn)業(yè)化。開發(fā)應(yīng)用源頭、循環(huán)利用、再制造、*和產(chǎn)業(yè)鏈接技術(shù)，推廣循環(huán)經(jīng)濟典型模式。鋼渣的綜合利用，成為鋼鐵企業(yè)乃至全社會的重要 課題之一，找到合適的加工工藝處理鋼渣，尤其是鋼渣的細碎問題是亟需解決的重大技術(shù)難題。
1 鋼渣綜合循環(huán)利用現(xiàn)狀
1.1 鋼渣性質(zhì)
鋼渣是煉鋼過程排出的熔渣。鋼渣主要是由金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料和補爐材料、金屬爐料帶入的雜質(zhì)和為調(diào)整鋼渣性質(zhì)而特意加 入的造渣材料（如：石灰石、白云石、鐵礦石、硅石等）等形成。鋼渣基本呈黑灰色，外觀類似結(jié)塊的水泥熟料， 其中夾帶一些鐵粒，硬度大，密度為2 800 ~3 500 kg/m3。鋼渣的主要化學(xué)成分有：CaO，SiO2，Al2O3，F(xiàn)eO，F(xiàn)e2O3，MgO，MnO，P2O5，f-CaO，有的還含有 V2O5，TiO2 等，成分有較大范圍的波動。鋼渣的特點是鐵的氧化物以FeO 和Fe2O3 形式存在，且大多以FeO 為主，總量在27%以下。鋼渣中一般均含有P2O5，其在鋼渣礦物形成中起重要作用，首先，它和CaO，SiO2 生成活性較差的納蓋斯密特石阻礙了硅酸三鈣的生產(chǎn)，另外，磷的存在也會使硅酸三鈣分解，降低鋼渣的活性。
1.2 鋼渣綜合循環(huán)利用及國內(nèi)鋼渣破碎工藝
設(shè)備現(xiàn)狀隨著鋼渣處理及利用技術(shù)的發(fā)展，人們越來越充分地利用渣中有益成分，不再停留在zui原始的填海和筑路等用途上，也不再僅僅以回收鐵為目標(biāo)，而是在回 收鐵的同時，將尾渣在鋼渣水泥、冶金原料、混凝土、鋼渣磷肥、水處理、建筑涂料等不同途徑獲得應(yīng)用。由于鋼渣中含有和水泥相類似的C2S、C3S 及鐵鋁酸鹽等活性礦物，具有水硬膠凝性，故可作為生產(chǎn)無熟料水泥或少熟料水泥的原料，也可作水泥摻和料；鋼渣可用作冶煉熔劑，回收渣中的鈣、鎂、錳、釩、 鐵的氧化物和稀有元素等有效成分；利用鋼渣粉作為混凝土摻合料，能取代20%~50%的普通硅酸鹽水泥，還能提高混凝土的性能，增強混凝土的抗氣體滲透能 力、抗氯離子滲透能力和抗碳化能力，并使混凝土的強度得到提高，延長混凝土的使用壽命；含磷高的鋼渣可以生產(chǎn)鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥；由于鋼渣具有一定的堿性 和較大的比表面積，因此可考慮用于吸附處理廢水及建筑材料等多種用途。
將尾渣在以上不同途徑應(yīng)用的前提是需要將尾渣中鐵的含量控制在較低的水平，同時其粒度、粒形需要滿足不同行業(yè)的需求?？傮w上講鋼渣破碎到粒度越小粒形越好，使用價值越高，應(yīng)用的范圍就越廣。正因如此，鋼渣的細碎工藝及設(shè)備的研究顯得尤為重要。
鋼渣細碎加工設(shè)備目前主要有錘式破碎機、沖擊式破碎機和慣性圓錐破碎機。前兩者的工作原理類似，是通過物料流經(jīng)加速發(fā)射后物料與物料、物料與錘頭或反擊板 相互撞擊完成破碎的設(shè)備。但它們加工鋼渣產(chǎn)品的粒度不夠細且不夠均勻，若要求得到較細粒度時，則循環(huán)量較大、效率低；在鋼渣中有大塊度鋼鐵進入時會發(fā)生 “過鐵"的問題；易損件壽命短、更換頻繁，運營費用高。慣性圓錐破碎機具有一定的“過鐵保護"功能，但物料中鐵較多時，或者有塊度較大的鐵進入時，設(shè)備可 能會發(fā)生損壞。它的加工產(chǎn)品的粒度雖然能達到工藝要求但使用它時一次性投資大，更換易損件和維修較困難。傳統(tǒng)鋼渣破碎加工流程如圖1 所示，一般是經(jīng)過粗碎、中碎、細碎而且是閉路循環(huán)破碎，再經(jīng)過多道磁性篩分，將金屬回收，尾渣堆積或再加工處理回收。