鋼渣超細粉利用初探

（柳鋼金鵬環(huán)保公司，廣西 柳州 545002）

【摘 要】文章主要介紹了太鋼鋼渣廠、鞍鋼廠廢鋼渣的處理工藝、設備及市場應用情況，重點解析鞍鋼廠廢鋼渣超細粉項目。目的在于為某鋼廠大量的鋼渣尾渣綜合利用提供一定的技術(shù)參考，并為下一步實施鋼渣綜合利用項目提供可參考的工作思路。

【關(guān)鍵詞】廢鋼渣；超細粉；利用

【中圖分類號】TQ172.44 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0064-04

0 引言

我國是世界鋼鐵產(chǎn)量第一大國，隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鋼渣量隨之增加，鋼渣年產(chǎn)量大約10 500萬t，目前堆放未處理的鋼渣約10萬t。鋼渣利用率不高，環(huán)境污染嚴重，對鋼鐵行業(yè)的發(fā)展提出了很大的挑戰(zhàn)[1]。

某鋼廠鋼渣年產(chǎn)約120萬t，廢鋼渣約80萬t，主要用于鋪路、制磚和水泥等，應用領域比較單一狹窄，未能充分發(fā)揮鋼渣的特性和價值。該鋼廠鋼渣有時還會出現(xiàn)大量滯銷的情況，對企業(yè)的生產(chǎn)和環(huán)境帶來嚴重的影響。為此，本文對國內(nèi)幾家鋼廠進行考察和研究，為鋼渣資源化、價值化尋找新的出路。

1 太鋼鋼渣處理

太鋼鋼渣廠是我國進行鋼渣綜合利用為較早的單位之一，太鋼鋼產(chǎn)量為1 000萬t，其中300萬t為不銹鋼，鋼渣產(chǎn)量約200萬t/a，其中不銹鋼鋼渣約90萬t/a，碳鋼鋼渣約90萬t/a，固態(tài)渣約20萬t/a。

1.1 處理工藝（如圖1所示）

太鋼鋼渣廠有17個熱燜渣池，尺寸為7 m×5 m×5.5 m，一鋼廠和二鋼廠及新150鋼廠液態(tài)鋼渣通過渣罐車運到鋼渣廠渣場，降溫到300～500 ℃后倒入熱燜渣池進行熱燜。

通過考察了解知道，太鋼廢鋼渣熱燜后，大于200 mm以上的鋼渣選出后進入液壓破碎設備進行破碎處理，小于200 mm的鋼渣進入磁選線進行篩分磁選后，50～200 mm的鋼渣進入棒磨破碎，破碎之后進行篩分磁選。鋼渣如圖2所示，細廢粉如圖3所示。

1.2 廢鋼渣產(chǎn)品及出路

太鋼廢鋼渣經(jīng)過破碎篩分工藝后，得到2種粒徑的產(chǎn)品，分別為0～6 mm，6～10 mm。其中，0～6 mm提供給水泥廠當原料使用，6～10 mm粒徑的產(chǎn)品用于填路和填湖。經(jīng)過了解，廢鋼渣處理也是太鋼鋼渣廠一大難題，該廠現(xiàn)在正在購買廠區(qū)周邊低洼地塊，采用填平的方式消耗大量廢鋼渣。

1.3 太鋼超細粉項目

山西太鋼哈斯科科技有限公司是由太原鋼鐵（集團）有限公司（TISCO）和美國哈斯科公司（HARSCO）于2011年組建成立的合資企業(yè)，注冊資金為2.5億元，具有獨立法人資格。鋼渣綜合利用項目一期投資約5億元，占地197 400 m2，位于陽曲縣，為新建項目，項目設計鋼渣尾渣的處理能力為150萬t/a（其中：100萬t不銹鋼尾渣和50萬t碳鋼尾渣）。主要建設內(nèi)容包括5條鋼渣尾渣深加工處理線，分別為100萬t不銹鋼尾渣濕選處理線、35萬t鋼渣路基材料生產(chǎn)線、50萬t不銹鋼尾渣干燥與肥料制造線、30萬t碳鋼尾渣破碎與超細粉生產(chǎn)線和10萬t煉鋼輔料。該項目于2012年3月開工，2013年5條處理線陸續(xù)建成投產(chǎn)。

