攀鋼轉(zhuǎn)爐鋼渣悶潑法工藝實(shí)踐

錢強(qiáng)

（攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司，四川 攀枝花617022）

隨著我國鋼產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，鋼鐵企業(yè)的第二大固體廢物——轉(zhuǎn)爐鋼渣的總量也在急劇增加，在全球倡導(dǎo)“節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)”理念的背景下，對(duì)鋼渣的回收及利用已成為鋼廠關(guān)注的焦點(diǎn)，這將是影響鋼廠可持續(xù)發(fā)展、鋼鐵生產(chǎn)與環(huán)境和諧進(jìn)步的重要因素之一［1］。

目前，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼渣預(yù)處理工藝較多，主要有熱悶法、水淬法、風(fēng)淬法、熱潑法以及滾筒法，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，需因地制宜。各鋼廠轉(zhuǎn)爐渣游離鈣（f-CaO）普遍較高，采用傳統(tǒng)的處理工藝是造成f-CaO偏高的主要原因，熱潑渣經(jīng)過打水后，表面的水分形成蒸汽隨即散發(fā)，而內(nèi)部的水分由于不能形成一定的壓力，水分被蒸發(fā)或是冷卻后滲透至渣底流走，致使大量的水分無法與轉(zhuǎn)爐渣中的f-CaO充分接觸，從而降低f-CaO的消解［2-3］。

在攀鋼，由于地域條件限制以及煉鋼生產(chǎn)的要求，轉(zhuǎn)爐渣罐統(tǒng)一組罐后才能運(yùn)往距離約10 km外的渣場(chǎng)傾翻，由此造成了轉(zhuǎn)爐渣流動(dòng)性差，大部分呈（半）固態(tài)的“糖心”渣。采用熱潑法預(yù)處理工藝后，悶渣時(shí)間長(zhǎng)，用水量大，轉(zhuǎn)爐渣粉化率低。近來有代表性的熱悶法，兼顧了轉(zhuǎn)爐渣性能的穩(wěn)定和環(huán)保要求，其工藝簡(jiǎn)單，適合各類渣的處理，缺點(diǎn)是熱悶時(shí)間較短，處理后的渣粒度不均勻。為此，結(jié)合“熱潑法”及“熱悶法”工藝，開展先“潑”后“悶”，以悶為主的新型處理工藝——“悶潑法”。利用轉(zhuǎn)爐渣余熱及熱悶特點(diǎn)，開展規(guī)模化預(yù)處理研究，提高渣、鐵的高效分離和減少轉(zhuǎn)爐渣中游離氧化鈣含量，進(jìn)一步綜合利用轉(zhuǎn)爐渣。

1 原來的翻渣工藝

熱態(tài)的轉(zhuǎn)爐渣裝入渣罐后，進(jìn)行組罐，由火

圖1 原有的翻渣方式

2 悶潑法工藝及特點(diǎn)

“悶潑法”工藝結(jié)合了“熱潑法”和“熱悶法”兩種工藝，采取先潑后悶的處理步驟，最終以悶為主，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣的全熱悶。首先將半熱態(tài)轉(zhuǎn)爐渣熱潑于渣坑內(nèi)，同時(shí)模擬熱悶條件，在所翻棄轉(zhuǎn)爐渣的擋墻對(duì)面，將一些冷固態(tài)的超大塊轉(zhuǎn)爐渣堆積成“人工”小擋墻（5 m），阻擋大塊轉(zhuǎn)爐渣的滾落，車將5～10個(gè)渣罐一同運(yùn)至渣場(chǎng)，溫度降為650～1 350℃，能夠翻棄的轉(zhuǎn)爐渣直接按順序翻入渣坑內(nèi)，在一定的落差以及重力的作用下與地面形成強(qiáng)大的沖擊力，使轉(zhuǎn)爐渣平鋪于坑底。熱態(tài)鋼渣翻入渣坑內(nèi)，待鋼渣冷卻至300～800℃時(shí)，下一趟鋼渣即將翻入，為避免“放炮”現(xiàn)象，打少量水，迅速產(chǎn)生汽化，以使新鋼渣疊加熱悶時(shí)，下層的鋼渣產(chǎn)生大量飽和蒸汽與熱態(tài)鋼渣作用，鋼渣中的f-CaO和f-MgO與水反應(yīng)。

不能翻棄的渣罐倒回打砸間，用龍門吊翻棄，人工打水、冷卻后由磁盤吸鋼錠對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行打砸，再一同倒回渣坑熱悶。熱悶結(jié)束的轉(zhuǎn)爐渣由挖掘機(jī)裝入平板車運(yùn)至條篩，由膠帶輸送機(jī)送至破碎，篩分加工生產(chǎn)線。

