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我国钢渣细碎设备及钢渣加工技术现状

发布日期:2019-01-10  来源:矿产综合利用  浏览次数:191

2010年,我国的粗钢产量为6.26亿t,同比增 长9.3%,创历史新高…。钢渣是炼钢生产过程中 产生的主要固体副产品,随着我国粗钢产量不断地 提高,钢渣产量也在不断地增加。2010年我国产生 的钢渣约为7500万t,若不加以处理,将会占用大量 土地、污染环境,同时会造成钢渣中的废钢和尾渣等 资源的浪费,不利于炼钢工业的可持续发展。

据资料统计,我国钢渣有效利用率仅为10%左 右,这与国际上的钢渣利用水平差距很大¨1。其原 因是,我国钢渣处理设备还不够完善,钢渣处理所用 的破碎设备不适合钢渣处理特性旧-,特别是没有合 适的钢渣细碎设备。因此,研制合理的钢渣细碎设 备和钢渣加工技术是我国钢企业的一项紧迫的课 题,只有在现有应用领域内进行科研攻关,解决钢渣 细碎难题,才能经济地对钢渣进行深加工,实现钢渣 的有效综合利用。

1 钢渣细碎的必要性

(1)可从钢渣中回收更多的属铁。钢渣中约 有7%~10%的废钢。钢渣的结构复杂,是渣和 铁的结合体,它们互相夹杂包裹。在保证磁选渣钢 (渣钢粒)的品位的前提下,钢渣破碎到一75mm后磁 选,尾渣里面还有约4%~6%的金属铁;破碎到一 35mm后磁选,尾渣里有约3%~5%的金属铁;当破 碎到一10mm后磁选,尾渣中剩余的金属铁含量能降 到1%左右;而钢渣破碎到一5mm后磁选,尾渣中的 金属铁含量能降低到1%以下。显而易见,要回收 更多的金属铁,就需要将钢渣破碎到尽可能细的粒 度,实现渣钢和尾渣的有效解离。

(2)细碎有利于后续加工。钢渣后续加工大多 要经过粉磨,使废钢与尾渣进一步单体解离。粉磨 理论和实践表明,物料破碎所需单位能耗随破碎粒 度减小的变化率很小,而物料粉磨所需要的单位能 耗随粉磨粒度减小急剧增加,而且这种变化率随粉 磨粒度减小越来越大。所以,为了降低碎磨能耗有 必要采用“多碎少磨”碎磨工艺,增加碎磨工作中矿 石破碎比例、减少粉磨的比例,最大限度减小人磨物 料的粒度,以减少整个碎磨过程的能耗。钢渣的可 磨性差,粉磨功邦德指数为20~30kW·h/t,较一 些矿石高很多。因此,钢渣碎磨时,更应该遵守“多 碎少磨”原则,降低人磨粒度,提高碎磨效率,降低 能耗。

(3)可降低粉磨成本。钢渣如果没有细碎到一 定粒度,其含铁量就较高,将会影响磨机产量,增加 磨机能耗,缩短研磨体和衬板的寿命,增加成本。 钢渣原料需要预先破碎至10mm以下后,才可以进 行粉磨。

2钢渣细碎设备特点及适用性分析

笔者走访了一些钢铁集团钢渣加工厂,发现我 国钢铁企业细碎设备技术最近几年进展不大,主要 还是采用颚式破碎机辊式破碎机、锤式破碎机、反 击式破碎机、液压圆锥破碎机棒磨机

2.1颚式破碎机

颚式破碎机是采用四杆机构原理,将连杆作为 动颚,连杆随着曲柄的转动做周期往复摆动,利用压 碎、弯曲方法对物料产生破碎作用。 颚式破碎机主要用于矿山、公路和化工等行业 中各种物料的粗碎和中碎,不适用于细碎工作。也 有用小规格颚式破碎机配合闭路筛分来进行细碎工 作,但效率极低,效果差,一般只能加工到一25+ 40mm。昆钢采用PEx-250×1200mm型颚式破碎机 和闭路筛分机将钢渣破碎到一25mm,筛下产物进行 分级磁选,金属铁回收率仅为64.98%。

2.2辊式破碎机

辊式破碎机是在水平轴上平行装置两个相向回 转的辊子,其中一个辊子的轴承固定,另一个辊子的 轴承可动,可动辊装置有弹簧保护机器。破碎辊是 由轴、轮毂和辊皮构成。

用辊式破碎机将钢渣破碎到一10mm,但辊式 破碎机不适用于钢渣的细碎,主要缺点有,一是它的 两个辊子的轴心距可以变动,使得产品粒度容易发 生变化,加工的钢渣产品粒度不均匀,只有闭路工 作,在较大循环量时才能得到较细的产品;二是它在 生产中钢渣容易飞溅,会给现场环境和安全带来问 题;三是它装有2个电机,能耗较大;四是辊皮与钢 渣直接接触,所以需要时常修补或更换辊皮,维修不 便和使用成本较高。

