鞍钢脱硫扒渣选铁后尾渣超细粉磨试验研究.pdf

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第l9卷第3期矿冶Vo1．19，No．32010年9月MINING＆METALLURGYSeptember2010文章编号：1005—7854(2010)03—0024—04鞍钢脱硫扒渣选铁后尾渣超细粉磨试验研究柳晓，韩跃新，李丽匣，田振(东北大学资源与土木工程学院，沈阳110004)摘要：为使鞍钢脱硫扒渣选别后的尾矿能够用于代替部分水泥制备高强混凝土，采用普通球磨机和搅拌磨分别进行了脱硫扒渣尾渣的超细磨试验。通过条件实验，分别研究了普通球磨机和搅拌磨的球料比、矿浆浓度两个主要操作参数及磨矿时间对超细粉磨扒渣尾渣效果的影响规律，并分析了产生这种影响的原因。关键词：脱硫扒渣；尾渣超细粉；球磨机；搅拌磨中图分类号：X757文献标识码：ARESEARCHONULTRAFINEGRINDINGOFTAILINGS0FDESULPHURIZATIONANDSLAGSKIMMINGOFANSHANIRONANDSTEELGROUPCORPORATIONLIUXiao，HANYue—xin，LILi—xia，TIANZhen(SchoolofResourcesandCivilEngineering，NortheasternUniversity，Shenyang110004，China)ABSTRACT：Inordertousetailingsofdesulphurizationandslagskimmingtoreplacepartofcementtomakehigh—strengthconcrete，theuhrafinegrindingoftailingsoftheslagwasstudiedbyusingtheballmillandthestirredmillrespectively．Theinfluencesofratioofgrindingmediatomaterialandpulpconcentrationofthesetwomillsaswellasthemillingtimeongrindingeffectwereinvestigatedbyconditionexperiments．KEYWORDS：desulphurizationandslagskimming；uhrafinepowderoftailings；ballmill；stirredmil社会和经济建设的发展，使得用户对钢铁产品硫扒渣中有用成分的回收再利用进行研究，获得的的种类和质量要求越来越高。硫是钢中的有害元选别指标为：精矿产率41．46％、精矿TFe品位素，要生产高质量的钢尤其是特殊用途钢和高附加86．32％、TFe回收率78．78％、精矿s品位0．21％、值的钢就必须降低钢中的硫含量。铁水炉外脱硫扒尾矿TFe品位16．76％，并提出可将脱硫扒渣选别渣是系统控硫的有效手段。生产中，脱硫扒渣的排后的铁精矿直接送至高炉炼铁；尾矿成分与硅酸盐放量占普通钢渣排放量的2％～3％。2007年中国水泥熟料较为相似，故可考虑把其用于水泥生产中。钢铁工业排放约5000万t的钢渣，其中脱硫扒渣约高炉矿渣是一种工业废料，经过高温烧结后具100万t。经过脱硫和扒渣工艺处理后的渣中含有有较高的活性。随着高强混凝土(C80)用量的增大量的硫和铁，堆存放置不仅浪费了铁资源、占用大多，其中高活性微粉的用量也在不断增大，现使用的量土地，而且也会对环境产生严重危害。为了实现硅灰已供不应求，且价格昂贵。国外已有用高炉矿可持续发展的目标，东北大学⋯以鞍钢大量堆存的渣微粉代替硅灰的应用。有试验表明：添加30％脱硫扒渣为研究对象，采用重一磁选联合工艺对脱改性矿渣后的28d强度均达到和超过无矿渣混凝土，但早期强度偏低(标准混凝土抗压强度试验，水收稿日期：2010—03—18泥：525、矿渣添加量30％，W／C为0．248，矿渣改性作者简介：柳晓，矿物加工工程专业的在读硕士生。粉磨时间1h)。 柳晓等：鞍钢脱硫扒渣选铁后尾渣超细粉磨试验研究通过试验，本研究获得了最终精矿和扒渣尾矿，试验主要研究球磨过程中料球比、矿浆浓度、球然后以扒渣尾矿为研究对象，对其进行超细粉磨试磨时间对粉磨效果的影响。根据分析结果，讨论粉验，制备出适宜作高强混凝土的掺合料。磨变化规律。1试验条件与试验方法2试验结果与讨论1．1原料2．1球磨机细磨试验本研究以鞍钢某钢厂的脱硫扒渣经适宜流程选选用@200×200mm筒式球磨机，转数为103r!铁后的尾渣为原料。原料粒度一0．038mm占min，钢球充填率为40％，分别进行了料球比、矿浆72．