国内外碳钢钢渣典型处理工艺的比较及趋势分析

胡治春

摘要：国内外碳钢渣占钢渣总量大，处理工艺多样，根据企业的实际情况优化现有钢渣处理工艺，引进和吸收先进处理技术，选择适合企业自身发展的工艺技术，以达到钢渣处理安全、清洁、高效的目的。

关键词：碳钢渣；一次处理；二次处理；钢渣处理工艺

中图分类号：TF769 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）03-0111-03

中国是产钢大国，每年钢铁渣的产生量随着钢铁产量的增加而随之增加，现有钢铁渣的产生量合计2.82亿吨，其中钢渣的产生量约8000万吨。所谓钢渣是指转炉、电炉、精炼炉熔炼过程中排出的由金属原料中的杂质与助熔剂、炉衬形成的以硅酸盐、铁酸盐为主要成分的渣。通常根据冶炼方法的不同，又可将钢渣分为转炉渣和电炉渣。

钢渣处理它分两个阶段，即由液态渣到固态渣的处理过程即一次处理和固态渣及渣钢铁的分选加工及磁选过程即二次处理。

一、典型钢渣处理工艺的性能分析

（一）国内钢渣处理工艺分析

1．目前国内钢渣一次处理有如下技术：热闷、热泼、滚筒、浅盘和格栅技术等，以上几种技术分别针对不同渣类且各存在优缺点：

（1）热泼处理工艺。主要优点：可以处理各类渣、工艺简单、成本较低，适合于小型钢厂少量钢渣处理。主要缺点：扬尘较大、工程机械损耗成本较高、存在响爆的可能、渣铁分离效果差且钢渣直接利用率低，该方式与当前行业倡导的环保理念背道

而驰。

（2）热态渣闷罐处理技术。可以大规模、高效率地处理冶金固体渣，削除因钢渣自然堆放而产生的扬尘污染和河道水源污染，变废为宝，使钢渣成为有效的再生资源。处理后钢渣粉化效果好，金属回收率较高、分级清楚，渣产品的性能基本稳定，本工艺具有钢渣温度限制范围较宽；钢渣的回收率提高；节约用水；高效；生产安全的优点。主要缺点：占地大；处理过程中极易发生响爆；闷罐后期维护成本较高；钢渣需要二次处理才能形成各类成品渣且二次处理分选线投资及占地较大。

（3）滚筒渣处理技术。主要是通过滚筒内钢球的滚动和筒内喷淋洒水对流入滚筒的液态热钢渣冷却和研磨，以得到料径合格的固态渣粒。主要优点：可以处理各类渣；短流程处理，占地少；清洁、高效、维护成本低；滚筒渣稳定性好，后续开发潜力大。主要缺点：一次投资大；工艺及装备技术需要专门培训后才能掌握。

（4）浅盘水渣处理技术。主要是通过将热钢渣倒入浅盘中直接对其洒水冷却，得到低温固态的渣料。主要优点：适合处理液态渣；处理周期短；生产能力较大；无粉尘污染，蒸汽也可自由扩散。主要缺点：大量高温蒸汽对人员、厂房、设备等造成损害；运行成本极高；存在响爆安全隐患等。

（5）冶金渣格栅技术。该工艺采用冶金用渣罐—格栅一体化新技术，彻底消灭大渣砣：采用钢渣格栅制品预置的方法，彻底防止了铸余钢渣倒入钢包后，包底总形成大渣钢铁，严重影响后期金属料处理与再利用的技术难题，给安全生产、清洁生产指明了方向。该技术适用铸余渣和铁水渣处理。主要优点：通过钢渣预制格栅板将铸余渣钢直接短流程分隔成规格料，达到直接入炉的标准。主要缺点：现场预制格栅占地大；制作效率低；成本高以及自动化程度

不高。

2．二次处理工艺包括水洗精铁粉工艺技术、精铁球球磨提纯工艺、渣钢铁回收工艺（含破碎、磁选及筛分技术）及高纯大块渣钢铁加工提纯工艺等。

（1）水洗处理技术。该工艺利用水洗槽将钢渣粉进行浸泡处理，浸泡后的钢渣基本达到了钢渣和铁粉分离的目的，利用磁辊将渣铁粉磁选出，该工艺提纯的精铁粉金属铁含量达80%以上。

（2）球磨处理技术。该工艺通过球磨机对5～100mm的含渣量较高渣铁原料进行研磨，形成5～100mm成品渣铁球返电炉利用，该工艺提纯的精铁球金属铁含量达80%以上。

（3）固态钢渣破碎分选技术——粒铁回收工艺。对粉化后的钢渣进行多重循环破碎（颚式破碎机及棒磨机）、筛分和磁选（双磁滚筒及带式除铁器），得到不同粒径规格渣和渣铁成品料，满足不同用途。粒度在10～100mm的冶金渣返转炉利用，粒度在20～100mm的铸余渣用于垫罐，粒度在5～10mm的冶金渣作为技改渣回填，粒度在5mm以下的冶金渣用于返烧结；经磁选后粒度在5mm以下的磁选渣（铁粉）供烧结使用，粒度在5～100mm的磁选渣铁返电炉利用，粒度在100mm以上的磁选渣铁返转炉利用。

