鋼渣熱燜工藝技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐

王連其，劉志海，任起坡，張現(xiàn)東

（河北縱橫集團(tuán)豐南鋼鐵有限公司，河北 唐山 063313）

目前，我國(guó)未利用鋼渣尾渣累積堆存量超過(guò)18億t，利用率卻只有10%左右，與西方國(guó)家相比，利用率較低，這不僅浪費(fèi)了資源，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。鋼渣主要是由硅酸三鈣、硅酸二鈣等礦物組成，屬于一種潛在的凝膠材料。但鋼渣所含的凝膠成分少、活性低，在很大程度上制約了鋼渣高價(jià)值資源化利用[1]。所以，必須要做好鋼渣預(yù)處理，盡可能將鋼渣粉化，將鐵渣分離，從而提高金屬料回收率，降低尾渣中游離氧化鈣含量。

自河北縱橫集團(tuán)豐南鋼鐵集團(tuán)有限公司（全文簡(jiǎn)稱(chēng)豐鋼）一期項(xiàng)目投產(chǎn)以來(lái)，鋼渣熱燜一直困擾著生產(chǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)渣子悶不透、渣中帶鋼、出坑率低，導(dǎo)致熱燜坑周轉(zhuǎn)不及時(shí)，直接影響到正常生產(chǎn)和安全生產(chǎn)。為此成立公關(guān)小組對(duì)鋼渣熱燜進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，取得了較好的效果。

1 鋼渣熱燜原理及流程

鋼渣熱悶工藝的反應(yīng)機(jī)理包括物理變化和化學(xué)反應(yīng)，受化學(xué)反應(yīng)膨脹應(yīng)力、相變應(yīng)力以及收縮應(yīng)力的共同作用，鋼渣粉化，游離氧化鈣大幅度降低，實(shí)現(xiàn)鋼渣分離[2]。

1.1 物理變化

物理變化是指高溫鋼渣遇水蒸汽急速冷卻，由于鋼與渣的膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生不均勻冷縮，致使渣殼爆裂分開(kāi)。另外，隨著鋼渣溫度的降低，渣中的水硬性礦物C3S開(kāi)始發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，體積膨脹，鋼渣進(jìn)一步粉化。以上物理變化是鋼渣熱悶工藝實(shí)現(xiàn)渣鋼分離的基礎(chǔ)。

水硬性礦物C3S的晶形轉(zhuǎn)變過(guò)程：C3S→C2S+CaO

1.2 化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)是指鋼渣中游離的氧化鈣和氧化鎂遇水蒸氣發(fā)生水解反應(yīng)，并出現(xiàn)程度不一的體積膨脹，在熱燜罐中，基于高溫、高壓條件，鋼渣可快速粉化。這種水解反應(yīng)消除了鋼渣的不穩(wěn)定性，是鋼渣資源化利用的基礎(chǔ)。具體反應(yīng)為：CaO+H2O=Ca（OH）2，體積膨脹97.8%；MgO+H2O=Mg（OH）2，體積膨脹148%。

根據(jù)滲透理論，隨著水蒸氣分壓變大，傳質(zhì)系數(shù)隨之增大，所以在鋼渣熱燜工藝中，水化反應(yīng)時(shí)間將隨著熱燜罐水蒸氣濃度增加而縮短[3]。利用熱燜罐中鋼渣余熱，借助自解技術(shù)產(chǎn)生過(guò)飽和蒸汽進(jìn)行熱燜，可快速消解掉鋼渣中游離的氧化鈣和氧化鎂。

1.3 鋼渣熱悶工藝流程

鋼渣熱悶工藝流程：高溫鋼渣—天車(chē)—冷凝—悶渣池—翻渣—蓋蓋—打水熱悶—開(kāi)蓋—汽運(yùn)、皮帶—鋼渣二次磁選。

1.4 技術(shù)特點(diǎn)

1）可在線(xiàn)處理鋼渣，整個(gè)流程精簡(jiǎn)、效率高。

2）適用性強(qiáng)，對(duì)鋼渣初始溫度、流動(dòng)性等沒(méi)有具體要求。

3）通過(guò)對(duì)熱燜過(guò)程中罐中的溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可以對(duì)鋼渣中游離氧化鈣的含量進(jìn)行有效控制。

4）該工藝耗時(shí)短，與其他熱燜法相比，時(shí)間可縮短約10 h，僅需1.0～1.5 h即可，可以滿(mǎn)足大中型爐煉鋼快速排渣的需求。

5）尾渣具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，加之并沒(méi)有降低水硬性礦物的活性，所以具有較高的資源化利用率。

6）鋼渣粉化徹底，處理后的鋼渣60%以上中粒度小于10 mm。

7）工藝流程環(huán)保節(jié)能，減少了環(huán)境污染，有利于清潔生產(chǎn)。

2 造成熱燜坑周轉(zhuǎn)不及時(shí)的原因

1）豐鋼生產(chǎn)以低碳鋼為主，鋼水碳含量相對(duì)偏低，過(guò)氧化嚴(yán)重，渣中FeO含量相對(duì)偏高，渣子偏稀入坑溫度高；倒渣時(shí)渣中帶鋼。

