钢渣热闷技术的应用论述

2016-10-31北京瀚川鑫冶工程技术有限公司张建国

资源再生 2016年7期

关键词：尾渣振动筛钢渣

文 / 北京瀚川鑫冶工程技术有限公司　张建国

钢渣热闷技术的应用论述

Discussion on applications of stuffy hot slag technology

文 / 北京瀚川鑫冶工程技术有限公司张建国

本文简要介绍了钢渣热闷技术原理、工艺及热闷后加工所得产品的利用情况；生产实践表明，钢渣热闷技术可以充分回收钢渣中的残钢，提高钢渣再利用率。

钢渣再利用热闷技术

钢渣是炼钢生产的副产品，我国钢产量居世界第一，而钢渣的产生量也随之增加，但是我国钢渣的综合利用率为48.7%左右，大多数钢铁企业生产的钢渣没有充分利用，形成钢渣堆置，占用土地、污染环境、浪费二次资源，不但严重影响企业的经济效益，也给钢铁工业可持续发展带来严峻挑战。为此，加快钢渣处理技术的研究，实现钢渣“零排放”成为目前钢铁企业一项紧迫的任务。

国内外钢渣处理技术主要有冷弃法、热泼法、热闷法、浅盘法、水淬法、风淬法、滚筒法、粒化法。由于炼钢过程中为脱硫、脱磷，常加入石灰、白云石等高钙、高镁材料作造渣剂，采用溅渣护炉技术也增加了镁质材料，导致渣粘度的进一步提高，流动性变差，处理难度增加。这些技术中只有热闷技术不受渣的流动性限制，能充分回收钢渣中的残钢、并保证钢渣的质量，是目前最先进的钢渣处理技术。

一、钢渣热闷技术

1.钢渣热闷技术原理

钢渣热闷技术原理是通过提供反应条件，使导致钢渣膨胀的不稳定因素游离氧化钙(f—CaO)、游离氧化镁(f—MgO)和C3S通过各自反应，生成稳定产物。钢渣膨胀机理主要有以下两种情形：

(1)钢渣中氧化钙和氧化镁不能和二氧化硅等充分反应，形成了f—CaO和f—MgO，这两种物质不稳定，遇水即发生下列反应：

①和② 反应过程中，钢渣体积分别膨胀97.8%和148%。

(2)渣中C3S冷却到某温度下分解，反应式如下：

式 ③ 反应过程中，钢渣体积也发生膨胀。通过提高余热自解装置内的蒸汽压力，可加快消解速率，缩短处理周期，处理后的钢、渣分离效果好。

2.生产工艺

钢渣热闷工艺流程主要包括钢渣热闷处理系统、热闷渣排汽系统、干渣热泼系统、钢渣筛分一输送一储存系统、变电供电系统、给排水系统和喷水除尘系统。图-1为国内某厂转炉钢渣热闷处理工艺流程。

图-1 转炉钢渣热闷处理工艺流程

由图-l可知，钢渣热闷工艺过程为，转炉车间出渣后，热熔钢渣由行车运至渣处理工位，倒入热闷装置中，移动式排蒸汽罩移动到热闷装置上，开始打水冷却直到热闷装置表面凝固为止。打水产生的蒸汽通过排蒸汽罩有组织排放后，排汽罩移走，用挖掘机松动钢渣，保证装置内钢渣表面无积水。进行第二次倒渣(重复上一次过程)，在倒完8罐渣后，盖上热闷装置盖，开始喷水雾。喷水一定时间，停止喷水，热闷，再喷水，如此反复进行到14小时后开盖，用挖掘机将渣挖出送人孔径为200mm的振动给料筛。大于孔径的钢渣落入渣钢槽，经装载机装渣、液压锤击破、电磁吸盘选铁后，小于200mm的运至钢渣加工车间。而小于振动给料筛孔径的钢渣经振动给料筛落入仓下的1号胶带输送机，再经中转的2号、3号胶带输送机输送到中间仓由汽车运到破碎、筛分、磁选加工生产线。

3.热闷后钢渣的主要性能指标

连续做3次实验以检验热闷后钢渣的主要性能指标。实验条件为260t 转炉，33min出一次渣，平均每个渣罐装渣量为30t，4.8h出8罐钢渣，装入一个热闷装置内处理。装渣完毕后热闷，闷渣14h后挖掘机出渣，出渣时间3h，清渣时间1.3h，一个工作周期为23h。对热闷后的钢渣取样进行粒度分析、浸水膨胀率检测及温度测定。表1为国内某厂热闷后的钢渣检验结果。

