廢鋼破碎加工工藝在太鋼的應(yīng)用

謝海運(yùn)

0 引言

廢鋼是鋼鐵工業(yè)不可缺少的主要煉鋼原料，是節(jié)能減排的“綠色資源”，是可以無(wú)限循環(huán)使用的再生物資，應(yīng)用廢鋼可大幅降低鋼鐵生產(chǎn)的能耗，減少污染物排放。

太鋼是集鋼鐵生產(chǎn)、加工、配送及貿(mào)易為一體的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。現(xiàn)已形成年產(chǎn)300萬(wàn)t不銹鋼的生產(chǎn)能力，是全球最大、工藝技術(shù)裝備水平最高、品種規(guī)格最全的不銹鋼企業(yè)。2010年太鋼產(chǎn)不銹鋼272萬(wàn)t。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，太鋼不斷提高不銹鋼的生產(chǎn)能力和品質(zhì)，廢鋼需求量也相應(yīng)增大，質(zhì)量要求愈來(lái)愈高。

1 不連續(xù)、手工切割廢鋼工藝存在的問(wèn)題

太鋼內(nèi)部回收的廢鋼大部分為專用廢鋼，普通廢鋼主要依靠外購(gòu)，外購(gòu)量達(dá)80萬(wàn)t/年。收購(gòu)的普通廢鋼除少量通過(guò)獨(dú)立的不連續(xù)加工設(shè)備機(jī)械加工外，大多數(shù)采用人工火焰切割，沒(méi)有形成規(guī)模化加工，而且加工能力低、勞動(dòng)環(huán)境差、強(qiáng)度大、能耗高、成本高、金屬損耗大、場(chǎng)地分散且利用率低。

同時(shí)，存在以下環(huán)境問(wèn)題:

1)液壓廢鋼剪、金屬液壓打包機(jī)、落錘等廢鋼處理設(shè)備產(chǎn)生的非連續(xù)噪聲，全部為露天操作，無(wú)噪聲控制措施，對(duì)周圍產(chǎn)生較大的噪聲污染影響。

2)人工火焰切割機(jī)切割廢鋼料，由于普碳廢鋼內(nèi)含有雜質(zhì)，切割時(shí)產(chǎn)生煙氣(主要是煙塵)無(wú)組織排放，作業(yè)區(qū)域產(chǎn)生的煙塵濃度可達(dá)到3 000 mg/m3左右，對(duì)周邊大氣環(huán)境造成污染。

3)手工工藝切割后的尺寸不均勻且較大，堆比重偏低，入煉鋼爐加料次數(shù)較多，同時(shí)由于沒(méi)有篩選和有效的去雜環(huán)節(jié)，夾雜得不到有效去除，進(jìn)入煉鋼爐會(huì)增加廢鋼熔化時(shí)間，增加冶煉系統(tǒng)能耗和冶煉輔助材料的消耗，與此同時(shí)也增加了煉鋼過(guò)程中的煙粉塵產(chǎn)生量。

2 廢鋼破碎加工工藝介紹

為改變?cè)蠌U鋼處理環(huán)節(jié)初級(jí)水平，加工出合格的廢鋼，提高后續(xù)工序電爐冶煉效率，太鋼新建了廢鋼破碎加工生產(chǎn)線，可處理碳素廢鋼和不銹鋼降溫料，年處理能力為70萬(wàn)t碳素廢鋼或7萬(wàn)t不銹鋼降溫料。

2.1 主要設(shè)備及指標(biāo)

破碎機(jī)主體設(shè)備為美國(guó)TSC公司124SXS型破碎機(jī)，主電機(jī)功率為10 000馬力(7 460 kW)，其液壓站、鏈板上料機(jī)、雙進(jìn)料輥、磁選系統(tǒng)、MCC柜等為進(jìn)口設(shè)備，下游皮帶系統(tǒng)、滾筒篩、供配電系統(tǒng)等為國(guó)內(nèi)配套。配有供配電系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)、安全衛(wèi)生系統(tǒng)、采暖通風(fēng)及照明等。