2.3锤式破碎机

锤式破碎机是利用高速回转锤头的打击作用而 进行破碎的。工作时,铰接的锤头高速回转,对给人 的大块物料进行打击,并使其抛向机体内壁的破碎 板上,在破碎板上物料进一步冲击破碎后,落到下面 的格筛上,粒度合格的产物从筛条缝隙中排出。

由于钢渣坚硬,一付锤头仅用8h,即使在锤头 焊有硬质合金,运行20d已不能使用,不同材质的高 锤、超高锤等都不耐用,磨损严重。经反复分析 对比,认为不适于破碎钢渣。这已在河北等地区 得到实践验证,较大的钢渣加工企业都淘汰了锤式 破碎机。

2.4反击式破碎机和立式冲击式破碎机

反击式破碎机和立式冲击式破碎机的工作原理 与锤式破碎机类似,都属于旋转冲击类破碎机,是使 物料块在破碎腔内经受打击板和反击板的冲击产生 破碎作用。 它的结构和工作原理使得打击板成为最容易磨 损的工作零件,要比其他破碎机的磨损程度严重得 多,另外它的装机功率相对较大,因此反击式破碎机 也不太适合钢渣细碎。济南某钢渣厂曾采用该种设 备,在产品粒度为35~50mm时,产量能达到要求, 但当产品粒度控制到一15mm时,它的产量减少了 50%以上,并且还是达不到一8mm的产品应用要求。

2.5液压圆锥破碎机

液压圆锥破碎机的工作部分由动锥和定锥组 成。在偏心轴套的作用下动锥在破碎腔内沿定锥的 周边运动,当动锥靠近定锥时进行破碎,与之相对的 一边则进行排料,如此连续地进行破碎和排料工作。 由于它的传动机构是刚性的,因此设计有一定保护 作用的液压装置。

液压圆锥破碎机用于矿山软硬度矿石中细碎, 一般能得到20—45mm的破碎产品,如果要达到一 12mm入磨粒度,则需要采用筛分和返回循环的闭 路配置。但钢渣的硬度较高,而且结构特殊、夹杂有 金属铁,使用液压圆锥破碎机进行细碎时,如果排料 口设定较小,则破碎机会频繁“过铁”,激发液压保 护装置自动增大排料口,使钢渣未加工而直接排出, 造成工作不连续;如果排料口设定较大,则破碎产品 粒度大,不能满足生产要求。若为此采用闭路配置, 则循环负荷大、工作效率低。当要求产品粒度一 10mm时,液压圆锥破碎机的循环负荷高达70. 8%[8l。

2.6棒磨机

棒磨机的简体内装有适当的磨矿介质钢棒,通 过驱动筒体回转,钢棒在离心力和摩擦力的作用下, 被提升到一定高度后抛落,钢棒以很大的冲击力砸 在筒体中的粗颗粒物料上,将一些物料砸碎。

棒磨机用于破碎钢渣的效果也不太好。主要原 因有,一是钢棒易磨损,钢棒泻落时,上层钢棒沿下 层钢棒一步一步地向下滚跌,钢棒之间或与物料之 间有冲击和研磨作用,使钢棒发生磨损,破碎钢渣一 般使用2—3h后就磨损比较严重,出料口端磨损更 加严重,使钢棒变成锥体、一端粗一端细;二是虽然 研磨介质添加方便,但更换非常不方便;三是破碎产 品粒度不稳定,开始几天产品粒度大部分能满足要 求,当钢棒变形后研磨效果降低,产品合格率降低, 如在天冶集团只能得到60%的一10mm产品;四是棒 磨机的装机功率大,能耗利用效率低,使用成本高。

3 我国几大钢厂钢渣加工现状

经过查阅文献,我国一些钢厂的钢渣加 工工艺、所使用的细碎设备、工艺流程设置的皮带条 数、工作方式和产品粒度见表1。其中产品粒度为 破碎加工工序最后的产品粒度,若工作方式为闭路 则它由细碎工段后面的检查筛分所使用筛网的网孔 尺寸所决定,若工作方式为开路则它由细碎设备的 产品最大粒度所决定。