巴關(guān)河渣場(chǎng)占地170萬m2，于1992年底開始使用，據(jù)當(dāng)時(shí)推測(cè)的使用壽命只有8年左右，但目前仍在使用中，主要用于轉(zhuǎn)爐鋼渣和鐵渣的翻棄，其中，鋼渣坑容積為45萬m3。為保證攀鋼煉鋼的正常生產(chǎn)，于2005年修建了鋼渣翻渣坑擋墻，凈高為17.5 m，有效長(zhǎng)度240 m。

由于打水不均，熱悶周期短，渣、鐵分離效果不佳，影響了后部工序，加上翻渣擋墻沒有很好地利用，轉(zhuǎn)爐渣中的游離氧化鈣沒有很好地進(jìn)行水化反應(yīng)，致使其消解率低，限制了轉(zhuǎn)爐渣粉的大規(guī)模應(yīng)用。圖1為原有的翻渣方式。縮短渣坑的翻渣寬度，與大擋墻形成梯形容積，創(chuàng)造有利于熱悶所需的溫度以及壓力，達(dá)到較佳的熱悶環(huán)境，從而提高渣、鐵的分離效率，延長(zhǎng)渣場(chǎng)的循環(huán)使用周期，圖2為現(xiàn)有的翻渣方式。

圖2 現(xiàn)有的翻渣方式

此外，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)對(duì)現(xiàn)有的渣坑進(jìn)行了擴(kuò)容和改造，首先，增加翻渣坑的容積率，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐渣熱悶周轉(zhuǎn)期。延長(zhǎng)翻渣線的有效長(zhǎng)度至240 m，同時(shí)加深渣坑的高度至16 m，寬度則保持在14 m左右，這樣可增加容積近1萬m3；其次，對(duì)渣場(chǎng)整體水網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，更換舊水管，安排專用轉(zhuǎn)爐渣打水管線，便于統(tǒng)計(jì)和管理，杜絕水資源的浪費(fèi)。

3 轉(zhuǎn)爐渣預(yù)處理規(guī)模試驗(yàn)

采用悶潑法并改造翻渣坑之后，按照不同翻渣時(shí)間、翻罐數(shù)量以及打水量進(jìn)行階段試驗(yàn)，探索轉(zhuǎn)爐渣的粉化效果，最終確定合理的打水操作規(guī)程以及熱悶周期。

第一階段試驗(yàn)，翻渣歷時(shí)10天。翻渣結(jié)束后，實(shí)施打水，全部翻渣結(jié)束后補(bǔ)水。翻罐時(shí)，無法對(duì)熱態(tài)渣及固態(tài)渣進(jìn)行區(qū)別，因此全部進(jìn)行混合翻渣，也有利于熱量的傳導(dǎo)和均化。在初次翻渣5～9罐后，不予打水，以保留底部轉(zhuǎn)爐渣的熱量，避免打水后遇高溫鐵水發(fā)生爆炸。第二趟翻罐結(jié)束后，少量打水30 min左右，待依次翻罐結(jié)束后，每次打水控制在45～60 min，直至翻滿為止，每天視蒸汽量控制打水量，持續(xù)熱悶30天。

翻渣結(jié)束后，進(jìn)入熱悶階段，每天觀察轉(zhuǎn)爐渣表面的蒸汽量，表面干燥時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行打水陳化，對(duì)游離鈣進(jìn)行消解。熱悶結(jié)束后，由推土機(jī)翻動(dòng)達(dá)到松動(dòng)的目的，隨后在處理生產(chǎn)線分選加工，觀察轉(zhuǎn)爐渣的粉化及游離鈣消解情況。

第二、三階段試驗(yàn)翻渣及打水程序同第一階段，熱悶時(shí)間均為30天。表1為熱悶翻渣及打水統(tǒng)計(jì)表。

表1 熱悶翻渣及打水統(tǒng)計(jì)表

轉(zhuǎn)爐鋼渣預(yù)處理效果對(duì)比見表2，其中，準(zhǔn)備階段為采用“熱潑法”工藝后的生產(chǎn)情況，粉化率是指某階段預(yù)處理后，除去品位較低、熱悶效果差的等外級(jí)渣鋼外，粉化鋼渣所占的比例。即粉化率=（鋼渣粉+鋼渣尾料）÷（鋼渣粉+鋼渣尾料+等外級(jí)渣鋼）×100%。

