BSSF滾筒法渣處理技術在鑄余渣處理中的新運用

金鑫

（寶鋼工程技術集團有限公司，上海寶山，201900）

BSSF滾筒法渣處理技術在鑄余渣處理中的新運用

金鑫

（寶鋼工程技術集團有限公司，上海寶山，201900）

基于現有BSSF滾筒法渣處理技術，通過對鑄余渣特性的分析，結合滾筒渣處理裝置本身的優勢，對系統進行了二次開發。應用效果表明：二次開發的滾筒法渣處理系統運行穩定，增強了處理煉鋼連鑄余渣的能力，鋼渣處理率從30%提高到85%，為鋼渣資源化利用提供了良好條件，符合當今社會對環保及固廢資源循環利用的需求。

BSSF；滾筒法；鋼渣處理；鑄余渣；環保；資源再利用

引言

鑄余渣是鋼包內鋼水經過連鑄或鑄錠后所剩余的鋼水和渣的混合物[1-3]。在鑄余渣處理方面，各大鋼廠處理模式基本相同，主要有直接熱潑和格柵冷卻法。將形成的大渣砣另行處理，而對鑄余渣經篩分磁選后形成的塊狀鑄余渣，基本上都是堆積在渣場上，經自然陳化處理后，再次篩分磁選。

如此反復循環處理后，仍有部分塊狀渣廢棄在場地上，不能得到利用。因此目前各大鋼廠在鑄余渣處理方面存在處理成本高、危險性大、環境污染嚴重等弊端，既不經濟，也不環保。

1 傳統滾筒法鋼渣處理技術

寶鋼BSSF全稱是滾筒法渣處理技術是由寶鋼歷時十余年開發的，具有短流程、清潔化、資源化特點的冶金熔態渣處理技術[4]，技術工作原理如圖1所示。

1.1 技術原理

將高溫熔態冶金渣在一個轉動的密閉容器中進行處理，在工藝介質和冷卻水的共同作用下，高溫渣被急速冷卻、固化和碎化，實現渣鋼破碎和分離同步完成。在這個工藝過程中，由于熔渣與鋼水冷卻的收縮率不同，所以互不包容；同時熔渣的處理是在滾筒的介質中進行的，熔渣無法包裹水形成密閉空間，所以不會發生爆炸，安全性好；在處理過程中，滾筒的工藝介質將熔渣充分的顆粒化、同時冷卻水又將游離氧化鈣消解，因此渣的穩定性好。處理過程污水循環使用，蒸汽集中排放。

1.2 傳統鑄余渣處理工藝

全國大部分鋼廠鑄余渣處理工藝如圖2所示。其中，大多數鋼廠采用常規處理方法，也就是直接傾倒，這樣不僅在渣鋼分離上效果不好，而且容易產生非常大塊的塊鋼，在處理過程中必須進行相當大工作量的破碎切割過程，無論環保還是效率，都不符合當前發展方向。

圖1 寶鋼BSSF熔渣處理原理示意圖

作為鋼廠渣鋼內循環的原料，勢必需要配備更加龐大的回收系統[2]。

當用落錘法（夯實渣的方法）處理時，不僅對基礎、廠房、環境等方面都帶來非常惡劣的影響，也使工業清潔化生產要求嚴重不和諧。

當用格柵處理法時（寶鋼系統用），該方法在渣罐接渣之前通過以鋼渣為原材料而制作的格柵放置于渣罐內部進行初步接渣，從而達到冷卻后自然分解為小塊的目的，以大量減少落錘工藝所帶來的時間及經濟成本。然而，該工藝并沒有從本質上解決根本問題，各種中型尺寸的渣砣還是需要進行進一步氧氣切割，才可滿足篩分磁選的要求，并且同樣存在轉駁運輸等問題，也會造成一定的安全隱患。當然，該工藝已經比傳統工藝大大降低了相關風險。

2 滾筒法鋼渣處理技術的二次開發

運用滾筒渣處理裝置進行鑄余渣的處理，可實現鋼廠工業清潔化，解決安全隱患等問題，還能使產品適用面更廣，提升產品品牌效應。

2.1 鑄余渣成分分析

根據分析研究表明，連鑄鑄余渣成分組成如下[3]：

圖2 傳統鑄余渣處理工藝

表1 鑄余渣組成

轉爐渣成分組成如下：

表2 轉爐渣組成

2.2 核心設備性能與原料矛盾

從物理性質而言，鑄余渣的組成與轉爐渣類似，同樣主要由CaO、Al2O3組成，唯一區別在于鋼水含量。轉爐渣內含有鋼水量根據鋼種和冶煉工藝的區別會略有區別，但一般情況下轉爐渣含鋼量在10%左右，鑄余渣含鋼量在30%~50%之間。接近一倍多的鋼水量的提高，對于整個設備目前情況而言，需要首先解決幾個問題：

（1）鋼水含量的增加帶來鑄余渣整體渣溫的上升，對于設備的穩定性影響較大；

（2）轉爐渣的旋轉進料裝置并不適用于鋼水含量高的鑄余渣，容易使鋼水粘結在漏斗表面，堵塞漏斗；

（3）鋼水進入滾筒渣處理裝置后難以清理筒體內部冷鋼；

（4）產品生產工藝可能需要根據設備二次開發后進行進一步優化。

2.3 二次開發及解決方案

為解決上述問題，BSSF滾筒渣處理裝置需要進行漏斗、耐材、清渣裝置及生產工藝等方面的改進。

2.3.1 進料裝置

滾筒渣處理裝置原有進料漏斗高度約3.8m，漏斗下口通徑（耐材砌筑后）口徑約0.8 m2，在分析鑄余渣鋼水含量高，容易粘結在漏斗表面的情況后，從設計角度將將漏斗整體高度降低至2.9 m，直段從1.3 m降低至0.86 m，從而減少鋼水粘結面積，便于在線清理以及離線翻渣。同時，漏斗通徑增加到2 m2，通過增加通過率提高產能[5]。

