废钢破碎加工工艺在太钢的应用

谢海运

0 引言

废钢是钢铁工业不可缺少的主要炼钢原料，是节能减排的“绿色资源”，是可以无限循环使用的再生物资，应用废钢可大幅降低钢铁生产的能耗，减少污染物排放。

太钢是集钢铁生产、加工、配送及贸易为一体的特大型钢铁联合企业。现已形成年产300万t不锈钢的生产能力，是全球最大、工艺技术装备水平最高、品种规格最全的不锈钢企业。2010年太钢产不锈钢272万t。为了适应市场的需求，太钢不断提高不锈钢的生产能力和品质，废钢需求量也相应增大，质量要求愈来愈高。

1 不连续、手工切割废钢工艺存在的问题

太钢内部回收的废钢大部分为专用废钢，普通废钢主要依靠外购，外购量达80万t/年。收购的普通废钢除少量通过独立的不连续加工设备机械加工外，大多数采用人工火焰切割，没有形成规模化加工，而且加工能力低、劳动环境差、强度大、能耗高、成本高、金属损耗大、场地分散且利用率低。

同时，存在以下环境问题:

1)液压废钢剪、金属液压打包机、落锤等废钢处理设备产生的非连续噪声，全部为露天操作，无噪声控制措施，对周围产生较大的噪声污染影响。

2)人工火焰切割机切割废钢料，由于普碳废钢内含有杂质，切割时产生烟气(主要是烟尘)无组织排放，作业区域产生的烟尘浓度可达到3 000 mg/m3左右，对周边大气环境造成污染。

3)手工工艺切割后的尺寸不均匀且较大，堆比重偏低，入炼钢炉加料次数较多，同时由于没有筛选和有效的去杂环节，夹杂得不到有效去除，进入炼钢炉会增加废钢熔化时间，增加冶炼系统能耗和冶炼辅助材料的消耗，与此同时也增加了炼钢过程中的烟粉尘产生量。

2 废钢破碎加工工艺介绍

为改变原料废钢处理环节初级水平，加工出合格的废钢，提高后续工序电炉冶炼效率，太钢新建了废钢破碎加工生产线，可处理碳素废钢和不锈钢降温料，年处理能力为70万t碳素废钢或7万t不锈钢降温料。

2.1 主要设备及指标

破碎机主体设备为美国TSC公司124SXS型破碎机，主电机功率为10 000马力(7 460 kW)，其液压站、链板上料机、双进料辊、磁选系统、MCC柜等为进口设备，下游皮带系统、滚筒筛、供配电系统等为国内配套。配有供配电系统、供排水系统、除尘系统、液压系统、通风系统、压缩空气系统、消防系统、环保系统、安全卫生系统、采暖通风及照明等。

主要功能指标:碳素废钢每小时处理能力为300 t，产品堆比重为1.0～1.2;不锈钢降温料每小时处理能力为20 t，产品堆比重为 2.5。

产品规格:成品料尺寸为100 mm×100 mm×40 mm。

夹杂:小于5%，破碎后的废钢S，P含量大大降低。

2.2 主要工艺流程

废钢由汽车运到破碎线原料堆放场，通过装载机二次料场倒运进入破碎机生产区。经抓钢机把原料放在链式输送机水平段，进入喂料溜槽，再由双辊给料机进入破碎机。在破碎腔内，废钢在锤头和刃口强力作用下破碎成所需尺寸。破碎后的废钢通过破碎机底部的振动给料机送到输送带，进入磁选工序和清理工序，清理系统将粉尘和金属块分离。

由磁性分离器将有磁性和无磁性的金属块分开。通过磁选后，含铁物料送至空气分离系统风选，含铁料送入皮带手选平台，进入转盘至堆垛输送机，物料均布在成品区，成品区的废钢通过装载机运至成品堆存区。磁选后，无磁料及风选料通过给料器及磁轮进行二次磁选，无磁料通过皮带，送入非磁性料堆存场，二次磁选的含铁料经过振动筛筛分后，筛上料返回破碎系统，筛下料通过皮带送降温料堆场。

