钢渣磁选回收铁的工艺优化研究
Optimization of magnetic separation process for iron recovery from steel slag
内容篇为了更有效地回收钢渣中的铁以及减少磁选过程中设备的磨损，本文提出了一种基于钢渣中磁性铁含量及磁性铁粒径分布测定结果来优化钢渣磁工艺的方法。依据钢渣中磁性铁的粒径分布来选择适宜的筛分磁选工艺，以避免大颗粒磁性铁中的金属铁在破碎过程对设备的损耗以及提高磁选工艺的回收效率。磁选工艺的回收效率通过该工艺的回收铁含量与该钢渣最大能回收的铁含量的百分比来表征。分别研究了转炉渣、脱硫渣以及铁水罐渣这三种钢渣的磁选回收工艺。结果显示工艺优化后，不同钢渣磁选工艺的铁回收效率分别为93.20%，92.48%和85.82%，相比优化前，回收效率分别提高了9.58%，7.11%和6.24%。另外，工艺优化后由于大粒径铁质颗粒与设备之间接触的减少，从而降低了设备的磨损率，球磨一吨钢渣所使用的钢珠的磨损量减少了0.46 kg。
揭秘钢渣磁选工艺
图1 钢渣中磁性铁含量及粒径分布测试流程图
采用图1所示方法对钢渣进行分级、分粒径磁选，通过比重法计算得到不同粒径磁选物的铁含量，计算得到钢渣中的可磁选回收的最大铁含量以及磁性铁的粒径分布。采用该方法对三种钢渣进行测定分析，其结果如图2所示。
图2 钢渣中的磁性铁含量及粒径分布图
可以看出渣A、B的磁性铁的主要粒径为10-20 mm，渣C中的磁性铁粒径主要分布在1-5mm范围内。渣中最大可磁选回收的磁性铁含量分别为45.49%，38.44%以及19.75%。
图3 磁选前后钢渣的XRD图谱
a: 磁选前 (1-MgO1-xFeOx, 2-Ca2FeAlO5, 3-Fe3O4, 4-Ca2SiO4, 5-Mg2TiO4, 6-Fe, 7-Ca2TiO3, 8-Al2O3, 9-FeTiO3); b: 磁选后 (1:MgO1-xFeOx, 2-Ca2FeAlO5, 3-Fe3O4, 4-Ca2SiO4, 5-Mg2TiO4,6-Al2O3,7-FeTiO3)
图3为磁选前后的钢渣的XRD图谱，图中可以看出，磁选后钢渣中未有金属铁的物相检出，Fe3O4物相的衍射峰也大幅度减小，说明大部分的磁性铁已经被磁选分离。而其他物相的衍射峰磁选前后类似，这表明其化学成分较为接近，因此采用比重法来测定分析钢渣中的铁含量是可行的。
图4 初始磁选工艺（左）以及优化后的磁选工艺（右）
从钢渣的中磁性铁的粒径分布结果可以看出(图2)，渣A、B的主要磁性铁分布为10-20 mm，渣C为1-5mm，所以在优化过程中，将粒径为10-20 mm的钢渣进行分离并磁选回收，因此优化后的工艺流程如图4所示。而通过磁选剩余的矿渣再进行破碎、研磨并进行再次磁选，从而提高了磁选效率，也避免了大颗粒磁性铁在破碎过程造成的设备磨损。
表1 初始工艺和优化后工艺的回收效率表 (%)
从表1中可以看出，磁选工艺优化后回收效率分别提高了9.58%, 7.11%和6.24%。
表2 不同粒径回收的磁性铁的铁品位 (%)
从表2中可以看出，粒径为0-10 mm的磁选钢渣的品位为50.5-53.9 wt.%，可用于烧结工艺利用，而粒径为10-20 mm的磁选渣的品位较高为70.7-80.5 wt.%，可在炼钢中得到回收利用。
结 论
本文提出了一种有效优化钢渣提质工艺的方法，基于对钢渣中可回收利用的磁性铁含量的测试以及对磁性铁粒径的分布规律的测定，确立磁选工艺的优化方案。结果表明三种不同钢渣中的可回收利用的磁性铁含量分别为45.56 wt.%, 38.45 wt.%和19.75 wt.%，分别对应着转炉渣，脱硫渣以及铁水罐渣。发现渣中主要的磁性铁的粒径范围为10-20mm。因此在优化过程中，添加了10-20mm的筛分磁选工艺，将大粒径的磁性铁颗粒分离以减少对破碎过程中设备的磨损。优化后，铁回收效率分别为93.20 wt.%，92.48 wt.%与85.82 wt.%，较优化前有9.58%，7.11%和6.24%的提升。而磁选得到的精矿的铁品位为50.5-53.9 wt.% (粒径 0-10 mm) 以及70.7-80.5 wt.% (粒径 10–20 mm)可以分别用于烧结以及转炉原料。另外，通过工艺优化之后，每处理一吨钢渣，球磨钢珠的质量损失降低了0.46 kg。
引用格式
Lan Y, Liu Q, Meng F, et al. Optimization of magnetic separation process for iron recovery from steel slag[J]. Journal of Iron and Steel Research, International, 2017, 24(2): 165-170.
连接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1006706X17300237
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期刊来源
本文发表于Journal of Iron and steel research international 2017年02期
Journal Impact Factor : 0.836.
个人篇
兰苑培，男，工学博士，籍贯四川沐川
教育经历
2017.7-至今 贵州大学 讲师
2011.09– 2017.06 重庆大学 硕博连读/冶金工程
2014.10- 2016.10 美国犹他大学 The University of Utah联合培养/冶金工程
2007.09– 2011.07 重庆大学 本科/冶金工程
研究兴趣
冶金资源与环保：冶金资源、节能与环保问题；
催化材料的制备和表征：烟气催化净化；纳米氧化物的制备；光催化等。
邮箱：lanyuanpei@cqu.edu.cn
近期发表论文
[1] Y. P. Lan, H. Y. Sohn*, Q. C. Liu, et al. Nanoceria synthesis in the KCl-LiCl salt system: crystal formation and properties, Journal of the American Ceramic Society, 2017, 100(5): 1863-1875.
矿冶园：kuangyeyuan
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