钢渣处理工艺的工程应用

2016-02-27胡金明

现代冶金 2016年5期

关键词：电炉钢渣炉渣

胡金明，向华

(南京升远冶金工程技术有限公司，江苏南京 210007)

钢渣处理工艺的工程应用

胡金明，向华

(南京升远冶金工程技术有限公司，江苏南京 210007)

介绍钢渣处理生产线的工艺设计与新技术应用。

钢渣；热焖；节能减排

引言

近年来，中国钢铁工业处于高速发展阶段。钢渣是钢铁生产过程的副产品，其产量为粗钢产量的10%～15%。2014年，中国粗钢产量8.2亿t，钢渣产量约为0.82～1.2亿t，目前约有70%的钢渣处于堆存和填埋状态。目前高炉渣向水泥发展已趋成熟，但转炉渣、电炉渣只是用于简单的垫路，制作路牙块，钢渣的使用档次较低。进一步回收钢渣中的残钢，消除渣中残余石灰的技术还需要摸索。

1 钢渣处理生产线工程实践

南京升远冶金工程技术有限公司通过对河南济源钢铁(集团)有限公司、天津天铁冶金集团有限公司等厂家的实地考察及钢渣处理技术的研究，成功地在江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司(以下简称“淮钢”)建成钢渣处理生产线，采用成熟先进的钢渣余热热焖自解处理工艺，对转炉渣、电炉渣进行热焖自解处理；该工艺效果良好，能消解钢渣中的f-CaO和f-MgO。

1.1 生产规模

目前，淮钢电炉、转炉炼钢过程中所产生的各类钢渣原料量约为55万t/年，其中：

氧化渣：转炉渣32万t/年，电炉渣14万t/年。

还原渣：转炉精炼渣和电炉精炼渣为9万t/年。

1.2 钢渣热焖工艺

转炉炼钢产生的液态氧化钢渣进入渣罐内，通过电动平车运至炼钢出渣跨，用出渣跨内的50/20t铸造起重机吊起直接倒入钢渣热焖坑内，此时钢渣温度约1400～1500 ℃。电炉炼钢产生的氧化钢渣则通过汽车将渣罐运至转炉厂出渣跨内，也通过出渣跨内的50/20 t铸造起重机吊起倒入热焖坑内，热焖处理时与转炉的氧化钢渣分坑进行。在液态钢渣装入热焖坑前，必须首先清理热焖坑，保证坑底干燥，底部排水口畅通；其次再铺设一层干燥的冷钢渣。

将液态的钢渣倒入热焖坑中，每倒入一罐液态钢渣后，通过人工喷水使液态钢渣表面冷却结壳直至钢渣表面为暗红色为止，控制钢渣温度在600～800 ℃范围之内。再采用挖掘机将坑内钢渣松动破碎，确保其中水分充分蒸发，操作人员观察无集水现象情况下，再倒入下一罐液态钢渣。按此步骤重复操作，将一个热焖坑装满钢渣。钢渣经过冷却及机械松动，表面发红的钢渣基本没有时，即完成液态钢渣的预处理。起重机吊起热焖盖，罩在热焖坑上部的水封槽内，人工安装好安全钩和钢丝绳，经过仔细检查确认全部到位后，接入通水的快速接头，打开阀门向热焖盖内的喷水装置供水，以此向热焖坑内的钢渣均匀喷水，利用钢渣余热产生蒸汽，对其进行焖蒸处理。操作室的操作人员通过计算机系统检测热焖坑内的蒸汽温度及压力，控制喷水量的大小及蒸汽排放的阀门，从而达到钢渣热焖消解的工艺效果。整个热焖时间为：电炉氧化渣控制在4～8 h，转炉氧化渣控制在8～12 h左右。当钢渣焖蒸处理至不再产生蒸汽时，停止喷水，再待温度降至70 ℃以下时，打开热焖盖，钢渣热焖处理全部完成，采用挖掘机或抓斗起重机将处理后的钢渣装卸到自卸汽车，运输至另一场地进行下一道处理。

1.3 钢渣破碎、磁选、筛分工艺

热焖处理后的钢渣运至处理场地后，堆放2～4天陈化处理后采用抓斗行车向料仓进行加料，氧化渣经胶带机先送入振动筛，粒度>50 mm的氧化渣进入液压保护颚式破碎机进行破碎，破碎后的物料经过胶带机送入返回振动筛，筛出<50 mm的氧化渣进入下一道胶带机，筛分成0～10 mm,10～30 mm及30～50 mm粒度的尾渣。此过程中在皮带机的适当位置配置电磁除铁器和永磁滚筒除铁器，在钢渣处理输送过程中充分选出钢渣中的渣钢，达到渣与废钢的分离。