山西本地由于鋼渣微粉市場用量少，市場接受度低、運行成本高（100元/t以上）等原因，已停產(chǎn)；肥料生產(chǎn)因成本高，出口美國市場不景氣，也停產(chǎn)。

2 鞍山鋼鐵公司鋼渣廠鋼渣超細粉利用

鞍山鋼鐵公司鋼渣廠（簡稱鞍鋼廠）作為我國重點鋼鐵企業(yè)，對鋼渣綜合利用的技術(shù)開發(fā)給予高度重視，其技術(shù)裝備都處于國內(nèi)領先水平。

2.1 燜渣工藝

目前，鞍鋼廠對鋼渣處理分2種方式，其中西區(qū)主要采用“熱潑”處理工藝，即將鋼渣翻渣后激冷，打水燜渣14 d，讓鋼渣自然粉化，之后進行破碎磁選處理。

一煉鋼、二煉鋼及鲅魚圈采用熱燜渣工藝處理，工藝和某鋼渣廠相似。

2.2 破碎磁選工藝

鞍鋼廠目前有2條生產(chǎn)線，其中本部有一條240萬t/a鋼渣生產(chǎn)線，鲅魚圈有一條80萬t/a鋼渣生產(chǎn)線。對本部生產(chǎn)線進行全面考察后發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)線為1986年從德國KIID和EF公司引進的一套處理線，主要采用三篩二破三磁選的工藝處理，與某鋼廠的處理工藝相似。

2.3 主要產(chǎn)品

根據(jù)了解，通過工藝處理后，得到10～50 mm、50～100 mm、100～356 mm 3種鐵品位大于62%粒鋼；0～10 mm鐵品位為42%的磁選粉；0～10 mm、10～40 mm的廢粉2種，產(chǎn)品與某鋼廠的產(chǎn)品基本一樣。

3 鞍鋼鋼渣超細粉項目

多年來，鞍鋼廠一直把冶金渣綜合開發(fā)利用作為集團發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要組成部分，不斷加大冶金渣產(chǎn)品開發(fā)力度。2014年，鞍鋼礦渣開發(fā)公司和德國蒂森克虜伯-伯利休斯工業(yè)工程有限公司進行戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)出用高壓輥壓機終粉磨生產(chǎn)鋼渣粉的工藝技術(shù)。于2014年5月開工，2014年9月28日50萬t/年鋼渣粉生產(chǎn)線正式建成投產(chǎn)，年可加工鋼渣尾渣60萬t。該工程為鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司采用EPC模式總承包。

3.1 處理工藝及特點

處理工藝流程圖如圖4所示。

熱燜磁選后的廢尾渣運至堆場，磁選、稱重后送入鏈斗式提升機運到靜態(tài)分離器中，分離后的粗物料進入高壓輥壓機，通過高壓輥壓機破碎后，送回鏈斗式提升機，再加入原料流，并重新進入靜態(tài)分離器進行重新循環(huán)。分離后的較細物料送到旋風筒分離器和高效動態(tài)選粉機中分離篩選，篩選后的不合格物料再回到高壓輥壓機中進行碾壓，而合格物料直接進入微粉存儲倉中。

工藝特點如下。粉磨效率高：微粉細度≥450 m2/kg；噪音低：磨機噪音≤85 dB（A）；環(huán)境污染?。贺搲汗ぷ鳎蹓m不外溢，無污水排放；節(jié)能效果明顯：與普通球磨機系統(tǒng)相比，節(jié)能50%以上。

高壓輥壓機正面如圖5所示；高壓輥壓機右側(cè)面如圖6所示。

3.2 主要設備對比分析

鋼渣超細粉磨機性能、能耗對比見表1。

3.2.1 球磨機

球磨機系統(tǒng)能耗高、噪聲大、單機能力小，但球磨機投資低，在中小型水泥廠應用較多。球磨機的電耗在幾種設備中最高，是POLYCOM高壓輥壓機的2倍；而且每年對鑄鐵研磨體的消耗量非常大，研磨體的磨損致使鋼渣微粉含鐵量高，質(zhì)量受影響。傳統(tǒng)管磨機系統(tǒng)對選鐵無法達到0.1%以下，對建材產(chǎn)品質(zhì)量有影響，滿足不了建材產(chǎn)品的應用要求。因此，傳統(tǒng)球磨機并不適合用于鋼渣微粉的生產(chǎn)。

