篇二：高炉瓦斯泥综合利用评述
二次资源与环境工程专论
课 程 作 业
任 课 老 师：龚文琪 教授 博 士 研 究 生：张汉泉
单 位：资源与环境工程学院 专 业：矿物加工工程 学 号：10497104135q
2 0 0 5 年 5 月
高炉瓦斯泥综合利用评述
张汉泉
（武汉理工大学）
摘要：分析了高炉瓦斯泥的基本物理和化学特性，高炉瓦斯泥是含有大量的铁、锌、碳等有用元素，采用重选、磁选或浸出等选矿方法或建材成型技术，合理利用瓦斯泥，不仅可实现二次资源的综合利用，还能有效地保护环境，创造良好的经济效益和社会效益。
关键词：高炉瓦斯泥；综合利用；选矿
1、前言
高炉瓦斯泥是高炉冶炼过程中随着高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式除尘而得到产物。高炉炼铁过程中产生的微细炉尘经集尘、水洗等过程后会形成大量瓦斯泥。一般情况下这种瓦斯泥含铁含碳量各约占1/4～1/3，是很好的炼铁原料。
、
如能再回收利用，则可以节约部分煤炭资源[1][2]和铁矿资源，同时能够大量减少瓦斯泥运输、堆存等费用，以及避免弃置瓦斯泥而造成的严重环境污染，具有重要的经济意义和环保意义。对于转炉之瓦斯灰和瓦斯泥，可以通过直接高温烧结或添加粘结剂进行冷态粘结后作为炼铁原料得到再利用。但是对于高炉瓦斯泥，由于其有害杂质锌的含量较高(可高达1%或更高)、含铁品位低、粒度细，如直接送往烧结，将影响烧结矿的质量。因此，高炉瓦斯泥必须先进行脱泥处理，提高其含铁品位，才可以作为精矿粉得以再利用。近20年来，国外发展了一些高炉瓦斯灰和瓦斯泥脱锌回收利用的新技术[3]。我国也取得了不少成绩，如攀钢将高炉瓦斯泥分选，使其中的铁、碳、锌含量分别富集到45%、75%和10%以上，还有其他运用物理分离[4]或化学萃取[5]的方法分离瓦斯泥中的有价成分，运用高温还原法[6]脱除瓦斯泥中的锌，或选冶联合流程[7]综合利用瓦斯泥中的有价成分等等。然而，这些方法或者是由于只能部分回收瓦斯泥中的有价成分、或者是由于其回收设备投资成本高、操作与维修困难、能耗大、运行费用高，或者更由于存在二次污染等问题，没有得到广泛推广或目前已不太适合作为主要的高炉瓦斯泥脱锌回收之应用技术。因此，大部分钢铁企业将高炉瓦斯泥直接外送水泥厂作为生产水泥之原料添加剂[8]，或干脆进行弃置，从而造成了较大的资源浪费和环境污染。也有部分钢铁企业认识到了高炉瓦斯泥的巨大再利用价值，但苦于找不到合适的再利用技术，只好暂时将大量的瓦斯泥堆存起来等待技术的发展，占用土地，消耗堆储管理费用。本文简单介绍了对高炉瓦斯泥的综合利用的一些基本技术。
2、高炉瓦斯泥的选矿工艺矿物学特性 2.1矿物组成
高炉瓦斯泥主要由磁铁矿、赤铁矿、焦碳、铁酸钙及其它矿物组成，铁矿物以Fe3O4和Fe2O3为主，其它金属矿物多以氧化物形式存在。金属铁含量极少，仅有的金属铁珠镶嵌在渣相之中，呈独立的金属铁几乎没有；磁铁矿部分为独立相的颗粒状，大部分为烧结矿中玻璃质胶结的自形晶磁铁矿；赤铁矿多为原矿细小颗粒，粒径大小不等；焦炭以形状各异的颗粒存在，有粗粒镶嵌、细粒镶嵌、丝状等，各向同性较少见。铁物相分析结果见表1，铁矿物以磁性铁及赤褐铁矿为主，占有率为95.54%。
表1 武钢高炉瓦斯泥铁物相分析结果
物相 含量/% 占有率/%
磁性铁之铁
8.40 22.17
碳酸铁之铁 赤褐铁矿之铁 硫化铁之铁
1.40 3.69
27.80 73.37
0.20 0.53
难溶硅酸铁之铁
0.09 0.24
全铁 37.89 100.00
2.2 化学组成
部分高炉瓦斯泥的化学组成见表2。其全铁含量为38%以上，碳含量约为20%。均具有
回收价值。
表2 部分钢厂高炉瓦斯泥主要成分含量/%