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从表1可看出,这些钢厂都是采用两段闭路破 碎的加工工艺。为实现闭路循环和多级磁选,这些 钢厂的钢渣加工生产线都设计了多条皮带,最多的 高达8条。显然,皮带越多,工业流程就越复杂,生 产效率就越低、生产线可操控性就越差。上述钢渣 加工生产线最大的不足是,尽管它们采用了闭路的 工作方式,细碎段有较大的循环量,但破碎加工的最 后筛下产品的最大粒度依然较大,均在一25+35mm 之间。由前面的分析可知,一35mm的尾渣还可能含 有3%~5%的金属铁,如果这类尾渣用于筑路、填 海等,将会造成很大的资源浪费。虽然在破碎加工 之后还可以使用磁选回收一部分金属铁,但由于粒 度大,金属铁和尾渣未能有效的解离,所以金属铁的 回收率不高,而且回收的渣钢的铁品位低,一般不易 直接循环利用。

棒磨机、自磨机和卧磨机等能够采用闭路工作 方式,得到几个毫米粒度的产品。但磨机装机功率 大,比如螂oo×3600mm棒磨机装机功率为 400kw,而功耗只有很小部分用于物料的粉磨,大部 分都消耗在发热、发声和磨机筒体动能上。另外,研 究表明,磨机的功耗利用率约为6%~8%,不到破 碎设备功耗利用率的50%。 鉴于我国钢渣加工工业应用中设备存在的这些 技术问题,有必要开发适用于钢渣细碎的破碎设备, 研究出工艺流程简洁、产品粒度更细、金属铁和渣解 离更充分的加工技术,促进我国钢渣加工技术完善 和设备水平的提高,推动钢渣综合利用。

4 钢渣高效渣铁解离细碎工艺及设备

“钢渣高效渣铁解离细碎工艺及设备”研究项 目,2010年通过了中国有色金属工业协会组织的科 技成果鉴定,技术水平达到国际先进水平。

该项目针对由于钢渣不均质且含有金属铁不易 破碎解离,尤其是没有合适的细碎工艺和设备而导 致目前我国钢渣的有效综合利用率较低的现状,通 过相关理论分析,优化和研制出适合钢渣细碎和实 现渣铁解离的设备,成功开发了新型钢渣高效渣铁 解离细碎工艺。工艺流程见图1。

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该技术使用优化的GYP系列惯性圆锥破碎机 作为钢渣细碎设备。惯性圆锥破碎机采用万向节柔 性传动技术,解决了钢渣细碎过程中因频繁“过铁” 的难题;使用激振器提供动力,得到更大的破碎力和 破碎比,不仅能将钢渣破碎得很细,还能将渣铁砸扁 排出,保证工作的连续和金属铁的回收。该技术设 计配置两段加工工艺,能够实现开路工作,破碎产品 粒度细,其中I、Ⅱ、Ⅲ型生产线产品粒度分别小于 6mm、8mm和平于10mm,比前述的钢铁公司闭路工 作的产品粒度小,甚至仅为后者的1/3大小。该技 术能实现渣铁的高效解离,能提高金属铁的回收率, 使尾渣中金属铁的含量小于1%,可得到的粒度很 细的尾渣,能够满足水泥、钢铁冶炼等生产应用的要 求。

自2010年8月鉴定一年来,该技术和设备已在邯郸钢铁、西宁特钢、中天钢铁、天冶集团、重庆钢 铁、广富集团等十多家钢铁公司工业应用。

5 结 论

(1)钢渣加工到一10mm后,在钢钢渣破碎和磁 选后,保证其中渣钢品位时,能将尾渣剩余的金属铁 含量降低到1%左右;破碎到一10mm的尾渣进行粉 磨等深加工才有明显经济性。

(2)颚式破碎机不适用于钢渣的细碎工作;锤 式破碎机等旋转冲击类破碎机破碎钢渣时,易损件 消耗快、更换周期短、生产成本高;液压圆锥破碎机 加工钢渣需闭路配置,得到的破碎产品粒度较大,且 循环负荷大、生产效率低。

(3)棒磨机等粉磨设备能够采用闭路工作方式 破磨钢渣,得到较细的产品。但它们的装机功率大, 能耗利用率低;研磨介质磨损快,钢耗高;产品稳定 性差;而且生产成本很高。

(4)以惯性圆锥破碎机为主体设备的钢渣高效 渣铁解离细碎工艺及设备,解决了钢渣难以破碎和 破碎过程中频繁“过铁”的难题,能够两段开路破碎 钢渣,无循环负荷,高效细碎和解离渣铁,可将钢渣 破碎到6—10mm以下,尾渣的金属铁含量降低到 1%以下。

 
 
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