3.2.2 立式磨機

國產(chǎn)立式磨機設備運轉(zhuǎn)率低，技術(shù)尚不成熟，需要進口，設備投資較高，但是其運轉(zhuǎn)電耗節(jié)省，與傳統(tǒng)球磨機相比，可節(jié)電35%左右。而且，設備操作維護簡單。因此，目前在礦渣微粉領域得到了廣泛的應用。但在長期連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，輥壓磨盤上會出現(xiàn)金屬雜質(zhì)的“富集現(xiàn)象”，在生產(chǎn)過程中，被磨物料料床中金屬雜質(zhì)的含量越來越高，微粉部件磨損進展加速，電耗迅速提高，產(chǎn)能急劇下降。只有停機清空磨內(nèi)物料，才能重新啟動設備恢復生產(chǎn)。目前，有個別公司采用立式磨機進行鋼渣微粉的生產(chǎn)時，都遇到這個問題。因此，輥式立磨并不適合鋼渣微粉的生產(chǎn)。

3.2.3 輥壓機+球磨機

相對于傳統(tǒng)的球磨機，粉碎是一個隨機的過程，而磨輥研磨過程中利用兩個反向旋轉(zhuǎn)的輥來擠壓料層。料層由許多聯(lián)結(jié)在一起的粒子組成，所施加的壓力能造成強烈的相互擠壓和破碎。顆粒間破碎微粉大大提高了研磨效率。輥壓機節(jié)能的最大潛能體現(xiàn)在閉合回路研磨。但國內(nèi)生產(chǎn)的輥壓機由于壓力小、設備制造精度低，耐磨層材質(zhì)強度不夠等原因，導致通過國內(nèi)生產(chǎn)的輥壓機生產(chǎn)的鋼渣微粉細度不夠（比表面積為280～320 m2/kg），需通過增加一道球磨機，將細度不足的鋼渣微粉繼續(xù)研磨，使其達到合格的細度。但其球磨內(nèi)研磨必定會增加微粉中鐵的含量，無法控制其微粉中鐵的含量，可能會導致微粉成分不符合要求。

3.2.4 臥式輥磨

法國FCB公司的HRM型臥式輥磨，過去主要用于水泥微粉的生產(chǎn)，其工作原理類似于立磨和輥壓機。產(chǎn)品細度接近合格時，產(chǎn)量僅有保證設計產(chǎn)量的40%左右。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，只有加大液壓壓力，但會造成液壓系統(tǒng)的漏油。因此，臥輥磨也不適合鋼渣微粉的生產(chǎn)。

3.2.5 POLYCOM高壓輥壓機

相對于傳統(tǒng)的球磨機，粉碎是一個隨機的過程，而高壓磨輥研磨過程中利用兩個反向旋轉(zhuǎn)的輥來擠壓料層。 料層由許多聯(lián)結(jié)在一起的粒子組成，所施加的壓力能造成強烈的相互擠壓和破碎。顆粒間破碎微粉大大提高了研磨效率。高壓輥壓機節(jié)能的最大潛能體現(xiàn)在閉合回路研磨，使原料直接成為高質(zhì)量的成品。與普通球磨機系統(tǒng)相比，高壓輥壓機微粉系統(tǒng)實現(xiàn)了超過54%的節(jié)能效果。

球磨機、立式磨機、臥式輥磨機等微粉生產(chǎn)設備在連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，都會出現(xiàn)金屬雜質(zhì)在微粉設備內(nèi)部的“富集現(xiàn)象”，即系統(tǒng)中的物料金屬鐵和冶金雜質(zhì)的含量越來越高，微粉部件磨損進展加速，電耗迅速提高，產(chǎn)能急劇下降[2]。直至被迫停機清空磨內(nèi)物料。針對上述問題，根據(jù)鋼渣微粉的條件，進行改進，利用在輥壓機系統(tǒng)內(nèi)，微粉料流是在極短的瞬間一次性通過高壓對輥的擠壓，可保證不會出現(xiàn)金屬雜質(zhì)的富集，解決了上述問題，使微粉部件使用壽命延長，系統(tǒng)電耗節(jié)省。