成分 武钢 鞍钢 包钢 凌钢 邯钢
TFe 37.89
FeO 3.90
Fe2O3 39.71 46.88 53.26 - 43.28 -
SiO2 9.20 18.36 6.70 10.29 9.02 6.02
CaO 3.80 7.13 5.10 2.03 6.80 1.92
MgO 1.10 1.29 1.73 1.21 1.69 0.84
P - - 0.142 - 0.04 0.06
S 0.45 0.104 0.347 - 0.53 0.723
C 22.21 18.20 - 21.97 17.20 24.68
Al2O3 3～5 1.17 2.71 4.59 2.85 2.56
烧损 25.13 10.79 - - 7.44 28.19
42.22 11.50 45.45 10.56 39.43
- 5.66
38.95 11.07
新余钢铁 36.57
2.3粒度组成
对武钢高炉瓦斯泥的粒度组成进行了测定，测定结果表明，该样品粒度较细，-0.076mm量为89.86%，-0.031mm含量高达32.29%，+0.076mm粒级的全铁含量为9.54%，-0.076mm粒级的全铁含量为40.87%，见表3。
表3 武钢高炉瓦斯泥多粒度筛析结果
粒 级 /mm +0.125 -0.125+0.076 -0.076+0.056 -0.056+0.043 -0.043+0.031 -0.031+0.021 -0.021 合计
产 率 /% 9.42 9.99 8.86 14.26 23.08 13.04 21.35 100.00
铁品位 /% 15.28 24.03 60.69 50.00 38.68 39.58 34.91 37.89
分布率 /% 3.80 6.34 14.19 18.82 23.56 13.62 19.67 100.00
3、选矿方法在高炉瓦斯泥综合利用中的应用 3.1磁选方法
从铁矿物分析可知，武钢高炉瓦斯泥磁性铁矿物只占全铁的22.17%，弱磁性矿物比例大，采用单一磁选方法所得精矿品位为50～58%，不超过60%，随着场强从0.052T增高至0.40T，铁回收率从13.07%增加到67.61%，但磁精矿品位从58%下降至50%，因此，采用单一磁选方法，无法实现对瓦斯泥的综合利用。
邯钢瓦斯泥选矿车间设计生产工艺流程是：矿浆（污泥）先经ф1500×1500mm圆筒除渣筛（筛孔为0.452mm），筛下矿浆自流入第一段ф750×1800mm永磁磁选机，磁选机尾矿丢弃，其粗精矿产品自流进入第二段ф750×1800mm永磁磁选机。二段磁选尾矿矿丢弃，精矿产品自流到精矿砂泵池，用砂泵给入ф1600mm永磁磁力脱水槽，脱水槽溢流丢弃，其底流即最终精矿。产品给入GN-8筒型内滤式真空过滤机，过滤后的精矿粉用汽车运往邯钢烧结车间或中和料场。圆筒筛与一段、二段磁选机、脱水槽的尾矿混合后，给ф9m尾矿浓缩机浓缩和GN-8筒型内滤式真空过滤机过滤，尾矿粉用汽车外运到砖厂，作为制砖原料。
鞍钢矿山试验厂是由原有红铁矿浮选厂的3个ф2700×2100mm球磨机系列改扩建的。60年代先是拆掉1个系列，建成一个完整的小型选矿系统，以适应鞍钢红矿选矿工业试验
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的需要。其后，增加了浓缩、过滤设施，处理2、5、6、10和11高炉的污泥。过滤后的瓦斯泥（TFe>40%）直接送鞍钢烧结厂一烧车间烧结。80年代末期，针对瓦斯泥品位低，影响烧结、炼铁技术指标（高炉利用系数降低、焦比升高）的问题，试验厂对过滤车间进行了技术改造，增加了磁选设施。采用一段粗选、两段粗选的工艺流程，使处理后的瓦斯泥铁精矿品位达到了60%左右，而所产尾矿则打入试验厂原有尾矿输送泵站，送往鞍钢烧结厂尾矿
