钢渣处理余热回收技术

摘 要：钢渣处理过程中钢渣显热是重要的二次能源，把这部分热量加以回收利用，是我国冶金工业实现可持续发展的关键之一。针对现有钢铁企业处理炉渣时只考虑炉渣的后续利用，基本没有回收其热量的现状，本文介绍一种新的钢渣处理余热回收工艺技术，在风淬法处理钢渣工艺的基础上，增加余热回收工艺，实现对钢渣余热的回收，达到投入实际生产的条件。

关键词：钢渣处理；余热回收；新能源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.055

0 引言

近些年，我国的钢铁工业在能源消耗上已经有了显著改善，但与世界较先进国家的水平相比还有一定的不足。目前，钢铁企业处理炉渣时通常只考虑炉渣的后续利用，基本没有回收其热量。节约型社会对冶金企业节能降耗的要求越来越高，开发冶金熔渣余热的高效回收利用技术是有效而实用的节能措施，高效、高品质地回收冶金熔渣显热将成为钢铁企业降低综合能耗的一个重要手段和潜力所在。炼钢生产工艺产生的钢渣顯热是公认的重要的二次能源。炼钢过程中会产生大量的高温熔渣，主要包括转炉渣、电炉渣、精炼渣，通常温度达1450℃-1650℃，属于高品质的余热资源。即使熔渣平均温度以1400℃计，经热量回收后温度以400℃计，则每吨渣也可回收约1.2GJ的显热。炼钢工序如果在渣处理余热回收工艺上进行开发研究把这些热量加以回收利用，这将是未来钢铁工业节能减排的一项重要发展。

1 钢渣余热回收技术现状

目前国内外的钢铁企业传统渣处理工艺都是先将高温熔渣进行适当的冷却处理后再加工，提取其中的金属作为物资来利用；而在处理钢渣的过程中，钢渣显热的回收问题一直没有得到有效地解决。我国钢铁企业大多采用堆弃法、水淬法处理钢渣。堆弃在钢厂附近的庞大的渣山一直占据着大量土地，并且造成了严重的环境污染。

国内大部分钢铁企业采用的渣处理方法都是先将热态钢渣进行不同的冷却处理后，再进行破碎-筛分-磁选-加工，之后进一步提取钢渣中的金属加以利用，或者将钢渣直接用于生产水泥，铺路以及生产建筑材料等用途；在这样的处理过程中钢渣中所含的大量显热没有得到充分的回收利用。我们希望在研发钢渣处理工艺的同时兼顾钢渣的资源化利用以及钢渣所含热量的回收利用。随着能源紧缺问题日益严重，国内钢铁企业需要在各个方面探索可持续发展的途径，钢渣处理是一个重要的组成部分。有关钢渣余热回收利用技术的研究在国外已获得了重视，并成效显著，国内对于钢渣余热回收技术的相关研究还需得到个钢铁企业的重视。

风淬法钢渣余热回收技术兼顾钢渣余热回收与钢渣处理，产品是粒化颗粒可达到5mm以下的钢渣，钢渣处理后利用率100%，热量回收率大于50%，减少了后续破碎工序，便于钢渣的高附加值利用。近年来钢渣利用研究出现了新的热点，该类研究针对转炉渣含有多种有价组分和其特殊的结构形态等特点，将其应用在海洋环境、水质净化、土壤改良、材料制备、机械制造、脱硫脱硝等方面，为提高转炉渣的附加值提供了新的途径。

2 风淬法余热回收技术

（1）风淬法余热回收的优点。1）避免了熔渣遇水爆炸的问题，增加了生产上的安全性，钢渣粒化到5mm以下，减少了后续破碎工序。2）粒化渣全部进入罩式锅炉内，改善了处理炉渣时的高温、粉尘多的操作环境。3）显著降低渣中的不稳定成分，有利于钢渣的后续利用；能够以蒸汽形式回收熔渣热量，实现钢渣余热利用。

（2）风淬法余热回收的原理。高温液态下钢渣分子间的引力较小，用高速气流将在空中降落下的高温液态钢渣流迅速击碎为细小液滴，并随气体定向飞行，在飞行过程中迅速冷却为半固态渣粒。

风淬后，渣中不稳定成分都转化为铁酸钙、铁酸镁等稳定成分，可以有效降低渣中fCaO和fMgO含量，有利于钢渣的后续利用。另外由于液态钢水和渣液表面张力不同，风淬过程可使渣铁得到良好分离，减少后续破碎工序。

粒化和冷却过程中钢渣中的不稳定相基本消失，由于冷却速度快，钢渣颗粒表面非晶态矿物相显著增加，钢渣的潜在活性提高。

风淬法余热回收工艺流程：渣罐接渣后，由行车运到倾翻装置（或吊车吊运倾翻渣灌），倾翻渣罐，熔渣进入中间渣罐后从中间渣罐流出，被粒化器喷嘴喷出的高压气流（氮气或压缩空气）吹散，钢渣破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒中所散发的热量并捕集渣粒，锅炉排除的废气可用于干燥设备或物料。

（3）技术经济指标。

（4）技术创新点。1）钢渣粒化可达到5mm以下，钢渣处理后利用率100%，热量回收率大于50%，减少了后续破碎工序。2）粒化渣全部进入罩式锅炉内，改善了处理炉渣时的高温、粉尘的操作环境，有效减少热量的损失。3）显著降低渣中不稳定成分，有利于钢渣的后续利用；能够以蒸汽形式回收熔渣热量，实现钢渣余热利用。4）性质稳定的粒化渣便于开展后续综合利用。

3 结论

作为高温余热资源的钢渣（1400～1600℃），每吨渣会带走大量的热量。由于该部分热量回收的效率不高，钢铁企业基本没有回收其热量。新形势下，钢铁企业提高能效，除了提高一次能源的利用效率外，提高二次能源的利用率变得越来越重要。节约型社会对冶金企业节能降耗的要求也越来越高，开发高效的钢渣回收利用技术是一项有效而实用的节能措施，高效、高品质地回收冶金熔渣显热将成为钢铁企业降低综合能耗的一个重要手段和潜力所在。

在风淬法处理钢渣工艺的基础上，增加余热回收工艺，实现对钢渣余热的回收，该技术技术指标较好，热量回收率高，是一种有效的钢渣余热回收技术。

参考文献：

[1]陈莹.高温钢渣余热回收系统的数值模拟研究[D].山东大学，2014.

[2]赵福才，习晓峰，巨建涛，张朝晖，孔维明.国内外钢渣处理工艺及资源化技术研究[C].全国冶金能源环保生产技术会，2014.

作者简介：李平（1985-），女，辽宁辽阳人，工程师，从事冶金工程方向的研究。