由表l可知，3项主要指标均达到目标要求。表明该工艺、设备设计合理，满足产品性能和质量的要求。

表-1　热闷后钢渣的主要性能指标

4.工艺技术特点

钢渣热闷技术的特点如下：

(1)钢、渣分离效果好，含铁品位较高的大粒径渣钢可直接返回炼钢使用。

(2)粉化率高，粒度小于20mm的钢渣占60%以上，易磨，省去了钢渣热泼工艺的多级破碎设备，也提高了应用于建材行业的粉磨效率。

(3)钢渣稳定性好，经热闷处理后的钢渣可充分消解f—CaO和f—MgO，消除了钢渣的不稳定因素。

(4)机械化程度较高，劳动强度低。

(5)由于采用湿法处理钢渣，环境污染少。

图-2　某钢厂钢渣处理车间

二、热闷后钢渣的加工及利用

1.热闷后钢渣的加工

钢渣加工主要包括破碎、筛分、磁选等工艺。国内某厂钢渣热闷后的加工工艺流程见图-3所示。

料仓中的钢渣通过振动给料机由胶带输送机输送至孔径为50mm的l号振动筛。在胶带输送机上设有电磁自卸除铁器，将0~200mm的大块渣钢吸出暂落至渣钢槽中。

1号振动筛筛下的物料通过胶带输送机送至孔径为10mm的2号振动筛，筛上物料进入1号液压颚式破碎机，破碎机的出料口大小为80mm，经破碎机破碎后的物料通过电磁自卸除铁器将0~80mm的渣钢选出并落入渣钢槽中。

图-3　钢渣热闷后的加工工艺流程

0~80mm的钢渣经过胶带输送机进入2号液压颚式破碎机，该破碎机的出料口大小为50mm。经破碎机破碎后的0~50mm钢渣经过胶带输送机返回2号振动筛。

2号振动筛筛下的物料经胶带输送机送至双辊磁选机，选出0~10mm的磁选粉直接进入磁选粉库，0~10 mm的尾渣通过胶带输送机进入尾渣库。2号振动筛筛上10~50mm的物料经胶带输送机送至单辊磁选机，选出l0~50的渣钢进入渣钢库，10~50mm尾渣经胶带输送机进入尾渣库。

2.产品利用

表2为某厂钢渣热闷加工后的产品利用情况。由表2可知，钢渣经热闷工艺处理及加工后，钢渣中的废钢全部回收，渣钢可返回炼钢，磁选粉可供烧结配料，尾渣按不同粒级入库储放，可用作筑路材料或生产钢渣粉，实现了钢渣高价值资源化利用。

表-2　钢渣热闷加工后产品的再利用情况

三、钢渣再利用效果

钢渣热闷技术在国内上钢五厂、上钢三厂、湖南涟源钢厂等钢铁企业已经应用。近几年经过技术创新又在本溪北营钢铁公司46万t/a的钢渣处理生产线、太钢90万t/a钢渣处理生产线、天津天铁集团公司60万 t/a钢渣处理生产线以及韶关钢铁公司50万t/a钢渣处理生产线上应用。

该工艺具有适应性强、安全可靠的特点。应用效果如下：

1、废钢回收利用

采用钢渣热闷技术后，至少多回收5%的金属铁。如年产80万t的钢渣企业，每年从钢渣中可多回收4万t金属铁。每吨废钢以1000元计算，总价值约4000万元。

2、钢渣的利用

钢渣含有氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化硅等化学成分，在高温下生成硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸钙、橄榄石等矿物，是水泥和建筑材料的优良原料。水泥工业对矿产资源依赖性很强，lt水泥要消耗1.1t石灰石和0.18t粘土质原料。我国已探明石灰石矿储量约450亿t，冶金、建材、轻工、医药以及发电厂烟气脱硫都需要大量石灰石，用于水泥生产的石灰石可采储量仅约250亿t。

3、节能减排

水泥的主要原料是石灰石。高温煅烧熟料，在煅烧时石灰石分解，有44%的CO2排放到大气中，燃料燃烧也放出CO2。每生产1t水泥会产生0．815tCO2。钢渣中的CaO是以硅酸钙的形态存在，生产钢铁渣粉不需高温煅烧，因此没有CO2放出。每吨钢铁渣粉与水泥相比可节约煤25kg，节电30kW•h，少排C02气体0.815t。