現(xiàn)有的加工工藝及設(shè)備主要有以下問題 需要解決。（1） 出現(xiàn)大塊鐵時，設(shè)備會出現(xiàn)“卡鐵"的現(xiàn)象，無法保證設(shè)備的連續(xù)正常運轉(zhuǎn)，甚至是發(fā)生損壞。（2） 細碎設(shè)備的破碎比小，一次性加工粒度不夠細，如果直接進入后面的磨礦分選流程能耗太大，甚至超過鋼渣產(chǎn)品本身價值。而要得到細粒度鋼渣，往往需要復(fù)雜的閉 路循環(huán)處理工藝，循環(huán)量大，流程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。如圖1 所示，傳統(tǒng)鋼渣加工工藝均采用三段甚至四段閉路破碎磁選，通過一段或者兩段顎式破碎機粗破后，再有兩段圓錐破碎機或者立式?jīng)_擊破碎機閉路破碎之10～15 mm，磁選出磁性鐵后球磨。（3）鐵回收率不高，尾渣中含鐵較高，造成資源的浪費，限制了尾渣使用范圍，降低了尾渣的價值。（4） 易損件消耗快，運營成本高。
2 鋼渣細碎工藝
鋼渣抗壓強度為169～306MPa，莫氏硬度為5～7，質(zhì)地堅硬難破碎，較難磨碎。因為鋼渣比較致密、硬度高，結(jié)構(gòu)特殊，是鐵和渣的結(jié)合體，有的顆粒是 渣包鐵，有的顆粒是鐵包渣，甚至有粒度比較大的鐵塊，普通破碎機都會出現(xiàn)“卡鐵"現(xiàn)象，處理不及時都會出現(xiàn)損壞設(shè)備的情況，而水泥、冶金配料等應(yīng)用需要的 zui大粒度在10 mm 以下的尾渣，顎式破碎機預(yù)處理鋼渣流程只能將它破碎到40~60 mm，倘若這種粒度的尾渣為了后續(xù)利用而直接進入球磨機加工，必然效率很低和浪費很多能量，從而額外生產(chǎn)成本大大增加，甚至超過鋼渣利用所帶來的附加值。 因此，鋼渣的加工處理技術(shù)缺陷成為了制約鋼渣綜合利用發(fā)展的瓶頸，而zui主要的難題就是它的細碎問題。
圖1傳統(tǒng)鋼渣破碎加工流程圖
研究和實現(xiàn)鋼渣渣鐵解離工藝主要是為了解決鋼渣難以加工或加工成本高的問題。鋼渣渣鐵解離工藝主要目的之一是回收其中的金屬，其二是綜合利用尾 渣。在水泥和建材等行業(yè)發(fā)達的地區(qū)，尾渣可以地實現(xiàn)綜合利用，但在水泥和建材等行業(yè)不發(fā)達的地區(qū)，尾渣僅有少量用作冶金熔劑使用，而大部分只能用 于工程回填等用途。為此，對于可以充分利用的尾渣，要求具有較細的粒度，鋼渣渣鐵解離細碎工藝Ⅰ如圖2 所示。對于無法利用的尾渣，為降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，需要在中碎之后進行拋尾工作，僅讓含鐵量高的部分鋼渣進入后續(xù)工序，鋼渣渣鐵解離細碎工藝 Ⅱ如圖3 所示。
圖2 鋼渣渣鐵解離細碎工藝Ⅰ流程圖
鋼渣由普通顎式破碎機處理后，經(jīng)磁選除去大塊金屬鐵后進入WL復(fù)合圓錐破碎機，復(fù)合圓錐破碎機由于原理及結(jié)構(gòu)的*性，對鋼渣進行沖擊擠壓破碎，破碎 的粒度較細，將渣、鐵分離。再通過磁選將鐵回收，尾礦中的含鐵量大為降低，在保證鐵回收品位的前提下，極大程度地提高了鐵的回收率，減少了后續(xù)磨礦處理的 循環(huán)量，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。
WL復(fù)合圓錐破碎機用于鋼渣細碎
經(jīng)圓錐破細碎后的鋼渣
