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摘 要 本文介绍川威炼铁厂对各种铁素料的利用。通过不断改进，使铁素料得到很好的混匀和润湿，进一步焙烧、磁选，提取锌粉,变废为宝，生成的铁精粉成为烧结和球团生产的“香饽饽”，对保护环境、节约资源、降低成本有着重要的意义。
关键词 铁素料 混匀 磁化焙烧
1 前 言
整个钢铁生产流程，产生许多铁素料。只有轧钢皮含铁量高，且有利于提高烧结产量，倍受欢迎，可直接配料，本文不列入铁素料处理之列。其它的铁素料：烧结机除尘灰、高炉重除灰、高炉布袋灰、转炉除尘灰（或转炉污泥）、各种环保除尘灰，铁品位都较低，一般只有10%～45%。各种铁素料成分相差较大，性能不一样，还含Pb、Zn、K、Na、S等有害成分。我们过去形容这些铁素料：犹如鸡肋，食之无肉，弃之有味，还有害。
面对目前钢铁行业严峻的市场，钢企要走出困境，必须两眼向内，强化管理，积极开展降成本活动。钢铁生产产生的铁素料再利用是降成本重要举措。
按照钢铁行业新的产业政策和长远规划要求，钢企要全面贯彻钢铁工业循环经济理念，着力最大限度提高废物、废水、废气的综合利用水平，使之利用再循环，建立循环经济型工厂。钢铁工业要充分挖掘工业能源、物料再利用的潜力，把提高综合利用率、降低资源和能耗消耗作为提高竞争力的重要手段。
问题是这些铁素料含铁成分低，有害物含量高，冶炼价值较低，曾经对高炉布袋灰、烧结机机尾除尘灰、环保除尘灰放弃利用，进行填埋处理。但这种处理是权宜之计，填埋要占用土地，且污染环境，浪费资源。一些企业没有地方可放，只有循环利用，造成有害物质在炉内富集，导致高炉上部结瘤，堵塞煤气管道，影响高炉炉况和技术经济指标，甚至影响一代炉龄。铁素料循环利用，造成原料Zn提高，导致糊堵烧结机篦条，同样影响烧结生产。
全面回收、利用铁素料，又不能影响烧结和高炉生产，这是摆在炼铁厂前面的重大课题。
2 铁素料处理历程
川威集团炼钢厂过去转炉除尘是湿法除尘。2012年底新区投产，才开始采用干法除尘。多年来我们围绕转炉污泥做文章，解决了混匀、润湿问题，但铁素料的有害物质和品位低的问题没有解决。近几年，我们对铁素料磁化焙烧，再磁选，提高了品位，也除去Zn。对铁素料处理，我们经历了以下几个处理阶段。
2.1 第一阶段：晾干+填埋
川威集团炼钢厂转炉污泥站与炼铁厂烧结机相距
经压饼脱水的污泥堆放在露天料场，含水量达到30%左右，自然晾干，几个月后再挖取配料。污泥容易结块，堵塞下料口,影响配料；且在烧结过程中产生“灰包”，影响烧结矿质量。
将含Zn较高的烧结机尾除尘灰、高炉布袋灰外运填埋处理。其余的铁素料：烧结机机头除尘灰、高炉重除灰、各种环保除尘灰进入一次料场配料。这些铁素料成分、粒度、亲水性都不一样，混匀不好影响配料和烧结生产。
该方法解决了高炉Zn富集的问题。但占用土地，污染环境，还浪费铁素料资源；且铁素料混匀效果差，易结块，也得不到润湿。
2.2 第二阶段：平铺+混匀
高炉重除灰还是直接进入一次料场配料。将转炉污泥与其余铁素料进入双螺旋搅拌机混匀，不外倒填埋，搭配搅拌。湿料转炉污泥显多，还剩余20%～30%的转炉污泥。在二次料场堆料前，平铺一层
进入双螺旋搅拌机的铁素料混匀、润湿效果好，搅拌的料可进入配料仓配料。但是造成Zn炉内富集，且在二次料场平铺的污泥易结成块，烧结生成“灰包”。
2.3 第三阶段：配加返矿搅拌混匀
高炉重除灰还是直接进入一次料场配料。在上述混匀过程中，显得干料偏少，而湿料转炉污泥偏多。用高炉槽下返矿补充，让污泥全部通过双螺旋搅拌机搅拌。搅拌的料成“散糠”状，便于配料和转运。槽下返矿的80%以上都是烧结矿返料，比较干燥，较“吸水”。
这种方法，让全部铁素料得到很好的搅拌和润湿，混匀效果好，消除结块。但是高炉Zn的富集问题得不到解决，加入低品位的铁素料影响高炉综合入炉品位
2.4 第四阶段：焙烧+磁选
高炉重除灰还是直接进入一次料场配料。将烧结机除尘灰、高炉布袋灰、环保除尘灰配煤混匀，进入回转窑磁化焙烧，再破碎磨细磁选，收得铁精粉。同时分馏除去Zn，利用布袋收尘器回收Zn。
使铁素料除去Zn,磁选提取铁精粉，品位得到提高。解决了高炉Zn富集问题和铁素料对入炉品位的影响。
3 磁化焙烧
钢铁生产的铁素料主要是弱磁性矿物，一般是：赤铁矿（a-Fe2O3）、褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿等。铁素料中有较少的强磁性含铁矿物，如磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿、磁赤铁矿（r-Fe2O3）等。还含有非磁性物质：脉石、石灰石、煤、硫等。
要选铁提高铁品位，必须精选。由于钢铁生产的铁素料属于弱磁性矿物，不能磁选。要让其增强磁性，必须进行磁化处理。