82％，比表面积为336．5m／kg。尾渣化学多元浓度、球磨时间等条件试验。素分析和粒度组成分别见表1和图1。2．1．1料球比对粉磨效果的影响表1尾渣的化学多元素分析结果该试验是在磨矿浓度为50％，磨矿时间15minTable1Chemicalcomponentsofslagtailing的条件下进行的。球磨机中料球比是指待磨物料量成分SiO2A12O3CaOMgOTFeK2O(绝干)与填满研磨介质空隙时物料量的比值。料鱼量丝：：!!：!：!!：：!球比对粉磨效果的影响实际上是介质之间碰撞机会含量／％<0．011．30<0．Ol0．212．600．20及对物料有效作用程度的反映。图2为不同的料球比下，产品比表面积的变化情况。韫姐1008O●堡60暑搁如40恒槲2000．80．91．011】．2l31．41．50lO20304O5O607O8()料球比粒度／／am图2料球比对球厝粉厝效果的影响图1尾渣累计粒度分布Fig．2EffectsofBCRonballgrindingeffectFig．1Accumulativeparticledistributionofslag由图2可以看出，当料球比小于1．0时，随着料1．2试验与检测设备球比的增加，产品细度变细，说明粉磨效率提高；而试验采用筒式球磨机和搅拌磨两种磨机进行尾当料球比大于1．0时，粉磨效果则随料球比的增加渣超细磨。而减弱。由此可以得出，本实验球磨机的球料比的球磨机：选用62oo×200筒式球磨机，转数为最佳值为1．0。103r／min，钢球充填率为40％，球磨介质为5～2．1．2磨矿浓度对粉磨效果的影响30mm的四种钢球适当配比。该试验是在料球比为1．0，磨矿时间为15min搅拌磨：使用辽宁矿冶聚氨酯实业有限公司生的条件下进行的。图3为不同的磨矿浓度下，产品产的KML型搅拌磨，筒体容积8．5L，磨矿介质为直比表面积的变化情况。径为0．5—3．5mm的氧化锆球(密度为5．4g／cm)，由图3可见，随着磨矿浓度的增加，磨矿产品中转速为248r／min，电功率0．75kW。一0．038mm含量升高，在约60％处达到最大，而后采用LA一300激光粒度分析仪对尾渣进行粒度又降低。这说明，磨矿浓度过高或过低都达不到理检测，并采用德国PFEIFFER公司制造的Automated想的粉磨效果。这主要是因为当矿浆浓度增加时，SurfaceArea&PoreSizeAnalyzer(全自动比表面积研磨介质与物料间相互碰撞、研磨的机会增加，有利及空隙吸附分析仪)多点BET法测试各个细磨产品于物料的粉磨。但当浓度太高时，一方面浆料黏度的比表面积。也较高，对介质运动的阻碍作用加强，减弱了研磨介1．3试验方案及过程质对物料的研磨与冲击作用；另一方面，过高的矿浆 ·26·矿冶一．一、恒搽羞一_昙、恒丑质与待磨物料量(绝干)的比值。图5为不同的球㈣咖蝴伽料比下，产品比表面积㈨的㈣变化情㈣况。㈣304050607O浓度／％468l0l2l4l6l8图3磨矿浓度对球磨粉磨效果的影响球料比Fig．3Efectsofgrindingconcentration图5搅拌磨中渣样比表面积与料球比的关系onballgrindingefectFig．5Relationofspecificsurfaceareaandtheratioof浓度也加剧了物料间的团聚作用，特别是粉磨后期mediumandmaterialsoftheslagsampleinstirredgrinding物料较细时团聚现象更为严重。当矿浆浓度为由图5可以看出，随着球料比的逐渐增加，超细60％时，尾渣超细粉的比表面积最大，所以本文选定粉的比表面积迅速增大；在14：1时达到最大；但随适宜的矿浆浓度为一●60．％一。、恒丑着球料比的继续增大，超细粉的比表面积又逐渐降一22lll12．1．3球磨时间对粉磨效果的影响lx低。这说明球料比对粉磨效果有着显著的影响，并该试验是在磨矿浓度为60％，料球比为1．0的且存在一个最佳值。由于球料比大时，介质的相对条件下进行的。图4为不同磨矿时间下，产品比表数量多，对原料的冲击及剪切次数增加，所以球料比面积的变化情况。大，粉磨效果好，球料比小，则粉磨效果差¨。这是因为当磨机负荷较低、能有效驱动的情况下，粉磨效率随球料比的增加而提高；而当负荷过高、不能有效驱动时，球料比增加，粉磨效率反而降低。综合考虑生产成本、粉磨效率和产品细度，本文认为选用氧化锆球作研磨介质球料比定在14：1较为合适。2．2．2磨矿浓度对粉磨效果的影响该试验是在球料比为14：l，磨矿时间30min的l02030405O6070跚90100时间／min条件下进行的。图6为比表面积随磨矿浓度的变化情况。