经过筛选及风选，实现废钢与非金属(橡胶、塑料、木头等)的分离，各成品料及废料由装载机装入汽车运走或堆料输送机直接装汽车运走。

该破碎系统视物料不同有三种不同的处理方式:

1)在进行普通钢铁破碎作业的时候，破碎机以每小时300 t的速度破碎普通碳钢，废料及非铁料会穿过分料输送机然后经过筛选转移输送机再到废料堆料场，钢碎料则通过两次磁选然后进入到空气分离系统再次风选分离后，接着通过分拣输送机检查后再到堆垛输送机。

2)若进行冷轧碳钢的操作，与上面普通碳钢废料破碎处理一样，除了堆垛输送机旋转卸下到筛选转移输送机上。钢料就通过筛子，小于75 mm的碎片穿过筛子掉落到冷料堆场。冷料是干净并压缩的。大于75 mm的物料被送回到破碎机喂料装置，再次破碎。

3)第三种配置是不锈钢降温料处理。这种情况下，不锈钢被破碎后到达第一个磁铁时，磁铁提升6 in～8 in使不锈钢可以通过并掉落到有色金属及废料输送机。回到BMV(中磁振动器)并继续到钢流程中，运送到筛选装置小于75 mm的物料就会从物料流中先移除并掉落到冷废料堆中。过大料则被输送机带回到破碎机，再次破碎至规定大小。

3 废钢破碎加工工艺先进性分析

太钢废钢破碎生产线功能全，破碎能力大;可破碎普通废钢，可分离出金属料和非金属料，去除灰尘和杂质，降低P，S含量;其双辊给料器可根据主电机运行负荷自动调整过料量，破碎机下部装有缓冲弹簧，既可减轻机体对基础的负荷，又能消除振动、噪声对环境的影响，是目前世界上最先进的废钢破碎加工设备。

与原有不连续加工设备以及手工切割相比具有如下优点:

1)废钢破碎后成为拳头大小的小块料，加入炉内可缩短废钢熔化时间，每炉可缩短冶炼时间8 min～10 min。

2)小块废钢加料时可减轻废钢对炉衬的冲击和碰坏电极(电炉炼钢)，从而减少电极消耗和提高炉子寿命，降低生产成本。

3)加工后提高了废钢堆比重，目前回收废钢堆比重约0.6 t/m3～0.7 t/m3，破碎后一般可达到1.0 t/m3～1.2 t/m3，这样可以减少加料次数，缩短装料时间，节约能源，降低烟尘产生量。

4)经破碎加工后将废钢中非金属等杂质去除，提高了废钢的纯洁度，减少了冶炼辅助材料的消耗，提高了金属收得率。

5)经破碎加工后去除了如橡胶之类杂物，从而减少了由原料带入炉内的磷、硫含量，稳定了化学成分。

6)经破碎加工后废钢去除了原料中有色金属既稳定了炉内化学成分，又充分发挥了有色金属的价值。

7)太钢废钢破碎加工系统工艺流程短捷顺畅，总图布置紧凑合理，产品低成本、高质量，经济效益好、能源消耗低、环境污染少，实现低能耗和清洁生产。

4 废钢应用中存在的问题及建议

目前国内废钢的回收、处理与市场体系尚不健全，废钢质量差、不稳定，不能满足钢铁生产尤其是特殊钢生产的要求。使用国内收集的废钢生产特殊钢往往残余合金元素过多，控制非常困难，特别是一些难于在冶炼中去除的合金元素造成最终产品质量无法保证。国内生产废钢量少，进口废钢由于税收制度不合理造成废钢价格过高。采用废钢作原料、电炉冶炼本来是一种环保的生产方法，对于这种方法国家应当鼓励，但是我国对于废钢经营者征收17%的税，使废钢价格居高不下。

由于废钢在回收、储存、运输、加工、配送各个环节和废钢的质量、规格都直接影响着钢铁生产的节能、减排指标和成本支出，建议政府做好废钢铁产业聚集和区域化分工的规划，对规范、达标的废钢加工配送企业给予适当的财税优惠，适度放宽拆卸的许可(拆车、拆船、拆电器等)和进口废钢的许可，加快废钢铁产业化进程。