2）鋼渣熱燜、翻渣工藝不能滿(mǎn)足快節(jié)奏生產(chǎn)需要。

3）除塵閥門(mén)控制不好，不能實(shí)現(xiàn)有壓熱悶。

4）燜渣效果差，鋼渣塊度大，不能直接皮帶輸送。

3 改進(jìn)措施

3.1 轉(zhuǎn)爐渣改進(jìn)

1）首先從轉(zhuǎn)爐入手調(diào)整轉(zhuǎn)爐底吹參數(shù)，采用大流量底吹氣體，增強(qiáng)中后期攪拌，嚴(yán)格把控一次倒?fàn)t碳含量，減少鋼水過(guò)氧化，降低渣中FeO含量，控制w（FeO）在15%以?xún)?nèi)[4]。

2）降低轉(zhuǎn)爐造渣料的加入量，控制爐渣堿度在2.6～2.8之間，終渣w（MgO）為8%左右。

3）加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐操作，控制噴濺，減少爐坑白渣量。4）轉(zhuǎn)爐出鋼必須出凈，嚴(yán)禁倒渣帶鋼。

3.2 改進(jìn)熱燜工藝制度

1）增加渣罐數(shù)量，延長(zhǎng)液態(tài)渣在渣罐當(dāng)中的冷凝時(shí)間達(dá)到6 h以上，基本保證倒罐時(shí)罐內(nèi)全部為固態(tài)渣或有一定黏度的鋼渣。

2）重點(diǎn)關(guān)注翻渣過(guò)程，對(duì)存在液態(tài)渣較多的罐次，至少翻渣3次以上。每次翻渣做到深翻，大塊渣子用耙子打開(kāi)，確保塊狀渣子小于400 mm。延長(zhǎng)兩罐之間的翻罐時(shí)間，使鋼渣充分降溫。

3）翻渣過(guò)程中有打不開(kāi)的大塊或鋼塊要清理出來(lái)，以免大塊在渣子上方形成保護(hù)傘影響透水。

4）對(duì)各悶渣坑的氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行了改進(jìn)，悶渣過(guò)程中根據(jù)蒸汽情況及時(shí)調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)度，保證兩個(gè)排氣孔有蒸汽冒出，使悶渣坑內(nèi)部始終處于正壓狀態(tài)，確保悶渣效果。

5）水系統(tǒng)增加了冷卻塔，大大降低了噴淋水的溫度，較少了悶渣打水時(shí)間。

6）燜渣打水時(shí)間控制在8～10 h，前1 h根據(jù)蒸汽量適當(dāng)調(diào)整水量，之后按60 m3/t打水，使鋼渣充分與水結(jié)合，減少了鋼渣板結(jié)，總用水量控制在400m3。

3.3 增加鉤機(jī)數(shù)量

改進(jìn)鉤機(jī)攜帶翻渣爬，提高備件質(zhì)量降低車(chē)輛故障率，提高車(chē)輛作業(yè)時(shí)間。加強(qiáng)員工操作技能培訓(xùn)。

4 改進(jìn)效果

1）采用新的燜渣處理工藝，鋼渣處理周期由原來(lái)的20 h縮短到目前的不足12 h，消除了原來(lái)渣跨堆積大量渣山的情況；鋼渣熱燜后含有10%～15%水分，現(xiàn)場(chǎng)二次揚(yáng)塵的現(xiàn)象得到杜絕。渣處理場(chǎng)地空氣平均含塵量由原來(lái)的10 mg/m3降低到4 mg/m3，較好地改善了環(huán)境。

2）采用燜渣處理后的鋼渣，粒度＜20 mm的量占60%～80%，與原來(lái)的鋼渣熱潑工藝相比，省去了后續(xù)深處理的多級(jí)破碎設(shè)備。

3）鋼渣分離效果好，大粒級(jí)的鋼渣鐵品位高，金屬回收率由原來(lái)的94%提高到95%；尾渣中金屬含量＜2%，減少了金屬資源的浪費(fèi)。

4）鋼渣熱燜處理使尾渣中的游離CaO和游離MgO充分消解，消除鋼渣不穩(wěn)定因素，使鋼渣用于建材和道路工程安全可靠，尾渣的利用率達(dá)100%。

5）鋼渣熱燜處理使用來(lái)自于其他工序產(chǎn)生的污水，不需要新水補(bǔ)充，節(jié)約水資源，同時(shí)減少了廢水排放對(duì)環(huán)境的污染。

6）改進(jìn)后的熱燜技術(shù)鋼渣小粒級(jí)有了明顯提升，皮帶運(yùn)輸作業(yè)率提升到60%，極大降低了汽運(yùn)車(chē)輛使用量。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)各道轉(zhuǎn)爐和熱燜工藝上的改進(jìn)，降低了原有熱燜工藝對(duì)環(huán)境的污染，縮短了處理周期，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了皮帶作業(yè)率，真正起到了為生產(chǎn)保駕護(hù)航的作用。