图4球厝中渣样比表面积与屠矿时间的关系Fig．4Relationofspecificsurfaceareaandgrindingtimeoftheslagsampleinballgrinding随着磨矿时间的延长，产品的粒度减小，比表面积是随着磨矿产品粒度的减小而增大的。由图4可看出，随着磨矿时间的增加，磨矿产品的比表面积保持增加，但当磨矿时间延长到一定程度后，产品的比表面积会逐渐趋于稳定。2．2搅拌磨细磨试验浓度，％影响搅拌磨超细磨的因素较多，本研究主要探图6搅拌磨中渣样比表面积与矿浆浓度的关系讨搅拌磨超细粉碎工艺中球料比、磨矿时间和矿浆Fig．6Relationofspecificsurfaceareaandpulp浓度等因素对超细磨过程的影响。concentrationoftheslag~ampleinstirredgrinding2．2．1料球比对粉磨效果的影响该试验是在磨矿浓度为50％，磨矿时间30min由图6可以看出，同球磨机的规律一样，随着磨的条件下进行的。湿法搅拌磨中球料比是指研磨介矿浓度的升高，测定的磨矿产品的比表面积先升高， 柳晓等：鞍钢脱硫扒渣选铁后尾渣超细粉磨试验研究后又降低。当矿浆浓度为50％时，超细粉比表面积最大，所以本文认为矿浆浓度定为50％较为合适。2．2．3粉磨时间对粉磨效果的影响该试验是在球料比为14：1，磨矿浓度为50％的条件下进行的。图7为比表面积随磨矿时间的变化情况。24(Ml304()5O607O}；I】9o薯一．／／。一。磨矿时间／min／。／／图8粉磨方式对磨矿细度的影响．Fig．8Influenceofgrindingmethodonthegrindingfineness30405060708090时间／min3结论图7搅拌磨0●中}一渣样．z】g比一1、表面恒僻积丑与磨矿时间的关系(1)采用了普通球磨机和搅拌磨分别进行了脱Fig．7Relationofspecificsurfaceareaandtime硫扒渣尾渣的超细磨试验。通过条件实验，分别研㈣㈣㈣枷咖ooftheslagsampleinstirredgrinding究了普通球磨机和搅拌磨的球料比、矿浆浓度两个由图7可以看出，同球磨机的规律一样，随着磨主要操作参数及磨矿时间对超细粉磨扒渣尾渣效果矿时间的增加，测定的磨矿产品比表面积保持增加，的影响规律。但增长率逐渐变小。当磨矿时间延长到一定程度(2)在采用球磨机和搅拌磨制备脱硫扒渣尾渣后，产品的比表面积将会逐渐趋于稳定。这主要是超细粉体的工艺中，球料比对粉磨效果有着显著的由于随着磨矿时间的延长，粉体粒度减小，比表面能影响，球料比大，粉磨效果好；球料比小，则粉磨效果差。在磨机负荷较低的情况下，粉磨效率随球料比不断增大。当磨矿时间过长时，产品粒径减小，使得的增加而提高；而当负荷过高时，球料比增加，粉磨矿浆黏度逐渐增大，使物料颗粒表面自由能和晶格效率反而降低。球磨适宜的球料比为1．4，搅拌磨畸变程度变大，并且细颗粒的絮凝和再凝聚，发生磨适宜的球料比为14。机糊球现象并逐渐加重，粉体的粘聚力亦很高，(3)在采用球磨机和搅拌磨制备扒渣尾渣超细因此物料越来越难磨细，使得比表面积逐渐趋于稳粉的工艺中，矿浆浓度都有一最佳值，过高或过低的定。矿浆浓度都达不到理想的粉磨效果。球磨机和搅拌2．3球磨机与搅拌磨粉磨扒渣尾渣效果对比磨机粉磨过程中适宜的浓度值分别为65％和50％。在已试验得出的球磨机和搅拌磨较佳工艺条件(4)搅拌磨粉磨扒渣粉的比表面积远大于普通下，对它们磨矿同样时间的粉磨效果进行了对比，图球磨机的，这主要是因为搅拌磨中介质尺寸小，以研8为粉磨方式对磨矿细度的影响。磨粉碎方式为主，物料和介质之间的接触面积大，导由图8可以看出，搅拌磨粉磨扒渣粉的比表面致粉体更易在短时间内粉碎。积远大于普通球磨机，搅拌磨的粉磨效率大于普通球磨机。这主要是因为搅拌磨中介质尺寸小，以研参考文献：磨粉碎方式为主，物料和介质之问的接触面积大，导致粉体更易在短时间内粉碎。搅拌磨与普通球磨机[1]赵常影．脱硫扒渣的组成特性与利用研究[D]．沈阳：东北大学，2008．在机理上的不同点是：搅拌磨的输入功率直接高速[2]盖国胜，徐政．超细粉碎过程中物料的理化特性变化及推动研磨介质来达到磨细物料的目的。搅拌磨内置应用[J]．粉体技术，1997，3(2)：41—42．搅拌器，搅拌器的高速回转使研磨介质和物料在整[3]石涛，冯其明，张国旺，等．搅拌磨制备隐晶质石墨超细个简体内不规则地翻滚，产生不规则的运动，使研磨粉体的研究[JJ．化学矿物与加工，2004(4)：14—18．介质之间产生相互碰撞和研磨的双重作用，致使物料磨得很细并得到均匀分散的良好效果。