坝堆存。1991年实际处理瓦斯泥5.5万t，产精矿3万t，金属实际回收率为70%，铁品位60%。
3.2新余钢铁高炉瓦斯泥综合利用试验
高炉瓦斯泥为高温产物，所含铁矿物与天然铁矿物的表面性质存在较大差异，且细粒矿物在高温作用下胶结在一起，极易包裹脉石矿物，镜下鉴定及单体解离度测定结果均表明了这一点。胶结在一起的脉石与铁矿物难以用物理方法分离，这样给选矿带来了一定的困难，在影响精矿质量的同时，造成全铁回收率偏低。为获得较大的经济效益，应采用技术成熟、工艺简单的选矿方法对高炉瓦斯泥中的铁进行回收。
对新余钢铁公司高炉瓦斯泥采用常规的选矿方法(如磁选、重选、浮选)对铁的回收进行了试验研究[9]。研究结果表明，磁选及浮选方法难以获得高品位铁精矿，但易丢弃低品位尾矿;重选以摇床分选效果为佳，一次分选就可获得最终铁精矿。由于在此次研究中未考虑碳的回收，相对于浮选工艺来说，磁选工艺具有运行费用低、操作简单、回水利用率高的优点，故确定采用单一摇床或磁选-摇床联合流程，由于粗颗粒脉石矿物易混入精矿，影响精矿质量，因此在流程中还考虑加入细筛作业。
在条件试验的基础上进行了单一摇床，细筛-摇床、磁选-摇床、细筛-磁选-摇床四个工艺流程的试验研究，其试验结果见表4。
从分选指标来看，单一摇床流程所获铁精矿全铁含量低于公司要求，其余试验流程均可获得合格铁精矿；从流程结构及生产过程的稳定性来看，单一摇床流程结构简单，但稳定性较差，细筛-摇床次之，磁选-摇床及细筛-磁选-摇床流程所用设备种类多，但生产过程稳定性较好；从生产运行成本和投资角度来看，各流程运行成本基本相近，磁选-摇床及细筛-磁选-摇床流程的设备投资明显高于单一摇床流程和细筛-摇床流程，且以细筛-磁选-摇床流程为最高，但单一摇床及细筛-摇床流程所用摇床多，占用面积大，需增加厂房面积的投资。经上述流程进行技术经济指标比较及综合评审，确定采用磁选-摇床工艺流程。
表4 流程试验试验结果
/%
3.3武钢高炉瓦斯泥重选试验研究
从瓦斯泥原泥粒度筛析结果可知，原泥中细粒级含量较高，-0.076mm占80.59%，铁金属主要分布在0.076～0.021mm级别中，矿物基本单体解离，且铁矿物与其他矿物之间存在一定的密度差，故采用重选方法处理。分别进行了瓦斯泥磁选——摇床、螺旋溜槽——摇床、二级摇床、二级螺旋溜槽、沉降分级+螺旋溜槽——螺旋溜槽等不同组合流程的对比试验，结果见表5，由试验指标可知，采用二级螺旋溜槽流程或预先分级的一段摇床的试验结果较好，精矿产率、铁品位、铁回收率等指标均明显改善。
表5 武钢高炉瓦斯泥重选组合流程试验结果
流程
产物 产率/% 48.49 100.00 24.24 100.00 10.33 15.62 19.81 54.24 100.00 37.79 100.00 11.67 100.00
铁品位/% 25.31 37.89 26.28 37.89 60.97 58.61 49.58 23.26 37.89 28.26 37.89 35.97 37.89
回收率/% 32.39 100.00
16.81 100.00 16.62 24.16 25.92 33.30 100.00
28.09 100.00
11.08 100.00
沉降高度：
0.20m 冲洗水： 4.2l/min
备注
尾矿1 原泥 尾矿1 原泥 精矿1 精矿2 中矿 尾矿 原泥 尾矿1 原泥 摇床——摇床
分级溢流 原泥
3.4旋流脱锌技术及流程
图1 高炉瓦斯泥旋流脱锌回收系统工艺流程
不同钢厂的高炉瓦斯泥，其化学组成是不一样的，一些钢厂（如攀钢、新余钢厂）高炉瓦斯泥中的锌含量远远超出了高炉进料对锌含量的限度（达到2～4%）。必须对对其进行回