通过磁化焙烧，再磁选，提高铁品位；其次“除害”，除去Zn、Pb有害物质；再回收Zn、Pb等。
3.1 磁化焙烧原理
矿石还原磁化焙烧是将矿石（赤铁矿、褐铁矿、锰矿石等）加热到一定温度，与还原剂作用，使弱磁性赤铁矿还原成强磁性的磁铁矿。采用焦炭、无烟煤或褐煤作还原剂，还原焙烧温度800~
3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO-103980kJ
用气体作还原剂，温度600～8500C进行下列反应：
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O+21809kJ
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+62999kJ
一般采用无烟煤和焦粉作还原剂。
还原剂不足，还原带温度降低或该区域出现过多的氧气以及大块矿石存在，都会使部分弱磁性矿物不能充分还原成磁铁矿，从而降低了矿物的磁性，增加矿石在随后选别时铁的损失。
还原剂过剩，温度过高及矿石在还原区长期停留，会使部分磁铁矿还原成富士体，从而降低了矿石的磁性，也增加选别时的铁损失。还原区温度越高，弱磁性矿物还原成磁铁的速度越快，但其上限受矿石组分中某一矿物的软化点的限制，它应低于软化点，不然形成炉渣或结瘤，导致事故停炉。
将弱磁性矿物还原成强磁性矿物Fe3O4，为下一步磁选创造条件。
高炉布袋灰中的锌是在高炉内锌的氧化物还原而成。其熔点
布袋灰中的锌沸点较低，加热使其挥发，与其它矿物分馏，再冷凝回收锌。
让磁化焙烧的温度达到锌的沸点，使还原磁化焙烧与锌的分馏同步进行。焙烧温度高于还原温度和锌的沸点，高于了许多矿物的软化点，带来结瘤风险。偶尔产生少许液相，在回转窑内不滞留，可避免结瘤。关键控制上限温度，配料稳定、均匀，确保焙烧温度稳定，以免产生粘结液相滞留而结渣。
3.2 磁化焙烧工艺简介
将各种铁素料混匀，配加焦粉（或无烟煤），送入回转窑焙烧。含铁物得到磁化焙烧，再破碎、球磨、磁选，得到品位较高的铁精粉。在焙烧过程中，被还原的锌得到分馏，进入布袋收尘器，从而得到回收。同时，也降低了含铁矿物的锌含量。
3.3 主要工艺技术要求
要求配煤量和原料成分稳定。配碳过高，焙烧温度高会使部分磁铁矿还原成富士体，从而降低了矿石的磁性，增加选别时的铁损失；配碳量不足，还原剂不足，还原带温度降低，还原不充分，会使部分弱磁性矿物不能充分还原成磁铁矿，从而降低了矿物的磁性。
焙烧温度不稳定，产生的部分粘结相的位置不稳定，使回转窑炉体结瘤。
各种铁素料的成分不同，甚至高炉每座箱体的布袋灰都不一样。在实际生产中，产能若有富余，还要配加各种环保除尘灰、高炉重除灰等高锌低铁矿物，有的自身含碳，成分相差很大，必须按比例配料和混匀处理，否则影响焙烧效果。
保持锌回收的布袋收尘器温度120～2000C。箱体温度太低，容易堵塞进入箱体的管道。锌的氧化温度为2250C，箱体温度高导致出料温度高，锌粉发生氧化自燃。一般采用管道自然冷却，偶尔温度高时再通水给冷却器冷却。
磁选机选出的铁精粉，一般品位为60%左右。若品位达不到质量要求，将其返回球磨机，再球磨，再磁选。
4 生产效果
去除95%以上的锌，铁精粉含Zn低于0.10%，粒度为-200目达到45%以上，TFe不低于60%。具体的化学成分见表1。生产出来的铁精粉可供烧结矿或球团矿生产作原料。回收的锌粉含锌95%左右，还含铅等其它金属，市场收购，具有可观的经济效益。选出来的矿渣，是生产硅酸盐水泥的原料。
表1 生产的铁精粉的主要化学成分，%
60.13 0.65 0.253 0.06 0.20 0.10 2.91 5.07 2.58 1.687 2.69 0.167 0.143
该工艺的风险在于焙烧温度在一些矿物的熔点以上，产生粘结相而结瘤。因此严格控制焙烧温度。偶尔有结瘤，加萤石粉，提高煤粉比例，洗炉。洗炉料可循环使用。
利用钢铁生产产生的铁素料，生产的铁精粉、锌粉、矿渣达到下工序和用户的要求，铁精粉中的Zn、Pb、K、Na微量。该工序为企业获得可观的经济效益。
5 结语
川威炼铁厂对铁素料的处理实践说明，“磁化焙烧+磁选”法处理烧结除尘灰、高炉布袋灰等低品位高Zn铁素料是可行的，关键要稳定回转窑焙烧温度，防止结瘤。该工艺对合理利用资源、保护环境有积极的作用。还需降低焙烧和磁选的能耗。
6 参考文献
[1] 2000曹辉等.循环经济实践分析与发展途径.中国冶金2006,10：45—48
[2]东北工学院选矿教研室编.磁电选矿【M】.北京：冶金工业出版社，1997
[3]朱家骥，朱俊士.中国铁矿选矿技术【M】.北京：冶金工业出版社，1994:23-49
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