陳宏貴，朱桐

（中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽 馬鞍山 243004）

某公司每年產(chǎn)生20萬t以上的煉鋼污泥和高爐瓦斯泥，由于污泥的粒度細、粘性大、脫水處理時間長，使得污泥處置費用高、占用場地、污染環(huán)境，同時污泥中含有大量的鐵元素，如不充分利用是資源的巨大浪費。有效利用含鐵塵泥資源，保護資源與環(huán)境，提高資源利用水平勢在必行[1]。

為了能更好地利用這些資源，走循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展道路，對其進行污泥球團粘結(jié)劑實驗研究，為其含鐵塵泥回收利用找到了一條經(jīng)濟、合理、有效的新途徑。

1 實驗設備、原料

實驗設備：GY3004型壓球機、WA-300型電液式萬能試驗機、電子天平、電烘箱、輪碾機等。

實驗原料：瓦斯泥、OG泥、BF-Q灰和SINTER灰。

2 原料物化性能檢測

2.1 粒度的測定

采用先水篩后干篩的方式進行篩分分級，各原料樣品的粒度如表1所示。

表1 瓦斯泥粒度分析

2.2 水分及松密度

水分及松密度檢測結(jié)果如表5、表6所示。

表5 原料水分含量

表6 原料密度（松密度）

2.3 化學組成分析

用X射線熒光光譜儀進行化學組成檢測，結(jié)果如表7～10所示。

表7 瓦斯泥化學成分分析

表8OG泥化學成分分析

表9BF-Q灰化學成分分析

表10 SINTER灰化學成分分析

3 實驗研究方案

實驗工藝流程如圖1所示。

圖1 污泥球團實驗工藝流程

將原料烘干，原料按比例配比，加入粘結(jié)劑后干混，加水攪拌后放入輪碾機上進行輪碾，10 min后取出配料，備用，稱取一定量的配料，加入進壓球機中壓制成球，烘干后檢測[2]。

4 成球條件實驗

采用表11配比進行條件實驗。

表11 SINTER灰化學成分分析

4.1 成球壓力試驗研究

分別用水玻璃及膨潤土作為粘結(jié)劑進行成球壓力試驗，水分11％，試驗結(jié)果如表12所示。

表12 水分11％，水玻璃4％

從表12得出圖2。

圖2 成球率與成球壓力關系圖

從圖2可以看出，在確定粘結(jié)劑和水分條件下，成球率隨著成球壓力的增加而增大，并且在25～30 MPa區(qū)間成球率的增率較大，而在25～30 MPa區(qū)間增率趨于平緩，說明了成球壓力對球團的成型有較大的影響，2種粘結(jié)劑造球?qū)嶒灦挤从沉诉@一規(guī)律，從高效、節(jié)能上考慮，本實驗確定了30 MPa為球團的成球壓力。

4.2 成球水分試驗研究

在成球壓力30 MPa下，分別用水玻璃（含量4％）和膨潤土（含量2％）進行試驗，試驗結(jié)果如表13所示。

由表13，14得出圖3。

從圖3和表13，14中可以看出，水分是影響球團生產(chǎn)的重要因素，隨著水分的增加，成球率是先增后減。并且在水分為14％時成球率最好。生球的落下強度是隨水分增加而增加，水分過多或過少對球團的成球率、落下強度和抗壓強度都有較為明顯的影響。

造球時水分過少，由于礦粒之間毛細水分不足，導致生球長大速度慢，強度低。水分嚴重不足，甚至還會造成母球內(nèi)的孔隙可能被空氣填充，礦粒接觸不緊密，母球很脆弱，在機械力的作用下有可能碰碎，使得成球難以進行。如果水分過高，過濕的物料在造球時易堵塞給料斗使下料不暢通，同時易黏附在造球機內(nèi)，造成成球率的減低，增加返礦量；生球粒度不均勻；可塑性大，易變形或互相黏結(jié)。

表13 壓力30 MPa，水玻璃4％

表14 壓力30 MPa，膨潤土2.5％

圖3 成球率與成球水分關系

根據(jù)前面的實驗研究得出較佳的原料配水為14％，成球壓力為30 MPa，在此基礎上進行粘結(jié)劑的實驗研究，以確定較好的粘結(jié)劑的種類和用量。

4.3 成球粘結(jié)劑實驗研究

4.3.1 水玻璃粘結(jié)劑試驗

進行水玻璃用量試驗[3]，結(jié)果如表15所示。

表15 水玻璃粘結(jié)劑成球試驗

由表15知水玻璃作污泥球團粘結(jié)劑效果很差，生球落下強度均較低，不應采用。

4.3.2 膨潤土粘結(jié)劑試驗

膨潤土作為粘結(jié)劑具有很好的粘著力，本實驗用膨潤土化學成分如表16所示。

表16 膨潤土化學成分分析

用此膨潤土進行球團試驗，結(jié)果如表17所示。

表17 膨潤土粘結(jié)劑成球試驗

數(shù)據(jù)顯示，膨潤土可改善成球性能，但生球、干球的性能較差，不建議采用。

4.3.3 GM粘結(jié)劑試驗

GM為來源較廣的無機化工產(chǎn)品，易溶于水，有效含量44％～45％，宜配成高濃度水液做粘結(jié)劑，其不同用量的壓球試驗結(jié)果見表18。

表18GM粘結(jié)劑成球試驗

由表18可知，以GM作粘結(jié)劑，盡管用量很少（0.5％～1.0％），卻可以顯著提高生、干球強度性能，其干球抗壓強度增幅較大。GM的適宜用量為0.5％～1.0％，此時可確定成球率在77％以上。

5 結(jié)論

試驗結(jié)果分析比較，選用GM作粘結(jié)劑的方案最佳，不但生、干球的性能好，而且用量少（原料的0.5％～1.0％），對球團的品位影響較小。GM方案的成球條件：成球水分：14％；成型壓力：25～30 MPa，成球率 77％左右。試驗用水玻璃及膨潤土作為球團粘結(jié)劑性能較差，而GM粘結(jié)劑則有較好的效果。同時GM無機粘結(jié)劑用量少，適應性強，含雜質(zhì)低，對球團品位影響小，且無毒副作用元素，市場來源廣泛，易溶配添加，對環(huán)境無污染。

按年回收利用20萬t煉鋼污泥，可為企業(yè)每年增加近億元的效益，同時解決了鋼鐵廠煉鋼污泥處理難、處理費用高的問題，有著很好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

[1]朱賀民.馬鋼煉鋼除塵泥綜合利用技術[J].煉鐵，2004，26(1)：48-50.

[2]劉振林.球團配加煉鋼污泥的試驗[J].燒結(jié)球團，2001，26(1)：10-12.

[3] 張永祥，田發(fā)超，張克誠.添加復合粘結(jié)劑的球團試驗[J].燒結(jié)球團，2004，29(5)：9-11.