鋼渣處理工藝的工程應(yīng)用

胡金明， 向 華

(南京升遠冶金工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210007)

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鋼渣處理工藝的工程應(yīng)用

胡金明， 向 華

(南京升遠冶金工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210007)

介紹鋼渣處理生產(chǎn)線的工藝設(shè)計與新技術(shù)應(yīng)用。

鋼渣； 熱燜； 節(jié)能減排

引 言

近年來，中國鋼鐵工業(yè)處于高速發(fā)展階段。鋼渣是鋼鐵生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品，其產(chǎn)量為粗鋼產(chǎn)量的10%～15%。2014年，中國粗鋼產(chǎn)量8.2億t，鋼渣產(chǎn)量約為0.82～1.2億t，目前約有70%的鋼渣處于堆存和填埋狀態(tài)。目前高爐渣向水泥發(fā)展已趨成熟，但轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣只是用于簡單的墊路，制作路牙塊，鋼渣的使用檔次較低。進一步回收鋼渣中的殘鋼，消除渣中殘余石灰的技術(shù)還需要摸索。

1 鋼渣處理生產(chǎn)線工程實踐

南京升遠冶金工程技術(shù)有限公司通過對河南濟源鋼鐵(集團)有限公司、天津天鐵冶金集團有限公司等廠家的實地考察及鋼渣處理技術(shù)的研究，成功地在江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司(以下簡稱“淮鋼”)建成鋼渣處理生產(chǎn)線，采用成熟先進的鋼渣余熱熱燜自解處理工藝，對轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣進行熱燜自解處理；該工藝效果良好，能消解鋼渣中的f-CaO和f-MgO。

1.1 生產(chǎn)規(guī)模

目前，淮鋼電爐、轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中所產(chǎn)生的各類鋼渣原料量約為55萬t/年，其中：

氧化渣：轉(zhuǎn)爐渣32萬t/年，電爐渣14萬t/年。

還原渣：轉(zhuǎn)爐精煉渣和電爐精煉渣為9萬t/年。

1.2 鋼渣熱燜工藝

轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的液態(tài)氧化鋼渣進入渣罐內(nèi)，通過電動平車運至煉鋼出渣跨，用出渣跨內(nèi)的50/20t鑄造起重機吊起直接倒入鋼渣熱燜坑內(nèi)，此時鋼渣溫度約1400～1500 ℃。電爐煉鋼產(chǎn)生的氧化鋼渣則通過汽車將渣罐運至轉(zhuǎn)爐廠出渣跨內(nèi)，也通過出渣跨內(nèi)的50/20 t鑄造起重機吊起倒入熱燜坑內(nèi)，熱燜處理時與轉(zhuǎn)爐的氧化鋼渣分坑進行。在液態(tài)鋼渣裝入熱燜坑前，必須首先清理熱燜坑，保證坑底干燥，底部排水口暢通；其次再鋪設(shè)一層干燥的冷鋼渣。

將液態(tài)的鋼渣倒入熱燜坑中，每倒入一罐液態(tài)鋼渣后，通過人工噴水使液態(tài)鋼渣表面冷卻結(jié)殼直至鋼渣表面為暗紅色為止，控制鋼渣溫度在600～800 ℃范圍之內(nèi)。再采用挖掘機將坑內(nèi)鋼渣松動破碎，確保其中水分充分蒸發(fā)，操作人員觀察無集水現(xiàn)象情況下，再倒入下一罐液態(tài)鋼渣。按此步驟重復(fù)操作，將一個熱燜坑裝滿鋼渣。鋼渣經(jīng)過冷卻及機械松動，表面發(fā)紅的鋼渣基本沒有時，即完成液態(tài)鋼渣的預(yù)處理。起重機吊起熱燜蓋，罩在熱燜坑上部的水封槽內(nèi)，人工安裝好安全鉤和鋼絲繩，經(jīng)過仔細檢查確認全部到位后，接入通水的快速接頭，打開閥門向熱燜蓋內(nèi)的噴水裝置供水，以此向熱燜坑內(nèi)的鋼渣均勻噴水，利用鋼渣余熱產(chǎn)生蒸汽，對其進行燜蒸處理。操作室的操作人員通過計算機系統(tǒng)檢測熱燜坑內(nèi)的蒸汽溫度及壓力，控制噴水量的大小及蒸汽排放的閥門，從而達到鋼渣熱燜消解的工藝效果。整個熱燜時間為：電爐氧化渣控制在4～8 h，轉(zhuǎn)爐氧化渣控制在8～12 h左右。當鋼渣燜蒸處理至不再產(chǎn)生蒸汽時，停止噴水，再待溫度降至70 ℃以下時，打開熱燜蓋，鋼渣熱燜處理全部完成，采用挖掘機或抓斗起重機將處理后的鋼渣裝卸到自卸汽車，運輸至另一場地進行下一道處理。

