随着现代钢铁工业的不断发展,铁矿石资源日趋紧张,资源短缺已经严重制约了我国钢铁工业的发展。硫酸渣作为一种富含铁元素的二次资源,还含有少量的铜、铅、锌等有色金属,以及较高的有害元素硫,是一种典型的难选难冶二次资源铁矿。我国化工行业每年排放数千万吨的硫酸渣,累计全国各地堆存量过亿吨。因此,开发在炼铁工序中适宜的使用方法对于缓解我国铁矿缺乏的现状,实现资源综合利用具有重要意义。从文献报道看,硫酸渣在制备建材、颜料、炼铁等方面都有应用。但是考虑到目前硫酸渣的产生量,未来大规模的应用还需着眼于炼铁过程。硫酸渣在炼铁过程中适宜的使用方法需综合考虑产品质量、设备腐蚀、尾气排放等综合因素。为了对未来硫酸渣在炼铁过程中的适宜工艺选择提供依据,本文分别针对硫酸渣的烧结和球团工艺的各项指标进行了系统实验研究,得出以下主要结论:①硫酸渣的主要物相是赤铁矿(hematite Fe2O3),磁铁矿(magnetite Fe3O4)以及镁铁尖晶石(magnesioferrite),研究所用澳矿的主要物相是赤铁矿(hematite Fe2O3),含有一定量的羟基和少量高岭土;硫酸渣粒度小于0.2mm的颗粒含量接近80%,在烧结制粒过程中可作为粘附粒子,澳矿粒度较大,可以作为形核颗粒;硫酸渣的湿容量为37.25%,接触角为73.6°;澳矿的湿容量为22.01%,接触角为69.8°;从硫酸渣的微观形貌可以看出,硫酸渣颗粒多呈圆球状、颗粒的表面有大量微小孔隙,导致成球性较差。②在碱度为1.2、配碳量5.0%,硫酸渣配比50%时,硫酸渣烧结混合料的实际含水量应控制在10±0.3%,比普通铁矿石烧结混合料所需的外配水要高,因为硫酸渣成球效果较差,增加配水量以改善成球效果;在配碳量5.0%,硫酸渣配比50%,烧结混合料实际含水10%左右时,硫酸渣烧结混合料的碱度应控制在1.5;在碱度为1.5,硫酸渣配比50%,烧结混合料实际含水10%左右时,硫酸渣烧结混合料的配碳量应控制在5.0%。硫酸渣烧结混合料适宜的含水量10%,碱度1.5,配碳量5.0%。③在碱度为1.5、配碳量5.0%、烧结混合料实际含水10%左右时,提高硫酸渣配比,烧结矿质量恶化严重,主要原因为硫酸渣用量增加,导致混合料形核粒子减少,制粒效果变差,导致透气性恶化,降低了烧结矿质量。工艺的优化后的方案是:碱度1.5、配碳量5.0%、硫酸渣配比50%、返矿20%、实际含水量10%,该方案下烧结矿的成品率约为85%、落下强度约为68%、转鼓强度约为48%、抗磨指数在4.4%以下。对优化后的方案烧成的烧结矿进行冶金性能检测,结果如下:低温还原粉化指数RDI+3.15=86.16%;还原度指数77.5%,还原率指数45.14%;Tsa软化温度区间△Tsa=Ts-Ta=128℃,Tm渣铁开始滴落温度Tm=1420℃;最优方案下的烧结矿质量可以满足高炉炼铁生产。硫酸渣烧结混合料在烧结过程中可以脱除部分硫和砷,但须注意烧结设备的防护。④硫酸渣压块焙烧实验表明,硫酸渣球团适宜的焙烧温度在1260℃,焙烧时间在12min。硫酸渣在造球前要进行球磨处理,未经球磨的硫酸渣造球效果较差,生球落下强度很低,不能满足生产,硫酸渣经过球磨处理后,粒度变小,增大颗粒表面能,改善成球性能,球磨时间增加生球落下强度明显增加;增加膨润土有利于改善硫酸渣成球性能,但要控制膨润土的添加量,膨润土添加量过多,会降低球团矿含铁品位。⑤研究了球磨时间和膨润土含量对硫酸渣造球的影响,研究表明,膨润土添加量2.0%,球磨时间40min的条件下,焙烧后球团抗压强度达到了3.458k N/个,可以满足高炉冶炼的生产要求。