脱硫扒渣的组成特性与利用研究

论文摘要

鞍钢一炼钢厂采用钝化金属镁粉和氧化钙粉进行铁水预处理脱硫,每年产出约32万吨的脱硫扒渣,由于缺乏有效的加工手段而采取堆存处理,不仅浪费了资源而且污染了环境。为了实现可持续发展的目标,有必要对脱硫扒渣进行回收再利用研究。本文采用化学分析、光学显微镜、XRD和SEM等分析和检测手段研究了脱硫扒渣的组成特性。研究结果表明：脱硫扒渣中的主要有用元素为铁,品位达54.18%,主要有害元素为硫,品位达1.01%；渣中的铁相主要为金属铁、磁铁矿硅酸铁和方铁矿,其中可回收利用的铁相占总铁的61.88%；脱硫扒渣中所含的主要物相有金属铁、磁铁矿、铁酸盐类、硅酸盐类以及铝酸盐类等,其中硫主要赋存在硫化钙和硫酸盐矿物中；由原渣样的粒度分析可知,铁主要分布在粗粒级中,硫主要分布在细粒级中,也有部分硫夹杂在粗粒级中,造成选别分离的困难。根据脱硫扒渣的组成特性,在脱硫扒渣利用方面主要进行了抛尾试验、渣样磨矿试验以及提铁降硫试验。抛尾试验结果表明,虽然渣样细粒级别的铁品位较低、硫品位较高,但由于仍含有少量的磁铁矿,故不宜作抛尾处理；脱硫扒渣中含有部分金属铁,导致其可磨性较差,影响后续的选别,因此采取分级分选的方式回收部分的金属铁,即当渣样磨矿细度-0.074mm为54.20%,+0.3mm部分直接作为铁精矿进行回收,-0.3mm部分作为下一步试验的试样；提铁降硫试验主要进行了磁选、重选、重-磁选和磁-重选四种流程,选别结果表明,四种流程均可得到合格的铁精矿,综合考虑各个选别指标以及现场生产的可行性,试验最终采取的是重-磁选联合流程,当摇床精矿的磨矿细度-0.074mm为50%,磁场强度为108KA/m时,磁选精矿产率41.46%、精矿TFe品位86.32%、TFe回收率78.78%、精矿S品位0.21%、尾矿TFe品位16.76%。选别尾矿的XRD分析结果表明,尾矿中含有的主要物相为硅酸二钙、铁酸镁、金属铁、硅酸三钙和磁铁矿,且半定量分析显示尾矿中含有的硅酸二钙和硅酸三钙总含量高达82.00%。因此,可考虑把脱硫扒渣的选别尾矿用作水泥熟料,以实现资源的最大化利用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 脱硫扒渣简介
• 1.1.1 脱硫扒渣发展背景
• 1.1.2 脱硫扒渣发展概况
• 1.1.2.1 脱硫发展概况
• 1.1.2.2 扒渣发展概况
• 1.1.3 脱硫扒渣工艺简述
• 1.1.4 脱硫扒渣脱硫工序理论研究
• 1.1.4.1 脱硫热力学分析
• 1.1.4.2 脱硫反应的机理分析
• 1.1.4.3 脱硫动力学分析
• 1.2 脱硫扒渣的国内外研究现状
• 1.2.1 脱硫扒渣组成特性研究
• 1.2.2 脱硫扒渣返回铁水再利用研究
• 1.2.3 脱硫扒渣资源化利用研究
• 1.2.3.1 脱硫扒渣工业化利用现状
• 1.2.3.2 脱硫扒渣利用研究现状
• 1.3 本课题研究意义和主要内容
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 第二章 试验样品和试验方法
• 2.1 试验样品的制备
• 2.2 试验设备及仪器
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 脱硫扒渣组成特性分析
• 2.3.2 提铁降硫试验
• 第三章 脱硫扒渣的组成特性研究
• 3.1 脱硫扒渣物质组成
• 3.1.1 渣样化学成分与铁物相分析
• 3.1.2 脱硫扒渣XRD分析
• 3.1.3 脱硫扒渣主要矿物的嵌布特征
• 3.1.3.1 金属铁相嵌布特征
• 3.1.3.2 铁酸盐相嵌布特征
• 3.1.3.3 方铁矿相嵌布特征
• 3.1.3.4 铝酸盐相嵌布特征
• 3.1.3.5 硅酸盐相嵌布特征
• 3.2 脱硫扒渣粒度组成分析
• 3.3 脱硫扒渣物理性质参数
• 3.4 小结
• 第四章 脱硫扒渣的利用研究
• 4.1 脱硫扒渣组成特性与可选性关系
• 4.2 提铁降硫试验研究
• 4.2.1 细粒级抛尾试验
• 4.2.2 脱硫扒渣磨矿试验
• 4.2.3 磁选试验研究
• 4.2.3.1 磨矿细度条件试验
• 4.2.3.2 磁场强度条件试验
• 4.2.3.3 脱硫扒渣磁选机理研究
• 4.2.4 重选试验研究
• 4.2.4.1 重选方案
• 4.2.4.2 脱硫扒渣重选机理研究
• 4.2.5 重—磁选试验研究
• 4.2.5.1 磨矿细度条件试验
• 4.2.5.2 磁场强度条件试验
• 4.2.6 磁—重选试验研究
• 4.2.7 试验流程的确定
• 4.3 选矿产品组成特性分析
• 4.3.1 选矿产品的化学组成
• 4.3.2 选矿产品XRD分析
• 4.3.3 尾矿再利用研究
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士阶段发表的论文