表2 轉(zhuǎn)爐鋼渣預(yù)處理效果對(duì)比

由表2可以看出，最初的熱潑法粉化率只有83.5%，表明熱悶不夠充分。通過全熱悶后增加了熱悶粉化量，粉化率提高至90%。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 水渣比對(duì)粉化率的影響

統(tǒng)計(jì)三個(gè)階段預(yù)處理試驗(yàn)的水渣比及粉化率，從表1和表2中可以看出，第二個(gè)階段的悶潑法處理粉化率最高，而相應(yīng)的水渣比介于0.038～0.046。可見，為節(jié)約用水和減少廢水排放量,大生產(chǎn)中水渣比不宜超過試驗(yàn)階段中的0.046,適宜的取值范圍是0.035～0.045。

另外，翻渣時(shí)間也影響粉化效果，時(shí)間過短，不利于轉(zhuǎn)爐渣的熱悶，水量不易控制，易形成浪費(fèi)，而且粉化效果沒有改觀。翻渣時(shí)間短，渣量少，渣坑容積率及使用效率都較低，不利于保產(chǎn)的需要，同時(shí)，熱悶時(shí)不易形成悶化條件，轉(zhuǎn)爐渣內(nèi)部缺少熱悶所需的壓力、蒸汽環(huán)境以及熱傳導(dǎo)要求，水量極易流失，沒有達(dá)到熱悶的目標(biāo)。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，翻滿45天即可開始實(shí)施熱悶，用水量適度，且最終的粉化率較好。

經(jīng)過大生產(chǎn)試驗(yàn)可以看出，適當(dāng)?shù)拇蛩恳财鹬P(guān)鍵的作用，實(shí)踐表明，為節(jié)約水資源，需將水渣比控制在0.040左右。

4.2 游離鈣的消解

由于轉(zhuǎn)爐渣與金屬本身的理化性能截然不同,因此在熱悶處理時(shí)其所受應(yīng)力的作用及效果相差較大,渣與金屬分離較完全,給后序生產(chǎn)創(chuàng)造條件。對(duì)三個(gè)階段的轉(zhuǎn)爐渣取樣化驗(yàn)分析，金屬鐵及游離鈣含量見表3。

表3 轉(zhuǎn)爐渣金屬鐵及游離鈣含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

由表3可以看到，悶潑法預(yù)處理對(duì)轉(zhuǎn)爐渣的渣、鐵分離及游離鈣的消解，具有較好的作用，比單一的熱潑法更有效。尾渣中的金屬鐵含量控制在4%以內(nèi)，游離氧化鈣含量下降了2.58%。

4.3 篩分析結(jié)果

第二階段預(yù)處理結(jié)束后，從轉(zhuǎn)爐渣坑的上、中、下部分別取樣，進(jìn)行篩分析檢測(cè)，轉(zhuǎn)爐渣篩分析級(jí)配見表4。

表4 轉(zhuǎn)爐渣篩分析級(jí)配占比 %

從表4可見，三個(gè)不同深度所得到的轉(zhuǎn)爐渣顆粒大小均相近，表明熱悶后的轉(zhuǎn)爐渣粒徑普遍較小，粉化效果較好，大部分顆粒尺寸分布于2.36～9.50 mm，為后序加工處理提供了較好的條件。

5 效果

悶潑法預(yù)處理工藝對(duì)鋼渣實(shí)施了全熱悶，增加了熱悶量，減少了水資源浪費(fèi)，水渣比應(yīng)控制在0.035～0.045；渣與金屬鐵分離較完全，給后序生產(chǎn)創(chuàng)造條件，尾渣中的金屬鐵含量控制在4%以下，而鋼渣中的游離氧化鈣下降了2.58%。

6 結(jié)語

攀鋼結(jié)合熱潑法和熱悶法工藝特點(diǎn)，創(chuàng)新出“悶潑法”預(yù)處理工藝，渣水比控制在0.035～0.045，可使轉(zhuǎn)爐渣的粉化率提高到90%，游離氧化鈣含量下降2.58%，為轉(zhuǎn)爐渣的前處理提供了良好的熱悶條件。

［1］賀世雄.淺談鋼渣熱悶處理工藝及熱悶效果的提高［J］.管理與財(cái)富，2009，（5）： 138-139.

［2］肖飛，薛明全，薛明浩，等.轉(zhuǎn)爐鋼渣熱燜技術(shù)應(yīng)用及改進(jìn)［J］.山東冶金， 2014，36（6）： 50-51.

［3］尹衛(wèi)平.轉(zhuǎn)爐鋼渣熱燜技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用 ［J］.鋼鐵研究，2010，38（2）：24-25，45.