煉鋼鋼渣處理工藝及運(yùn)用

周 云

(南京鋼鐵聯(lián)合有限公司， 江蘇 南京 210035)

引 言

鋼鐵企業(yè)要實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，就要對(duì)各種廢棄料有效處理，實(shí)現(xiàn)再利用，這也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。當(dāng)前，中國(guó)的鋼鐵企業(yè)對(duì)鋼渣資源沒(méi)有高效利用，沒(méi)有達(dá)到綜合利用固體廢棄物的預(yù)期目標(biāo)，導(dǎo)致企業(yè)的資源嚴(yán)重浪費(fèi)，因此需采用科學(xué)高效的鋼渣處理工藝，提高鋼渣的利用價(jià)值。

1 鋼渣處理工藝

煉鋼企業(yè)對(duì)鋼渣的處理中，普遍采用的處理方式是先將鋼渣熱悶，然后進(jìn)行廢鋼提純，熱悶是對(duì)鋼渣的一次處理，廢鋼提純是對(duì)鋼渣的二次處理。

1.1 鋼渣的熱悶

熱悶法是鋼渣余熱自解工藝的代表技術(shù)。此工藝的原理是將1300-1500 ℃的鋼渣傾翻在熱悶裝置中，當(dāng)溫度冷卻到800 ℃左右后，蓋上悶坑蓋，噴水產(chǎn)生飽和蒸汽，利用水汽與鋼渣中的游離氧化鈣(f-CaO) 和游離氧化鎂(f-MgO) 反應(yīng)產(chǎn)生的體積膨脹應(yīng)力，使鋼渣冷卻、龜裂，鋼渣進(jìn)而粉化。鋼渣的粉化，消除了鋼渣的不穩(wěn)定性，鋼和渣也自然分離，便于金屬回收。該技術(shù)解決了鋼渣中f-CaO、f-MgO造成的鋼渣穩(wěn)定性差的問(wèn)題，可提高鋼渣利用率[1]。

鋼渣的熱悶處理是一次處理，就是在煉鋼的過(guò)程中產(chǎn)生紅渣，冷卻的時(shí)候采用噴水或空冷的方式，這是初步處理。當(dāng)前鋼鐵企業(yè)對(duì)鋼渣的一次處理中采用熱悶工藝比較簡(jiǎn)單，就是將鋼渣的余熱充分利用起來(lái)，將冷水注入到有蓋的容器中，鋼渣中的熱量就會(huì)變成蒸汽，鋼渣中所含有的熱量釋放處理之后，經(jīng)過(guò)膨脹冷縮物理反應(yīng)，可以分離出渣鐵[2]。鋼渣經(jīng)過(guò)熱悶處理之后能夠保證穩(wěn)定的性能，其中游離態(tài)的CaO不會(huì)影響鋼渣的性能。這樣處理后的鋼渣可以當(dāng)作原料使用，比如用于制作鋼渣微粉，也可以制作鋼渣磚等等。

對(duì)鋼渣的處理中采用熱悶工藝，熱悶裝置是最為重要的。從熱悶裝置的構(gòu)成上來(lái)看，主要包括三個(gè)部分，即熱悶坑、水封槽和熱悶蓋，鋼渣在裝置中經(jīng)過(guò)熱悶之后產(chǎn)生分解反應(yīng)。

采用熱悶法處理鋼渣，當(dāng)轉(zhuǎn)爐車間有鋼渣產(chǎn)生之后，就使用渣罐車運(yùn)動(dòng)渣罐到爐渣間，渣罐由鑄造起重機(jī)吊起來(lái)之后，熱熔鋼渣倒入到熱悶裝置當(dāng)中，進(jìn)行打水，直到鋼渣的表面出現(xiàn)了凝固狀態(tài)，使用挖掘機(jī)將大塊的鋼渣打碎，確保鋼渣的表面沒(méi)有積水，之后再一次打水處理，對(duì)鋼渣振搗，如此循環(huán)往復(fù)，然后進(jìn)行下一次裝渣。當(dāng)熱悶渣坑中的鋼渣量已經(jīng)達(dá)到70%以上，就使用吊車將熱悶坑蓋吊起，蓋在上面，自動(dòng)噴水，合理控制，蒸汽產(chǎn)生，此時(shí)鋼渣中所含有的游離氧化鈣和氧化鎂都能夠得到消解[3]。當(dāng)熱悶裝置中的溫度不足60 ℃的時(shí)候，將坑蓋打開，使用履帶式挖掘機(jī)鏟出鋼渣，用自卸車運(yùn)輸，倒入篩分磁選生產(chǎn)線，啟動(dòng)篩分磁選系統(tǒng)對(duì)鋼渣進(jìn)一步處理。熱悶處理后的鋼渣活性較高、渣鋼分離效果好，且穩(wěn)定性較好。

1.2 廢鋼提純

廢鋼提純是對(duì)經(jīng)過(guò)一次處理之后粒度不足40 cm的鋼渣進(jìn)行二次處理，將鋼渣破碎之后經(jīng)過(guò)篩分和磁選，烘干處理，是鋼渣中的鐵分離出來(lái)，能夠獲得含鐵量不同的鐵粉和豆鋼，也有含鐵量非常低的尾渣產(chǎn)生。在對(duì)鋼渣進(jìn)行二次處理包括兩種工藝技術(shù)，即干法處理工藝和濕法處理工藝[4]。

1.2.1 干法處理工藝

對(duì)鋼渣采用干法處理工藝，將鋼渣進(jìn)行篩分之后破碎處理，經(jīng)過(guò)磁選之后進(jìn)行棒磨，將廢鋼從鋼渣中提取出來(lái)。采用這種工藝技術(shù)處理鋼渣，操作簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備不需要大量投入，占地面積比較小，節(jié)省空間。由于干法處理工藝不需要使用循環(huán)水，而且也不會(huì)受到氣候環(huán)境變化的影響，所以得到廣泛應(yīng)用。

1.2.2 濕法處理工藝

對(duì)鋼渣采用濕法處理工藝，將鋼渣破碎之后，進(jìn)行篩分球磨處理，之后磁選，分離鋼渣中渣和鐵，清潔分離出來(lái)的廢鋼，確保其表面干凈。這種處理方法提取出來(lái)的廢鋼有很高的全鐵含量。但是采用這種工藝技術(shù)也存在弊端，即消耗大量的水，需要使用配套的循環(huán)水處理設(shè)備，整個(gè)的處理流程復(fù)雜，成本相對(duì)比較高。

2 煉鋼鋼渣處理工藝的運(yùn)用

某鋼鐵廠平均每年能夠生產(chǎn)30萬(wàn)噸質(zhì)量合格的鋼水，在煉鋼的過(guò)程中，所產(chǎn)生的鋼渣達(dá)到了4萬(wàn)噸。這些鋼渣如果沒(méi)有被充分利用起來(lái)，就會(huì)造成浪費(fèi)，需要采用工藝技術(shù)處理鋼渣，將其中的廢鋼充分利用起來(lái)，以控制生產(chǎn)成本。該廠引進(jìn)鋼渣回收生產(chǎn)線，對(duì)鋼渣的處理量為平均每年4萬(wàn)噸，滿足了回收利用固體廢棄物的需求。在鋼渣的處理上采用了鋼渣熱悶一次處理和廢鋼提純二次處理的方法，在二次處理工藝中采用了干法處理技術(shù)(如圖1所示)。

圖1 某鋼鐵廠的鋼渣二次處理工藝流程

具體的應(yīng)用中，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)中所產(chǎn)生的鋼渣實(shí)施“兩段式破碎”工藝。在設(shè)置生產(chǎn)線的時(shí)候，鋼渣熱悶生產(chǎn)線與廢鋼提純生產(chǎn)線之間的距離很近，在2個(gè)生產(chǎn)線之間有鋼渣堆場(chǎng)，經(jīng)過(guò)熱悶的鋼渣在這里可以自然脫水。熱悶生產(chǎn)線中的熱悶渣使用帶式輸送機(jī)傳送到鋼渣堆場(chǎng)脫水處理，之后傳送到鋼渣處理生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)破碎和篩分之后，啟動(dòng)篩分磁選系統(tǒng)。這些生產(chǎn)處理設(shè)備都在封閉的轉(zhuǎn)運(yùn)站中安裝，處理后生成的渣鋼、豆鋼以及含鐵量很低的尾渣都在成品倉(cāng)儲(chǔ)存。整個(gè)鋼渣處理工藝流程比較緊湊，運(yùn)行順暢，不會(huì)存在鋼渣落地的問(wèn)題。鋼渣經(jīng)過(guò)處理之后，存量渣基本被消耗，經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述研究可以明確，鋼鐵廠的產(chǎn)量增加，鋼渣量也逐漸增多，為了提高鋼渣的利用率，就要提高鋼渣處理工藝水平，對(duì)資源循環(huán)利用，避免浪費(fèi)。鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鋼渣為液態(tài)，對(duì)于鋼渣的處理需要保證工藝水平，而且經(jīng)過(guò)處理后的鋼渣性能要穩(wěn)定。在具體的工藝技術(shù)應(yīng)用中，要從實(shí)際的需求出發(fā)采用相應(yīng)的工藝技術(shù)，以對(duì)鋼渣有效處理，推進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。