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铜陵有色高配比硫酸渣球团技术的工业化应用 刘树立 (中冶长天国际工程有限责任公司) 摘 要：为了大规模利用硫酸渣资源，由中冶长天公司、中南大学、铜陵有色三家合作进行了以硫酸渣作主要原料生产氧化球团的技术研究，并成功地开发出了该技术。2008年9月，一条120万t／a以硫酸渣作为主要原料的氧化球团生产线在铜陵有色公司正式投产。本文介绍了该技术的主要内容及工业应用情况。 关键词 硫酸渣 氧化球团 链篦机．回转窑法 资源利用循环经济 1 前言 随着我国钢铁产量迅猛发展，进口铁矿石量也逐年增加。2008年粗钢产量虽相对下滑，但我国依然进口了4．4亿t铁矿石，对进口矿铁矿石的依存度高达49．5％。因此，拓宽我国炼铁原料来源已刻不容缓。 现在，我国的硫酸渣年产量已超过1000万t，加上长期未得到有效的开发利用，日积月累，现存的硫酸渣储量已达到相当可观的数量。 硫酸渣中含有丰富的铁资源及其他可利用的金属，弃之不用会造成大量的资源浪费。而自然堆存、挖坑掩埋或是弃之湖海，不仅占用大量的土地，还会酸化土地，污染水源，影响动植物生长，对环境造成巨大危害。因此，综合开发利用硫酸渣具有十分重要的意义。 日本、美国、加拿大和罗马尼亚等国都有专门处理硫酸渣，用来作为烧结配料的烧结厂。在我国，硫酸渣也多作为烧结配料来处理。虽然也有用硫酸渣作为造球配料，采用竖炉生产铁矿球团的，但由于其工艺落后，产品质量不稳定，多已停产或拆除。为了开发利用自产铁精砂和硫酸渣，铜陵有色金属集团控股有限公司铜冠冶化分公司(简称铜陵有色，下同)似建设一条氧化球团生产线，以硫酸渣作为主要原料来生产氧化球团。 2005年2月，由中冶长天公司、中南大学、铜陵有色三家合作，开始了以硫酸渣作为主要原料生产氧化球团的技术研究。本研究包括：可行性研究，试验研究；开展工厂的初步设计和主要设备的基本设计；施工图设计和详细设计；编写功能规格书和三电软件设计；组织主要工艺岗位、维修和三电人员培训；开展土建施工，设备采购和设备安装以及单机试车，点火烘窑，联动试车，热负荷试车，生产调试直至投产。 2008年9月，一条年产120万t以硫酸渣作为主要原料的链篦机一回转窑氧化球团生产线在铜陵有色正式投产。作为开发利用硫酸渣的工业化球团厂，这在国内尚属首例。 2试验研究 2．1 硫酸渣的化学成分、粒度组成和物理性能 根据中南大学的试验分析，硫酸渣铁品位为61．70％，硫含量为0．93％，其它有害元素如CuO偏高(见表1)。 表1硫酸渣的化学成分(％) 硫酸渣中－0．043 mm粒级占到了81．3％，－0．074 mm粒级约95％，在粒度上适合用作球团原料(见表2)，其物理性能见表3。 表2硫酸渣的粒度组成及水分(％) 表3硫酸渣的物理性能 如图1所示，硫酸渣颗粒表面呈多孔形态，蜂窝状的孔隙在照片中清晰可见。这是硫精矿焙烧时，当硫挥发后，新生的赤铁矿或磁铁矿还未发育完善而形成的孔隙。这一特点也导致其堆密度较小，毛细水和分子水较大。另外，硫酸渣的比表面积较小，由于硫酸渣颗粒表面遍布孔隙，因此相应的外比表面积减小，导致其比表面积减小。 图1硫酸渣颗粒形貌 2．2硫酸渣的特性 根据中南大学的试验研究，硫酸渣具有以下特性： (1)含铁量低，只有61．7％；含硫量高，达到0．93％。 (2)质地疏松、颗粒呈多孔蜂窝状、疏水性强，且堆密度小，比表面积小，决定了其成球性能差，生球水分高。 (3)由于硫酸渣中的部分S以SO42-的形态存在，Fe以Fe2O3的形式存在，故要求焙烧温度较高。 3工业化应用研究 3．1 工艺流程研究 硫酸渣用于生产氧化球团的难点主要有以下方面： (1)硫酸渣中铁矿物主要以Fe2O3形式存在，具有类似赤铁矿的焙烧特性，只有在较高的温度下(约1 300℃)才能使其晶格中的质点扩散，发生晶粒长大和再结晶固结。因此，在干燥和预热时要增设补热措施，同时在设备规模和材质上作相应保证。 (2)硫酸渣中硫含量较高，达0．93％，其它有害元素如CuO等偏高，因此在制备氧化球团时要充分考虑硫的脱除，使成品球团矿中的硫含量低于0．05％。 (3)硫酸渣有较高的气孔率，存在大量的蜂窝状孔隙，比表面积为678 cm2／g，远低于造球要求的1500～1900 cm2／g，因此需要采取相应措施提高原料比表面积。 (4)硫酸渣极具疏水性，且含水量为0．5％，不能直接用来混合造球，应采取技术措施，改变其成球性能。 (5)硫酸渣质地疏松，成球性指数K为0．505，属于中等成球性物料。但其堆密度为1．069 g／cm3，比重轻，成球性能不好，应采取适度配矿等技术措施，提高其成球性能，确保生球强度