1.3 鋼渣破碎、磁選、篩分工藝

熱燜處理后的鋼渣運至處理場地后，堆放2～4天陳化處理后采用抓斗行車向料倉進行加料，氧化渣經(jīng)膠帶機先送入振動篩，粒度>50 mm的氧化渣進入液壓保護顎式破碎機進行破碎，破碎后的物料經(jīng)過膠帶機送入返回振動篩，篩出<50 mm的氧化渣進入下一道膠帶機，篩分成0～10 mm,10～30 mm及30～50 mm粒度的尾渣。此過程中在皮帶機的適當位置配置電磁除鐵器和永磁滾筒除鐵器，在鋼渣處理輸送過程中充分選出鋼渣中的渣鋼，達到渣與廢鋼的分離。

1.4 項目技術(shù)特點

(1)淮鋼在鋼渣熱燜操作中實現(xiàn)了電爐氧化渣、轉(zhuǎn)爐氧化渣全部液態(tài)直接入坑，較國內(nèi)其它熱燜處理工藝更易實現(xiàn)，可以充分利用鋼渣的余熱為熱燜處理提供熱源，同時降低了起重機工作量和渣包的消耗。

(2)所有熱燜處理用水均取自淮鋼外排的工業(yè)廢水，很大程度上減少大量工業(yè)外排水。

(3)熱燜坑坑壁的結(jié)構(gòu)采用“連鑄板坯+耐熱混凝土+保溫材料+普通C40混凝土”的層次結(jié)構(gòu)，滿足了熱燜坑內(nèi)鋼渣1500 ℃的高溫到混凝土坑壁70～90 ℃左右溫度的變化，保證了熱燜坑的整體強度，減少了故障的發(fā)生，同時降低了工程造價。

(4)熱燜過程中滲透鋼渣的水經(jīng)過地下隧道進入沉淀池，經(jīng)沉淀后作為鋼渣熱燜用水重復(fù)利用，實現(xiàn)了工業(yè)用水的循環(huán)利用和零排放的目標。

(5)重復(fù)利用的熱燜用水為堿性，而新加入的工業(yè)外排水為酸性，兩者中和后可以降低熱燜用水的堿性，可以減少管道積垢、延長管道使用壽命。

(6)電爐、轉(zhuǎn)爐所有氧化渣100%直接液態(tài)入熱燜坑進行熱燜處理，走在國內(nèi)鋼廠鋼渣處理的前列。通過不斷改良、優(yōu)化工藝并嚴格控制操作工藝，避免了倒渣過程產(chǎn)生爆炸的隱患，保證生產(chǎn)安全。

(7)對地下隧道排氣系統(tǒng)進行改善，利用蒸汽管道的吸風效應(yīng)，避免了可燃氣體在隧道內(nèi)的聚集，消除可燃氣體的爆炸隱患。

2 綜合效益分析

本項目與傳統(tǒng)方法相比，在節(jié)能減排和安全生產(chǎn)上具有極大的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)如下：