本工藝的特點如下：（1）選用了鋼渣渣鐵解離細碎設(shè)備WL復(fù)合圓錐破碎機， 兩段開路破碎鋼渣，使工藝流程得到簡化，減少輔助振動篩、皮帶等設(shè)備臺數(shù)，方便現(xiàn)場布局，及節(jié)約設(shè)備和基建投資；（2）產(chǎn)品粒度細，產(chǎn)品粒度為國外新型鋼 渣處理工藝的1/2，實現(xiàn)了渣鐵的充分解離，大大提高了鋼渣中鐵的回收率；（3）應(yīng)用了關(guān)鍵細碎設(shè)備后，*解決了工藝因頻繁“過鐵"導(dǎo)致設(shè)備損壞的問 題，有優(yōu)良的“過鐵保護"性能，保證了流程的順利進行；（4）由于采用了“選擇性破碎"和“料層粉碎"原理，較少了設(shè)備磨損。
圖3 鋼渣渣鐵解離細碎工藝Ⅱ流程圖
3 鋼渣渣鐵解離細碎工藝的關(guān)鍵設(shè)備
3 種鋼渣渣鐵解離細碎工藝生產(chǎn)線配置如表2，其中中碎段為普通顎式破碎機，細碎段為WL復(fù)合圓錐破碎機。WL復(fù)合圓錐破碎機的 結(jié)構(gòu)簡圖如圖4 所示，WL復(fù)合圓錐破碎機工作時，由電動機通過三角帶、大帶輪、傳動軸、小錐齒輪、大錐齒輪帶動偏心套旋轉(zhuǎn)，破碎圓錐軸心線在偏心軸套的迫動下做旋轉(zhuǎn) 擺動， 使得破碎壁表面時而靠近 又時而離開軋臼壁的表面，從而使物料在定錐與動錐組成的環(huán)形破碎腔內(nèi)不斷地受到?jīng)_擊、擠壓和彎曲而破碎。經(jīng)過多次擠壓、沖擊和彎曲后，物料破碎至要求粒 度，經(jīng)下部排出。
| 系統(tǒng)型號 | 處理量（t/h） | 中碎段 | 細碎段 | |||||
| 顎式破碎機 | 裝機功率/kW | 進料粒度/mm | 主體設(shè)備 | 裝機功率/kW | 給料粒度/mm | 產(chǎn)品粒度/mm | ||
| Ⅰ | 15~20 | 250×1000 | 30 | <210 | WLF600 | 55 | <72 | <6 |
| Ⅱ | 40~55 | 400×600 | 30 | <350 | WLF1000 | 110 | <80 | <8 |
| Ⅲ | 65~90 | 600×900 | 55 | <480 | WLF1160 | 132 | <90 | <10 |
表2 主體破碎設(shè)備配置表
鋼渣是“渣"和“鐵"的熔融結(jié)合體，渣與鐵的硬度、延展性及耐磨度等都存在極大的差異，特別是其中存在塊度較大的鐵，用普通破碎機不僅將鋼渣破碎到較細的 粒度存在很大困難，而且還會時常發(fā)生“卡鐵"現(xiàn)象，甚至是引起設(shè)備故障。而復(fù)合圓錐破碎機破碎力大且具有液壓清腔裝置，當(dāng)出現(xiàn)大塊鐵時能液壓調(diào)整將鐵 塊排出，不會引起設(shè)備故障，保證了設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。而且復(fù)合圓錐破碎機應(yīng)用了選擇性破碎和料層粉碎原理，鋼渣在設(shè)備中是擠滿狀態(tài)，物料顆粒在負(fù)荷作用 下，主要是沿晶體間的區(qū)域破壞而不破壞晶體本身，硬度大的物料將硬度小的物料擠壓破碎，鋼渣在其中經(jīng)過十幾次振動沖擊破碎，被破碎到很細的粒度，實現(xiàn)了渣 與鐵的充分解離。
圖4 復(fù)合圓錐破碎機的結(jié)構(gòu)簡圖
在充分調(diào)研了鋼渣性質(zhì)、國內(nèi)外鋼渣處理工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上，本鋼渣渣鐵解離細碎工藝，克服了以往鋼渣處理工藝流程復(fù)雜、粒度粗、鋼渣中鐵的回收率不 高、投資大等缺點，具有流程簡單、破碎粒度細、基本實現(xiàn)渣鐵解離等優(yōu)點。開發(fā)的復(fù)合圓錐破碎機設(shè)備，具有破碎比大、破碎粒度細且均勻、較好的“過 鐵保護"性能，現(xiàn)場應(yīng)用各項性能指標(biāo)均為優(yōu)良，是理想的鋼渣細碎設(shè)備
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