圖3 進料裝置三視圖與設計圖

2.3.2 耐材

鑄余渣由于溫度過高，從高空下落后容易沖刷落渣點，導致進料漏斗開裂，損壞漏斗，因此需對漏斗內壁進行保護。在選用耐材時，設計上需兼顧耐沖刷強度及耐高溫性能[6]。

鎂碳磚（圖4）是以高熔點堿性氧化物氧化鎂（熔點2 800℃）和難以被爐渣侵潤的高熔點碳素材料作為原料，添加各種非氧化物添加劑，用炭質結合劑結合而成的不燒炭復合耐火材料。鎂碳磚主要用于轉爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內襯，以及鋼包的渣線等部位。

鎂碳磚作為一種復合耐火材料，有效地利用了鎂砂的強抗渣侵蝕能力和碳的高導熱性及低膨脹性，補償了鎂砂耐剝落性差的最大缺點。其主要特點有：①耐高溫性能良好；②抗渣能力強；③抗熱震性好；④高溫蠕變低。

由于鑄余渣相比普通轉爐渣，鋼水含量高，針對鋼水冷卻后形成硬質鋼片難以在線清理的問題，考慮對耐材進行重新設計。在確保耐材強度的情況下，將原有鎂碳磚的含碳量從14%降低至10%，提高其保溫率，減低鋼水溫降速度，便于清理。對于耐材的修補、填縫等工作，同時在磚縫的填補現場采用HC-1轉爐爐口噴補料。

2.3.3 清渣裝置

滾筒在處理鑄余渣時，無論是料斗，還是進入滾筒內的鋼水，都會凝結成大塊冷鋼。由于鑄余渣含鋼量高，漏斗內凝結的鋼片以及滾筒渣處理裝置內部冷鋼的清理頻率也隨之大大增加。因此考慮在現場設置專用裝置，清理漏斗中的粘鋼（渣），同時能夠在清理滾筒內部的冷鋼時候充當吊具，如圖5所示。

圖5 清渣裝置

2.3.4 生產工藝改進

不同于轉爐渣，鑄余渣如果使用滾筒渣處理裝置進行處理，需在生產操作制度上進行一定改進：

（1）遵循滾筒原設計初衷，噴淋角度與上噴淋水量保持不變，下噴淋不開，冷鋼在排完之前勿關閉滾筒裝置；

（2）確保連續生產，在漏斗內鋼水沒有凝固之前繼續第二爐，將熔融狀態的鋼水盡可能通過倒渣沖刷進滾筒，提高生產效率；

（3）處理完畢后，除非需要將漏斗吊下來清理，勿打水；

（4）增加漏斗周轉數量及漏斗清理工序。

3 應用效果

通過對滾筒渣處理裝置的二次開發，提高了滾筒設備對鑄余渣的適用性及穩定性，并在此基礎上形成了處理線系統；結合原有滾筒渣處理裝置所創造的三位一體技術，提高了滾筒渣處理率；提出“渣不落地”的處理理念，使之實施到工程項目中的鑄余渣鋼渣處理率從30%提高到85%，且極大改善了環境污染問題。

4 結語

滾筒法渣處理技術具有清潔化、短流程、資源化的特點，符合當今社會對環保及固廢資源循環利用的需求，有顯著的社會環保效益和技術經濟優勢。橫向開拓滾筒渣處理技術的處理領域，將極大提高產品的市場認可度。未來將繼續完善開發滾筒法工藝及設備，實現滾筒法對煉鋼鋼渣的全覆蓋。

[1]呂寧, 許薔. 連鑄鑄余渣處理方法初探[J]. 現代冶金, 2007, 35(3): 54-55.

[2]周立祥. 固體廢物處理處置與資源化[M]. 北京: 中國農業出版社, 2007.

[3]郭奠榮. 攀鋼鑄余渣熱態循環利用實踐[J]. 四川冶金, 2013, 35(5): 1-6.

[4]張建國. 滾筒法渣處理工藝技術應用論述[J]. 資源再生, 2015(1): 66-68.

[5]李嵩. BSSF滾筒渣處理技術的創新與發展[C]// 尾礦與冶金渣綜合利用技術研討會. 2014.

[6]胡治春. 寶鋼滾筒法渣處理工藝的發展現狀與改進分析[J]. 科技促進發展, 2012(4): 68-71.

An Innovative Application on Treatment of Casting Residue Using BSSF Drum-type Slag Treatment Technology

JIN Xin
(Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd., Baoshan, Shanghai,201900, China)

Based on the existing BSSF drum-type slag treatment technology, through analysis on the characteristics of casting residue, and combined with the advantages of drum slag treatment device, a secondary development for such a system has been carried out. The application effects show that the system of drum-type slag treatment system runs stably, and enhances the ability of slag treatment for steel casting. The treatment rate increases from 30% to 85%, providing a good condition for the use of steel slag resources, as well as meeting the needs of environmental protection and recycling of solid waste resources nowadays.

BSSF; Drum-type; Slag Treatment; Casting Residue; Environmental Protection; Resource Utilization

TF4

A

2095-8412 (2016) 06-1205-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.041

金鑫(1982-)，男，回族，浙江海寧人，工學學士，主任工程師。研究方向：鋼渣綜合處理。

E-mail: 21866626@qq.com