主要功能指標(biāo):碳素廢鋼每小時(shí)處理能力為300 t，產(chǎn)品堆比重為1.0～1.2;不銹鋼降溫料每小時(shí)處理能力為20 t，產(chǎn)品堆比重為 2.5。

產(chǎn)品規(guī)格:成品料尺寸為100 mm×100 mm×40 mm。

夾雜:小于5%，破碎后的廢鋼S，P含量大大降低。

2.2 主要工藝流程

廢鋼由汽車運(yùn)到破碎線原料堆放場(chǎng)，通過(guò)裝載機(jī)二次料場(chǎng)倒運(yùn)進(jìn)入破碎機(jī)生產(chǎn)區(qū)。經(jīng)抓鋼機(jī)把原料放在鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)水平段，進(jìn)入喂料溜槽，再由雙輥給料機(jī)進(jìn)入破碎機(jī)。在破碎腔內(nèi)，廢鋼在錘頭和刃口強(qiáng)力作用下破碎成所需尺寸。破碎后的廢鋼通過(guò)破碎機(jī)底部的振動(dòng)給料機(jī)送到輸送帶，進(jìn)入磁選工序和清理工序，清理系統(tǒng)將粉塵和金屬塊分離。

由磁性分離器將有磁性和無(wú)磁性的金屬塊分開。通過(guò)磁選后，含鐵物料送至空氣分離系統(tǒng)風(fēng)選，含鐵料送入皮帶手選平臺(tái)，進(jìn)入轉(zhuǎn)盤至堆垛輸送機(jī)，物料均布在成品區(qū)，成品區(qū)的廢鋼通過(guò)裝載機(jī)運(yùn)至成品堆存區(qū)。磁選后，無(wú)磁料及風(fēng)選料通過(guò)給料器及磁輪進(jìn)行二次磁選，無(wú)磁料通過(guò)皮帶，送入非磁性料堆存場(chǎng)，二次磁選的含鐵料經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩篩分后，篩上料返回破碎系統(tǒng)，篩下料通過(guò)皮帶送降溫料堆場(chǎng)。

經(jīng)過(guò)篩選及風(fēng)選，實(shí)現(xiàn)廢鋼與非金屬(橡膠、塑料、木頭等)的分離，各成品料及廢料由裝載機(jī)裝入汽車運(yùn)走或堆料輸送機(jī)直接裝汽車運(yùn)走。

該破碎系統(tǒng)視物料不同有三種不同的處理方式:

1)在進(jìn)行普通鋼鐵破碎作業(yè)的時(shí)候，破碎機(jī)以每小時(shí)300 t的速度破碎普通碳鋼，廢料及非鐵料會(huì)穿過(guò)分料輸送機(jī)然后經(jīng)過(guò)篩選轉(zhuǎn)移輸送機(jī)再到廢料堆料場(chǎng)，鋼碎料則通過(guò)兩次磁選然后進(jìn)入到空氣分離系統(tǒng)再次風(fēng)選分離后，接著通過(guò)分揀輸送機(jī)檢查后再到堆垛輸送機(jī)。

2)若進(jìn)行冷軋?zhí)间摰牟僮鳎c上面普通碳鋼廢料破碎處理一樣，除了堆垛輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)卸下到篩選轉(zhuǎn)移輸送機(jī)上。鋼料就通過(guò)篩子，小于75 mm的碎片穿過(guò)篩子掉落到冷料堆場(chǎng)。冷料是干凈并壓縮的。大于75 mm的物料被送回到破碎機(jī)喂料裝置，再次破碎。

3)第三種配置是不銹鋼降溫料處理。這種情況下，不銹鋼被破碎后到達(dá)第一個(gè)磁鐵時(shí)，磁鐵提升6 in～8 in使不銹鋼可以通過(guò)并掉落到有色金屬及廢料輸送機(jī)?；氐紹MV(中磁振動(dòng)器)并繼續(xù)到鋼流程中，運(yùn)送到篩選裝置小于75 mm的物料就會(huì)從物料流中先移除并掉落到冷廢料堆中。過(guò)大料則被輸送機(jī)帶回到破碎機(jī)，再次破碎至規(guī)定大小。