1.4 项目技术特点

(1)淮钢在钢渣热焖操作中实现了电炉氧化渣、转炉氧化渣全部液态直接入坑，较国内其它热焖处理工艺更易实现，可以充分利用钢渣的余热为热焖处理提供热源，同时降低了起重机工作量和渣包的消耗。

(2)所有热焖处理用水均取自淮钢外排的工业废水，很大程度上减少大量工业外排水。

(3)热焖坑坑壁的结构采用“连铸板坯+耐热混凝土+保温材料+普通C40混凝土”的层次结构，满足了热焖坑内钢渣1500 ℃的高温到混凝土坑壁70～90 ℃左右温度的变化，保证了热焖坑的整体强度，减少了故障的发生，同时降低了工程造价。

(4)热焖过程中渗透钢渣的水经过地下隧道进入沉淀池，经沉淀后作为钢渣热焖用水重复利用，实现了工业用水的循环利用和零排放的目标。

(5)重复利用的热焖用水为碱性，而新加入的工业外排水为酸性，两者中和后可以降低热焖用水的碱性，可以减少管道积垢、延长管道使用寿命。

(6)电炉、转炉所有氧化渣100%直接液态入热焖坑进行热焖处理，走在国内钢厂钢渣处理的前列。通过不断改良、优化工艺并严格控制操作工艺，避免了倒渣过程产生爆炸的隐患，保证生产安全。

(7)对地下隧道排气系统进行改善，利用蒸汽管道的吸风效应，避免了可燃气体在隧道内的聚集，消除可燃气体的爆炸隐患。

2 综合效益分析

本项目与传统方法相比，在节能减排和安全生产上具有极大的优势，具体体现如下：

2.1 节能方面

日本钢渣处理采用两种方式，一种为露天式蒸汽陈化处理工艺，将经过空气冷却的钢渣放入陈化箱内，通入蒸汽，处理48 h，使钢渣中的f-CaO和f-MgO充分消解。另一种是采用热焖罐陈化处理，将钢渣放入热焖罐中，由燃烧锅炉供蒸汽，使热焖的温度为158 ℃，压力为0.6 MPa，压蒸3 h，加快钢渣消解粉化；该技术正在日本推广，但缺点是冷钢渣通入外来蒸汽处理，需消耗能源。

而钢渣余热自解热焖处理工艺就是利用钢渣余热，在有盖容器内加入喷淋冷水后使其成为蒸汽，而使钢渣中的f-CaO得到消解，通过膨胀、冷缩达到渣、铁分离，处理后的钢渣性能稳定，消除游离态CaO对钢渣性能的影响，可作为钢渣微粉、钢渣砌块砖等的原料，不需要外供蒸汽。按照目前日本采用的能源生产蒸汽处理钢渣技术，每处理1 t钢渣需要101 ℃蒸汽195 kg。而本项目采用的钢渣余热自解热焖处理工艺不需要外部能源，处理1吨钢渣节约蒸汽能源折合标准煤为22.43 kg。按照本项目年处理55万吨钢渣为例，每年可节省1.23万t标准煤。如果按全国年排放1亿t钢渣全部采用该技术处理，每年可节省224万t标准煤。

2.2 减排方面

钢渣处理和利用是国家循环经济、节能降耗、少占土地、保护环境的重要课题，而目前钢渣的平均综合利用率不足20%，大部分堆弃，浪费资料、占用土地、污染环境、污染河流、破坏生态环境。

目前，淮钢钢渣处理量占全厂钢渣量的100%，实现了钢渣的“零排放”，与传统工艺相比减少废渣排放80%。按照本项目年处理55万t钢渣为例，每年可减少废渣排放44万t。另外，该项目热焖用水取自厂区工业废水，此举大大减少了企业每年的排污费用，净化了厂区周围环境。处理后的钢渣外销用于建材行业，为提高企业经济效益、社会效益、提升企业形象起到了积极作用。

2.3 安全生产方面

钢渣余热自解热焖处理工艺流程为：热态钢渣-装入热焖坑-盖上焖盖喷雾-余热蒸汽热焖-钢渣粉化-取出外运，生产工艺简单。热钢渣表面喷雾全部汽化，不会像其他工艺存在液态钢渣直接与水接触而发生爆炸的隐患，安全性高。对热焖生产时蒸汽温度、蒸汽压力、给排水等工艺参数均采用自动化控制，保证运行安全可靠。