鋼渣處理工藝的優化與應用

摘要：為解決鋼渣遇水膨脹和鐵含量較高的問題，文章結合生產實際對比分析了國內現有的鋼渣處理工藝特點，提出了高效裂解法清潔處理液態鋼渣技術。與傳統燜渣工藝相比，可縮短2～3小時燜渣時間，鋼渣粒度更小、更均勻、更穩定，還可以提高燜渣爐的使用壽命，對環境治理有良好的效果。

關鍵詞：鋼渣處理工藝；轉爐；高效裂解法；燜渣爐；環境治理 文獻標識碼：A

中圖分類號：X757 文章編號：1009-2374（2015）01-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0026

轉爐鋼渣是煉鋼工藝流程的衍生物，其雖無毒，但會造成渣滿為患，污染環境，造成資源浪費。國外工業發達國家在20世紀初就關注鋼渣的利用價值，美國、日本、德國等國家鋼渣利用率都在95%以上，其中廠內循環在20%以上。我國鋼渣綜合利用率不到20%，與工業發達國家相比有很大的差距。

某公司寬厚板廠有一座KR鐵水預處理，一座210t氧氣頂底復吹轉爐（配有副槍系統和自動化煉鋼靜動態模型），一臺雙工位LF精煉爐，一臺雙工位RH精煉爐，一臺達涅利立彎式連鑄機，主要品種為管線鋼、高強鋼、高強耐磨鋼、低合金-結構鋼、船板、容器鋼、鍋爐鋼等。按年生產爐數7200爐，每爐產生轉爐鋼渣25噸計算，年產鋼渣量18萬噸。

該公司爐料廠已建成三條鋼渣微粉生產線，年處理鋼渣能力100萬噸以上。生產微粉對鋼渣有特殊的要求，必須解決鋼渣遇水膨脹和鐵含量較高的問題，因此必須對轉爐渣處理工藝進行優化和創新控制，滿足鋼渣微粉生產需求。

1 國內鋼渣處理現狀

國內鋼鐵企業通過引進國外工藝或設備及自主研發，目前處理鋼渣的現狀主要有以下六種：

1.1 鋼渣熱潑處理工藝

鋼渣熱潑是利用鋼渣余熱，經過噴水冷卻后，在熱脹冷縮和游離氧化鈣水解膨脹作用下，促使鋼渣破裂、自解粉化。具體是先將渣潑入渣池，打水冷卻至表面發黑且無蒸汽冒出，再潑下一罐渣直至渣池灌滿，然后蓋上燜渣蓋集中打水，再燜渣處理，讓鋼渣自然粉化，然后進行磁選處理。該工藝是20世紀70年代引進國外生產線后發展的鋼渣處理工藝，其占地面積大，設備投資和人員投入較多，不僅污染了環境，還浪費資源。

1.2 鋼渣水淬處理工藝

鋼渣水淬是20世紀70年代為獲得小粒度鋼渣返回燒結工序而加以研究的工藝。借助多排、多孔、多功能的水噴嘴形成紊流的自由噴射，借助水的壓力將高溫液體拋流熔渣，在瞬間內擊散、粒化、冷凝成小固體顆粒鋼渣的過程。水淬的優點是排渣迅速，有利于發揮煉鋼轉爐等設備的潛力，減輕了人工清渣的繁重工序，人工費用降低。缺點是水淬時產生大量的蒸汽，不利于工作環境和工人的操作，還存在潛在的爆炸危險，同時造成水污染，增加排污費用。

1.3 鋼渣風淬處理工藝

風淬法是渣罐接取熔渣后，運到風淬裝置處，傾翻渣罐，熔渣經過中間罐流出，被一種特殊噴嘴噴出的空氣吹散，破碎成微粒，在罩式鍋爐內回收高溫空氣和微粒渣中所散發的熱量并捕集渣粒。經過風淬而成微粒的轉爐渣可做建筑材料；由鍋爐產生的中溫蒸汽可用于干燥氧化鐵皮。風淬法比水淬法在工藝技術上有所進步，供水系統進行了簡化，系統基建投資相對要少，蒸汽資源得到了回收利用，成本費用低。該工藝的缺點是噪音大，環境污染嚴重。

1.4 鋼渣滾筒處理工藝

鋼渣滾筒法是將熔渣倒入高速旋轉的滾筒中，通過滾筒裝置的這種轉動和內部水口對熔渣進行的噴水，并采用鋼球轉動碾壓方式，使鋼渣在多種介質的冷卻和機械力作用下急速固化、冷卻破碎。該工藝的優點是鋼渣粒度主要在8mm以下，易磨性好，硫和磷含量相對較少，可以直接返回冶金流程利用，且排渣速度快，占地面積少，對環境污染少。缺點是工藝設備復雜，故障率高，投資大，鋼渣活性度低。

