鋼渣處理工藝的優(yōu)化與應(yīng)用

摘要：為解決鋼渣遇水膨脹和鐵含量較高的問題，文章結(jié)合生產(chǎn)實際對比分析了國內(nèi)現(xiàn)有的鋼渣處理工藝特點，提出了高效裂解法清潔處理液態(tài)鋼渣技術(shù)。與傳統(tǒng)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(wěn)定，還可以提高燜渣爐的使用壽命，對環(huán)境治理有良好的效果。

關(guān)鍵詞：鋼渣處理工藝；轉(zhuǎn)爐；高效裂解法；燜渣爐；環(huán)境治理 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhuǎn)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(huán)境，造成資源浪費。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)初就關(guān)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(nèi)循環(huán)在20%以上。我國鋼渣綜合利用率不到20%，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距。

某公司寬厚板廠有一座KR鐵水預(yù)處理，一座210t氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐（配有副槍系統(tǒng)和自動化煉鋼靜動態(tài)模型），一臺雙工位LF精煉爐，一臺雙工位RH精煉爐，一臺達(dá)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(jié)構(gòu)鋼、船板、容器鋼、鍋爐鋼等。按年生產(chǎn)爐數(shù)7200爐，每爐產(chǎn)生轉(zhuǎn)爐鋼渣25噸計算，年產(chǎn)鋼渣量18萬噸。

該公司爐料廠已建成三條鋼渣微粉生產(chǎn)線，年處理鋼渣能力100萬噸以上。生產(chǎn)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(zhuǎn)爐渣處理工藝進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新控制，滿足鋼渣微粉生產(chǎn)需求。

1 國內(nèi)鋼渣處理現(xiàn)狀

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)通過引進(jìn)國外工藝或設(shè)備及自主研發(fā)，目前處理鋼渣的現(xiàn)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(jīng)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(fā)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(jìn)行磁選處理。該工藝是20世紀(jì)70年代引進(jìn)國外生產(chǎn)線后發(fā)展的鋼渣處理工藝，其占地面積大，設(shè)備投資和人員投入較多，不僅污染了環(huán)境，還浪費資源。

1.2 鋼渣水淬處理工藝

鋼渣水淬是20世紀(jì)70年代為獲得小粒度鋼渣返回?zé)Y(jié)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(nèi)擊散、?；⒗淠尚」腆w顆粒鋼渣的過程。水淬的優(yōu)點是排渣迅速，有利于發(fā)揮煉鋼轉(zhuǎn)爐等設(shè)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(chǎn)生大量的蒸汽，不利于工作環(huán)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(fēng)淬處理工藝

風(fēng)淬法是渣罐接取熔渣后，運到風(fēng)淬裝置處，傾翻渣罐，熔渣經(jīng)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(nèi)回收高溫空氣和微粒渣中所散發(fā)的熱量并捕集渣粒。經(jīng)過風(fēng)淬而成微粒的轉(zhuǎn)爐渣可做建筑材料；由鍋爐產(chǎn)生的中溫蒸汽可用于干燥氧化鐵皮。風(fēng)淬法比水淬法在工藝技術(shù)上有所進(jìn)步，供水系統(tǒng)進(jìn)行了簡化，系統(tǒng)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(huán)境污染嚴(yán)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(zhuǎn)的滾筒中，通過滾筒裝置的這種轉(zhuǎn)動和內(nèi)部水口對熔渣進(jìn)行的噴水，并采用鋼球轉(zhuǎn)動碾壓方式，使鋼渣在多種介質(zhì)的冷卻和機械力作用下急速固化、冷卻破碎。該工藝的優(yōu)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(huán)境污染少。缺點是工藝設(shè)備復(fù)雜，故障率高，投資大，鋼渣活性度低。

1.5 鋼渣?；喎ㄌ幚砉に?/p>

鋼渣?；喎ㄊ菍⑷廴诘匿撛卦鼫狭髯炻涞脚c之有一定高度差的高速旋轉(zhuǎn)的?；喩?，因機械作用將熔渣破碎、?；涣；娜墼诳臻g經(jīng)噴水冷卻后，渣水一同落入脫水轉(zhuǎn)鼓。其優(yōu)點是排渣隨度快，環(huán)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(shè)備磨損較嚴(yán)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(tǒng)燜渣工藝是將高溫液態(tài)鋼渣傾倒在煉鋼渣場地坪上冷卻至650℃以下的固態(tài)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(qū)域現(xiàn)場就地處理要求，不能改善渣場環(huán)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(tài)鋼渣，燜渣爐維護(hù)量大，幾乎每隔3個月就維護(hù)一次。

2 創(chuàng)新轉(zhuǎn)爐渣處理工藝的提出

該公司設(shè)計部門自主研發(fā)的高效裂解法清潔處理液態(tài)鋼渣技術(shù)，其原理是將轉(zhuǎn)爐固/液態(tài)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(chǎn)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(jìn)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(wěn)定性良好，可實現(xiàn)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(shè)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(jìn)行消解反應(yīng)，可提高鋼渣的穩(wěn)定性，并可減少鋼渣破碎加工量，并減少設(shè)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(fā)生揚塵現(xiàn)象，對環(huán)境的治理起到很好的

效果。

3 與傳統(tǒng)燜渣工藝的對比

與傳統(tǒng)燜渣工藝相比，高效裂解法清潔處理液態(tài)鋼渣技術(shù)具有如下特點：（1）可以將轉(zhuǎn)爐出來的高溫液態(tài)鋼渣直接倒入燜渣爐內(nèi)，減少鋼渣倒運次數(shù)，減少揚塵的污染，而且高溫液態(tài)鋼渣傾倒時幾乎不產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)行消解反應(yīng)。與傳統(tǒng)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(hù)量少。傳統(tǒng)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(hù)一次，使用壽命短，高效裂解法清潔處理液態(tài)鋼渣技術(shù)采用鋼坯內(nèi)襯，鋼坯與混凝土之間采用空氣隔熱技術(shù)，有效地保護(hù)混凝土，提高了燜渣爐的壽命。

4 結(jié)語

通過采用高效裂解法清潔處理液態(tài)鋼渣技術(shù)，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(tǒng)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(wěn)定，還可以提高燜渣爐的使用壽命，對環(huán)境治理有良好的效果。

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

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint