【技术文献】钢渣处理工艺的优化与应用

钢渣处理工艺的优化与应用

宋　锐

（山东钢铁股份有限公司济南分公司，山东 济南 250101）

摘 要：为解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，文章结合生产实际对比分析了国内现有的钢渣处理工艺特点，提出了高效裂解法清洁处理液态钢渣技术。与传统焖渣工艺相比，可缩短2～3小时焖渣时间，钢渣粒度更小、更均匀、更稳定，还可以提高焖渣炉的使用寿命，对环境治理有良好的效果。

关键词：钢渣处理工艺；转炉；高效裂解法；焖渣炉；环境治理

转炉钢渣是炼钢工艺流程的衍生物，其虽无毒，但会造成渣满为患，污染环境，造成资源浪费。国外工业发达国家在20世纪初就关注钢渣的利用价值，美国、日本、德国等国家钢渣利用率都在95%以上，其中厂内循环在20%以上。我国钢渣综合利用率不到20%，与工业发达国家相比有很大的差距。

某公司宽厚板厂有一座KR铁水预处理，一座210t氧气顶底复吹转炉（配有副枪系统和自动化炼钢静动态模型），一台双工位LF精炼炉，一台双工位RH精炼炉，一台达涅利立弯式连铸机，主要品种为管线钢、高强钢、高强耐磨钢、低合金-结构钢、船板、容器钢、锅炉钢等。按年生产炉数7200炉，每炉产生转炉钢渣25吨计算，年产钢渣量18万吨。

该公司炉料厂已建成三条钢渣微粉生产线，年处理钢渣能力100万吨以上。生产微粉对钢渣有特殊的要求，必须解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，因此必须对转炉渣处理工艺进行优化和创新控制，满足钢渣微粉生产需求。

1　国内钢渣处理现状

国内钢铁企业通过引进国外工艺或设备及自主研发，目前处理钢渣的现状主要有以下六种：

1.1　钢渣热泼处理工艺

钢渣热泼是利用钢渣余热，经过喷水冷却后，在热胀冷缩和游离氧化钙水解膨胀作用下，促使钢渣破裂、自解粉化。具体是先将渣泼入渣池，打水冷却至表面发黑且无蒸汽冒出，再泼下一罐渣直至渣池灌满，然后盖上焖渣盖集中打水，再焖渣处理，让钢渣自然粉化，然后进行磁选处理。该工艺是20世纪70年代引进国外生产线后发展的钢渣处理工艺，其占地面积大，设备投资和人员投入较多，不仅污染了环境，还浪费资源。

1.2　钢渣水淬处理工艺

钢渣水淬是20世纪70年代为获得小粒度钢渣返回烧结工序而加以研究的工艺。借助多排、多孔、多功能的水喷嘴形成紊流的自由喷射，借助水的压力将高温液体抛流熔渣，在瞬间内击散、粒化、冷凝成小固体颗粒钢渣的过程。水淬的优点是排渣迅速，有利于发挥炼钢转炉等设备的潜力，减轻了人工清渣的繁重工序，人工费用降低。缺点是水淬时产生大量的蒸汽，不利于工作环境和工人的操作，还存在潜在的爆炸危险，同时造成水污染，增加排污费用。

1.3　钢渣风淬处理工艺

风淬法是渣罐接取熔渣后，运到风淬装置处，倾翻渣罐，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴喷出的空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并捕集渣粒。经过风淬而成微粒的转炉渣可做建筑材料；由锅炉产生的中温蒸汽可用于干燥氧化铁皮。风淬法比水淬法在工艺技术上有所进步，供水系统进行了简化，系统基建投资相对要少，蒸汽资源得到了回收利用，成本费用低。该工艺的缺点是噪音大，环境污染严重。

1.4　钢渣滚筒处理工艺

钢渣滚筒法是将熔渣倒入高速旋转的滚筒中，通过滚筒装置的这种转动和内部水口对熔渣进行的喷水，并采用钢球转动碾压方式，使钢渣在多种介质的冷却和机械力作用下急速固化、冷却破碎。该工艺的优点是钢渣粒度主要在8mm以下，易磨性好，硫和磷含量相对较少，可以直接返回冶金流程利用，且排渣速度快，占地面积少，对环境污染少。缺点是工艺设备复杂，故障率高，投资大，钢渣活性度低。

1.5　钢渣粒化轮法处理工艺

钢渣粒化轮法是将熔融的钢渣沿渣沟流嘴落到与之有一定高度差的高速旋转的粒化轮上，因机械作用将熔渣破碎、粒化，被粒化的熔渣在空间经喷水冷却后，渣水一同落入脱水转鼓。其优点是排渣随度快，环境污染少。其缺点是钢渣处理率低（一般在15%～50%之间），只能处理流动性好的钢渣，设备磨损较严重，钢渣胶凝性能变差时影响其利用。

1.6　钢渣焖渣法处理工艺

我国传统焖渣工艺是将高温液态钢渣倾倒在炼钢渣场地坪上冷却至650℃以下的固态钢渣，然后倾倒至焖渣炉中，喷水冷却。此工艺不能满足该厂210区域现场就地处理要求，不能改善渣场环境，不能解决钢渣在装车、卸车时的扬尘问题，而且焖渣炉不能承受高温液态钢渣，焖渣炉维护量大，几乎每隔3个月就维护一次。

2　创新转炉渣处理工艺的提出

该公司设计部门自主研发的高效裂解法清洁处理液态钢渣技术，其原理是将转炉固/液态高温钢渣倒入热焖炉中，盖上焖渣盖密封，由焖渣盖的喷嘴均匀喷雾，利用钢渣余热产生0.2～0.3kPa的过饱和蒸汽，蒸汽保持8～12h，钢渣中游离MgO（f-MgO）和游离CaO（f-CaO）遇蒸汽后形成氢氧化钙（体积膨胀98%）和氢氧化镁（体积膨胀148%），膨胀力使钢渣开裂、粉化并促进渣与钢的分离。通过热焖装置处理后的钢渣，金属回收率大于98%，尾渣稳定性良好，可实现100%利用。

其具有如下特点：（1）钢渣粉化率在80.2%以上，钢渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，省去了钢渣热泼工艺的多级破碎设备；（2）渣钢分离效果好，大粒级的渣钢铁品位高，金属回收率高，尾渣中金属含量小于1%，减少金属资源的浪费；（3）与其他工艺相比，钢渣热焖处理可使尾渣中游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分进行消解反应，可提高钢渣的稳定性，并可减少钢渣破碎加工量，并减少设备磨损；（4）焖渣处理后的钢渣含水5%～8%，在装车、运输、卸车过程中不会发生扬尘现象，对环境的治理起到很好的效果。

3　与传统焖渣工艺的对比

与传统焖渣工艺相比，高效裂解法清洁处理液态钢渣技术具有如下特点：（1）可以将转炉出来的高温液态钢渣直接倒入焖渣炉内，减少钢渣倒运次数，减少扬尘的污染，而且高温液态钢渣倾倒时几乎不产生扬尘；（2）焖渣处理时间时间短、效果好。充分利用1000℃以上的高温钢渣与水产生大量高温饱和蒸汽，与钢渣中游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分进行消解反应。与传统低温焖渣相比，此工艺可缩短2～3小时焖渣时间，而比钢渣粒度更小、更均匀；（3）焖渣炉维护量少。传统焖渣炉采用钢板或铸铁板，不能承受高温炉渣的冷热冲击，几乎3个月就必须大修维护一次，使用寿命短，高效裂解法清洁处理液态钢渣技术采用钢坯内衬，钢坯与混凝土之间采用空气隔热技术，有效地保护混凝土，提高了焖渣炉的寿命。

4　结语

通过采用高效裂解法清洁处理液态钢渣技术，钢渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，渣钢分离效果明显，金属回收比例高，而且与传统焖渣工艺相比，可缩短2～3小时焖渣时间，钢渣粒度更小、更均匀、更稳定，还可以提高焖渣炉的使用寿命，对环境治理有良好的效果。

参考文献

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[2]　 杜传明．转炉钢渣资源利用的新方法[J]．山东冶金，2012，（34）．

[3]　 张海宝，万太林，于放．钢渣处理与利用的工艺方法[J]．黑龙江环境通报，1999，23（2）．