3.2.6 伯利休斯最新一代選粉機技術(shù)使分離效率更高

最新一代靜態(tài)選粉機STATOSEP和動態(tài)選粉機STATESV，其分離效率更高，單憑輥壓機和選粉機組成的終微粉系統(tǒng)，產(chǎn)品細度就能夠能達到400 m2/kg比表面以上，甚至能達到更高的產(chǎn)品細度要求。

3.3 鋼渣微粉產(chǎn)品及使用情況

2006年，對鋼渣微粉生產(chǎn)線立項調(diào)研，歷時8年方才建成，項目投資1億元，占地面積為19.5 m×24.5 m，2014年9月28日投產(chǎn)，計劃2年收回投資，生產(chǎn)線運行只需16人，生產(chǎn)成本只有50元/t，其主要產(chǎn)品為450 m2/kg鋼渣微粉（如圖7所示）。

4 結(jié)論

通過對太鋼鋼渣廠、鞍鋼廠的了解可以看出，廢鋼渣處理的方式主要為熱潑和熱燜，但是熱燜基本成為當前工藝的主流，也是為下一步處理利用廢鋼渣做超細粉奠定了基礎。

各廠鋼渣通過破碎磁選產(chǎn)生的產(chǎn)品基本與某鋼廠一致，主要有渣鋼、磁選鐵、磁選粉、細廢鋼渣、粗廢鋼渣等成品。產(chǎn)品的處理方式根據(jù)區(qū)域情況不同，處理也不一樣。渣鋼、磁選鐵、磁選粉3種產(chǎn)品，太鋼鋼渣廠、鞍鋼廠都是給集團內(nèi)部使用。對于廢鋼渣，太鋼鋼渣廠目前主要用于鋪路、地面的填平補齊；鞍鋼廠的廢鋼渣主要生產(chǎn)免燒磚、植草磚、魚礁、肥料、水泥原料、鋼渣微粉等，真正實現(xiàn)鋼渣的零排放，并提高了廢鋼渣的利用價值。

通過了解和比較后提出建議。

（1）某鋼渣廠熱燜工藝和破碎磁選工藝基本達到同行水平，熱燜工藝為進一步利用加工成超細粉提供了有利條件，下一步鋼渣廠應該對廢鋼渣進行細化，并分級處理，打開更廣闊的使用領域。

（2）建議繼續(xù)重點關(guān)注鞍鋼鋼渣微粉項目。鞍鋼廠能實現(xiàn)50元/t成本，該設備有巨大優(yōu)勢，目前行業(yè)成本為70元/t。下一步要密切聯(lián)系鞍鋼廠的相關(guān)人員，了解設備運行性能和生產(chǎn)成本，同時了解鞍鋼廠的微粉在市場上的使用情況及市場反饋，為項目決策做好資料收集。

（3）建議運50 t廢鋼渣給鞍鋼鋼渣微粉廠進行生產(chǎn)，進一步了解生產(chǎn)情況和生產(chǎn)成本，并對產(chǎn)品進行全面分析，全面掌握某鋼廠鋼渣微粉的性能，為市場推廣做準備。

（4）對本市周邊攪拌站、磨粉廠進行調(diào)研，了解市場的接受度和容量，并選取幾家作為鋼渣微粉使用的試點。在磨粉技術(shù)逐步成熟后，市場將決定鋼渣微粉項目成敗的關(guān)鍵因數(shù)。

（5）建設資金可采取EPC模式或BOT等模式，可以解決資金、技術(shù)問題。

參 考 文 獻

[1]那寶魁.鋼鐵企業(yè)安全生產(chǎn)管理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2015.

[2]薛正良.鋼鐵冶金概論[M].北京：冶金工業(yè)出版，2014.

[3]陳寶智.冶金環(huán)保設備[M].第2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2014.

[責任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】龍順紅，男，廣西靈川人，廣西柳鋼金鵬環(huán)保公司副經(jīng)理，工程師，研究方向：冶金環(huán)保。