2.1 節(jié)能方面

日本鋼渣處理采用兩種方式，一種為露天式蒸汽陳化處理工藝，將經(jīng)過空氣冷卻的鋼渣放入陳化箱內(nèi)，通入蒸汽，處理48 h，使鋼渣中的f-CaO和f-MgO充分消解。另一種是采用熱燜罐陳化處理，將鋼渣放入熱燜罐中，由燃燒鍋爐供蒸汽，使熱燜的溫度為158 ℃，壓力為0.6 MPa，壓蒸3 h，加快鋼渣消解粉化；該技術(shù)正在日本推廣，但缺點是冷鋼渣通入外來蒸汽處理，需消耗能源。

而鋼渣余熱自解熱燜處理工藝就是利用鋼渣余熱，在有蓋容器內(nèi)加入噴淋冷水后使其成為蒸汽，而使鋼渣中的f-CaO得到消解，通過膨脹、冷縮達到渣、鐵分離，處理后的鋼渣性能穩(wěn)定，消除游離態(tài)CaO對鋼渣性能的影響，可作為鋼渣微粉、鋼渣砌塊磚等的原料，不需要外供蒸汽。按照目前日本采用的能源生產(chǎn)蒸汽處理鋼渣技術(shù)，每處理1 t鋼渣需要101 ℃蒸汽195 kg。而本項目采用的鋼渣余熱自解熱燜處理工藝不需要外部能源，處理1噸鋼渣節(jié)約蒸汽能源折合標準煤為22.43 kg。按照本項目年處理55萬噸鋼渣為例，每年可節(jié)省1.23萬t標準煤。如果按全國年排放1億t鋼渣全部采用該技術(shù)處理，每年可節(jié)省224萬t標準煤。

2.2 減排方面

鋼渣處理和利用是國家循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能降耗、少占土地、保護環(huán)境的重要課題，而目前鋼渣的平均綜合利用率不足20%，大部分堆棄，浪費資料、占用土地、污染環(huán)境、污染河流、破壞生態(tài)環(huán)境。

目前，淮鋼鋼渣處理量占全廠鋼渣量的100%，實現(xiàn)了鋼渣的“零排放”，與傳統(tǒng)工藝相比減少廢渣排放80%。按照本項目年處理55萬t鋼渣為例，每年可減少廢渣排放44萬t。另外，該項目熱燜用水取自廠區(qū)工業(yè)廢水，此舉大大減少了企業(yè)每年的排污費用，凈化了廠區(qū)周圍環(huán)境。處理后的鋼渣外銷用于建材行業(yè)，為提高企業(yè)經(jīng)濟效益、社會效益、提升企業(yè)形象起到了積極作用。

2.3 安全生產(chǎn)方面

鋼渣余熱自解熱燜處理工藝流程為：熱態(tài)鋼渣-裝入熱燜坑-蓋上燜蓋噴霧-余熱蒸汽熱燜-鋼渣粉化-取出外運，生產(chǎn)工藝簡單。熱鋼渣表面噴霧全部汽化，不會像其他工藝存在液態(tài)鋼渣直接與水接觸而發(fā)生爆炸的隱患，安全性高。對熱燜生產(chǎn)時蒸汽溫度、蒸汽壓力、給排水等工藝參數(shù)均采用自動化控制，保證運行安全可靠。

3 結(jié)束語

本項目建設(shè)的目的主要是對鋼廠內(nèi)部的鋼渣進行綜合處理，通過熱燜工藝處理的鋼渣可用于生產(chǎn)建筑用磚、道路路面磚、水泥用鋼渣微粉、砂漿等系列產(chǎn)品，經(jīng)濟效益顯著，同時也解決了鋼渣的堆放造成的污染。符合國家倡導的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會目標。

2016-07-05

胡金明(1980—)，男，工程師。電話：13770337852;E-mail：hujinming119@163.com。

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