3 廢鋼破碎加工工藝先進(jìn)性分析

太鋼廢鋼破碎生產(chǎn)線功能全，破碎能力大;可破碎普通廢鋼，可分離出金屬料和非金屬料，去除灰塵和雜質(zhì)，降低P，S含量;其雙輥給料器可根據(jù)主電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整過(guò)料量，破碎機(jī)下部裝有緩沖彈簧，既可減輕機(jī)體對(duì)基礎(chǔ)的負(fù)荷，又能消除振動(dòng)、噪聲對(duì)環(huán)境的影響，是目前世界上最先進(jìn)的廢鋼破碎加工設(shè)備。

與原有不連續(xù)加工設(shè)備以及手工切割相比具有如下優(yōu)點(diǎn):

1)廢鋼破碎后成為拳頭大小的小塊料，加入爐內(nèi)可縮短廢鋼熔化時(shí)間，每爐可縮短冶煉時(shí)間8 min～10 min。

2)小塊廢鋼加料時(shí)可減輕廢鋼對(duì)爐襯的沖擊和碰壞電極(電爐煉鋼)，從而減少電極消耗和提高爐子壽命，降低生產(chǎn)成本。

3)加工后提高了廢鋼堆比重，目前回收廢鋼堆比重約0.6 t/m3～0.7 t/m3，破碎后一般可達(dá)到1.0 t/m3～1.2 t/m3，這樣可以減少加料次數(shù)，縮短裝料時(shí)間，節(jié)約能源，降低煙塵產(chǎn)生量。

4)經(jīng)破碎加工后將廢鋼中非金屬等雜質(zhì)去除，提高了廢鋼的純潔度，減少了冶煉輔助材料的消耗，提高了金屬收得率。

5)經(jīng)破碎加工后去除了如橡膠之類雜物，從而減少了由原料帶入爐內(nèi)的磷、硫含量，穩(wěn)定了化學(xué)成分。

6)經(jīng)破碎加工后廢鋼去除了原料中有色金屬既穩(wěn)定了爐內(nèi)化學(xué)成分，又充分發(fā)揮了有色金屬的價(jià)值。

7)太鋼廢鋼破碎加工系統(tǒng)工藝流程短捷順暢，總圖布置緊湊合理，產(chǎn)品低成本、高質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益好、能源消耗低、環(huán)境污染少，實(shí)現(xiàn)低能耗和清潔生產(chǎn)。

4 廢鋼應(yīng)用中存在的問(wèn)題及建議

目前國(guó)內(nèi)廢鋼的回收、處理與市場(chǎng)體系尚不健全，廢鋼質(zhì)量差、不穩(wěn)定，不能滿足鋼鐵生產(chǎn)尤其是特殊鋼生產(chǎn)的要求。使用國(guó)內(nèi)收集的廢鋼生產(chǎn)特殊鋼往往殘余合金元素過(guò)多，控制非常困難，特別是一些難于在冶煉中去除的合金元素造成最終產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廢鋼量少，進(jìn)口廢鋼由于稅收制度不合理造成廢鋼價(jià)格過(guò)高。采用廢鋼作原料、電爐冶煉本來(lái)是一種環(huán)保的生產(chǎn)方法，對(duì)于這種方法國(guó)家應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)，但是我國(guó)對(duì)于廢鋼經(jīng)營(yíng)者征收17%的稅，使廢鋼價(jià)格居高不下。

由于廢鋼在回收、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工、配送各個(gè)環(huán)節(jié)和廢鋼的質(zhì)量、規(guī)格都直接影響著鋼鐵生產(chǎn)的節(jié)能、減排指標(biāo)和成本支出，建議政府做好廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)聚集和區(qū)域化分工的規(guī)劃，對(duì)規(guī)范、達(dá)標(biāo)的廢鋼加工配送企業(yè)給予適當(dāng)?shù)呢?cái)稅優(yōu)惠，適度放寬拆卸的許可(拆車、拆船、拆電器等)和進(jìn)口廢鋼的許可，加快廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。