1.5 鋼渣粒化輪法處理工藝

鋼渣粒化輪法是將熔融的鋼渣沿渣溝流嘴落到與之有一定高度差的高速旋轉的粒化輪上，因機械作用將熔渣破碎、粒化，被粒化的熔渣在空間經噴水冷卻后，渣水一同落入脫水轉鼓。其優點是排渣隨度快，環境污染少。其缺點是鋼渣處理率低（一般在15%～50%之間），只能處理流動性好的鋼渣，設備磨損較嚴重，鋼渣膠凝性能變差時影響其利用。

1.6 鋼渣燜渣法處理工藝

我國傳統燜渣工藝是將高溫液態鋼渣傾倒在煉鋼渣場地坪上冷卻至650℃以下的固態鋼渣，然后傾倒至燜渣爐中，噴水冷卻。此工藝不能滿足該廠210區域現場就地處理要求，不能改善渣場環境，不能解決鋼渣在裝車、卸車時的揚塵問題，而且燜渣爐不能承受高溫液態鋼渣，燜渣爐維護量大，幾乎每隔3個月就維護一次。

2 創新轉爐渣處理工藝的提出

該公司設計部門自主研發的高效裂解法清潔處理液態鋼渣技術，其原理是將轉爐固/液態高溫鋼渣倒入熱燜爐中，蓋上燜渣蓋密封，由燜渣蓋的噴嘴均勻噴霧，利用鋼渣余熱產生0.2～0.3kPa的過飽和蒸汽，蒸汽保持8～12h，鋼渣中游離MgO（f-MgO）和游離CaO（f-CaO）遇蒸汽后形成氫氧化鈣（體積膨脹98%）和氫氧化鎂（體積膨脹148%），膨脹力使鋼渣開裂、粉化并促進渣與鋼的分離。通過熱燜裝置處理后的鋼渣，金屬回收率大于98%，尾渣穩定性良好，可實現100%利用。其具有如下特點：（1）鋼渣粉化率在80.2%以上，鋼渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，省去了鋼渣熱潑工藝的多級破碎設備；（2）渣鋼分離效果好，大粒級的渣鋼鐵品位高，金屬回收率高，尾渣中金屬含量小于1%，減少金屬資源的浪費；（3）與其他工藝相比，鋼渣熱燜處理可使尾渣中游離氧化鈣（f-CaO）和游離氧化鎂（f-MgO）充分進行消解反應，可提高鋼渣的穩定性，并可減少鋼渣破碎加工量，并減少設備磨損；（4）燜渣處理后的鋼渣含水5%～8%，在裝車、運輸、卸車過程中不會發生揚塵現象，對環境的治理起到很好的

效果。

3 與傳統燜渣工藝的對比

與傳統燜渣工藝相比，高效裂解法清潔處理液態鋼渣技術具有如下特點：（1）可以將轉爐出來的高溫液態鋼渣直接倒入燜渣爐內，減少鋼渣倒運次數，減少揚塵的污染，而且高溫液態鋼渣傾倒時幾乎不產生揚塵；（2）燜渣處理時間時間短、效果好。充分利用1000℃以上的高溫鋼渣與水產生大量高溫飽和蒸汽，與鋼渣中游離氧化鈣（f-CaO）和游離氧化鎂（f-MgO）充分進行消解反應。與傳統低溫燜渣相比，此工藝可縮短2～3小時燜渣時間，而比鋼渣粒度更小、更均勻；（3）燜渣爐維護量少。傳統燜渣爐采用鋼板或鑄鐵板，不能承受高溫爐渣的冷熱沖擊，幾乎3個月就必須大修維護一次，使用壽命短，高效裂解法清潔處理液態鋼渣技術采用鋼坯內襯，鋼坯與混凝土之間采用空氣隔熱技術，有效地保護混凝土，提高了燜渣爐的壽命。

4 結語

通過采用高效裂解法清潔處理液態鋼渣技術，鋼渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，渣鋼分離效果明顯，金屬回收比例高，而且與傳統燜渣工藝相比，可縮短2～3小時燜渣時間，鋼渣粒度更小、更均勻、更穩定，還可以提高燜渣爐的使用壽命，對環境治理有良好的效果。

參考文獻

[1] 趙俊學，李小明，唐雯聃，施瑞盟.鋼渣綜合利用技術及進展分析[J].鞍鋼技術，2013，（3）.

[2] 杜傳明.轉爐鋼渣資源利用的新方法[J].山東冶金，2012，（34）.

[3] 張海寶，萬太林，于放.鋼渣處理與利用的工藝方法[J].黑龍江環境通報，1999，23（2）.

作者簡介：宋銳（1977—），男，山東聊城人，山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司工程師，研究方向：計劃管理。

（責任編輯：秦遜玉）endprint