（4）渣钢渣铁加工工艺。传统加工工艺：行车落球破碎，铲车倒运、水池浸泡、打渣机除渣等过程。石钢锤破碎加工新技术包括以下步骤：

第一，在破碎基地上放两块钢锭模，将待破碎的渣钢铁块的两端支撑在两块钢锭模上，中部悬空；

第二，在渣钢铁块的上面放置一罩筒，罩筒内设置一重锤和一提升机构；

第三，提升机构将重锤提升到罩筒顶部后突然释放，重锤落下时撞击渣钢铁块，并使渣钢铁块破碎。

与传统行车落球破碎方式比较，存在如下明显的优势：

第一，在破碎过程中，罩筒压住被破碎的渣钢铁块，避免产生钢渣飞溅，确保了破碎作业安全进行。

第二，重锤在密闭的空间内工作，破碎过程中罩筒减弱了噪声、粉尘的传播，具有明显的环保效果。

第三，罩筒具有导向作用，能够保证重锤准确地落在渣钢铁块上，避免了砸漏砸偏现象的发生，同时也减少了重锤定位对中的时间，提高了工作效率。

第四，由于罩筒上自带提升机构，可以不用行车来起吊重锤，因此本工艺的破碎过程可以在室外的露天场地进行，无需占用厂房，大大降低了实施成本，同时也避免了室内破碎对厂房的冲击。

第五，密封罩可以安装在挖掘机等移动机械上，移动更方便，提高工作效率。

（二）国外钢渣处理工艺分析

美国、欧洲与日本等发达国家的钢渣处理工艺主要采用热泼工艺，并配套采用较先进的破碎与磁选设备，开展全面的综合利用。俄罗斯伏尔加格勒拖拉机厂钢渣水淬工艺实践也较有特色：采用快速转辊的方法来处理液态钢渣，即两个不同转向的旋转对辊来冷却和挤压液态钢渣。目前韩国爱克麦斯特公司开发研制的钢渣雾化处理新技术（Slag Atomizing Technology，缩写为SAT），在部分钢厂钢渣处理生产中也得到应用。

SAT是一种将温度在1500℃～1550℃的液态电炉渣直接雾化成直径0.1～4.5mm的特殊小球的新技术。该工艺由带催化剂的高速空气喷吹系统组成，高速空气流在水的作用下形成强有力的热交换空间，迅速而有效地将液态渣雾化成表面透明的玻璃质小颗粒，经特制中间包进入渣坑。

这项技术可从钢渣中生产出有价值的环保产品（PS球：Precious Slag Ball）。SAT技术通过高速空气流和水直接冷却液态钢渣，使多种不稳定元素生成CaO-Fe2O3、SiO2-Fe2O3和MgO-Fe2O3等分子，从而不会有游离态的CaO存在。

SAT技术有如下优点：

1．成品PS球存储基本上不用考虑环境影响，PS球用于水处理、建筑材料、磨料和脱硫剂等多种

用途。

2．节省钢渣处理现场空间且通过减少粉尘、降低噪音和减少废水来改善现场工作环境；符合国家产业政策和产业发展方向，可使公司成为环境友好型的“绿色钢厂”。

3．传统钢渣处理方法包括粉碎、研磨和陈化等过程，时间长、费用高，影响钢厂产能发挥，还会造成环境污染且其产品用途有限。而钢渣雾化工艺（SAP）正好可以解决这些问题。

4．改进回收方法，利于金属回收利用。目前，韩国浦项钢厂和韩国现代制铁唐津钢厂都采用了钢渣雾化处理工艺（SAP）。一条钢渣雾化生产线SAP年钢渣处理能力为8～15万吨/年。

二、钢渣处理工艺技术的趋势分析

从目前钢渣处理工艺发展趋势来分析，钢渣热闷处理技术及滚筒处理技术将会在未来一段时间主导钢渣处理领域。宝钢滚筒渣处理方法已经形成第四代（BSSF-D）技术，并且已经在宝钢二炼钢渣处理形成滚筒国际样板渣处理雏形；中冶建研院开发的熔融渣热闷法技术也通过生产实践不断改进和提升，并且在鞍钢鲅鱼圈、曹妃甸及新钢、本钢形成热闷工艺示范基地。

钢渣处理方面的前沿技术还包括：

1．钢渣余热回收。钢铁渣的余热回收及利用技术研发是许多企业现在以及经后努力的方向。比如，首钢的钢渣显热回收技术被批准为国家科技部的重点课题。国外有研究采用利用炉渣的高温热量促使CH4和H2O气体发生反应生成H2和CO，生产气体在下一反应器中反应又生成CH4和H2O气体，放出热量，处理后可供发电或热风炉使用等。另外，利用显热进行沼气制氢实验研究：CH4+CO2→2H2+2CO。目前此类方法还处于理论研究探索阶段。

2．高温冶金渣直接产品化技术研发。利用熔渣的高温特性，对冶金渣进行“调质处理”，直接生产产品。即在出炉的高温熔融钢渣中加入一定的调节料，混合均匀后浇注到铸型中，直接得到任意形状的建筑制件，这样简化了钢渣资源化流程，由熔融钢渣直接获得高附加值的陶瓷产品。

3．基于冶金渣热态处理的以废治废技术。热态钢渣的处理过程要消耗大量的冷却水，但对水质要求不高，而且是循环使用。根据这一特点，如果能将钢铁厂倍感头疼的有机废水，例如焦化废水用于热态冶金渣的处理，无疑是一件很有意义的事情。同时，渣处理过程产生的大量碱性废水又是脱硫工艺所需要的。如何把两个工艺有机结合起来，是钢铁厂的废水废气“以废治废”的新方向。

三、结语

钢铁企业渣处理工艺的合理搭配及技术革新，是符合绿色钢铁理念也是低成本发展钢铁工业的基础，先进、环保及高效钢渣处理工艺的推广应用将促进钢铁行业实现资源节约型及环保友好型的目标，为国家的循环经济和绿色经济的创建及推广提供可靠

保障。

作者简介：胡治春（1977-），男，湖北仙桃人，中冶宝钢技术服务有限公司高级工程师，研究方向：冶金渣处理及综合

利用。

（责任编辑：刘晶）