钢铁渣处理与综合利用技术探讨

2021-06-15李爱民

河南科技 2021年5期

李爱民

摘要：为加快钢铁渣综合利用产业的发展，防止钢铁渣对环境的污染，规范钢铁渣处理和综合利用生产线的建设和运行管理，提高钢铁渣综合利用水平，2019年中华人民共和国住房和城乡建设部制定了《钢铁渣处理与综合利用技术标准》（GB/T 51387—2019）。本文主要分析钢渣、高炉渣的处理工艺及其特点，提出钢铁渣的综合利用策略。

关键词：钢渣;高炉渣;回收;综合利用

中图分类号：X757文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）05-0066-03

Abstract： In order to accelerate the development of the comprehensive utilization of steel slag， prevent steel slag from polluting the environment， regulate the construction and operation management of steel slag processing and comprehensive utilization production lines， and improve the level of comprehensive utilization of steel slag， the Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the Peoples Republic of China formulated in 2019 Technical Standards for Steel Slag Treatment and Comprehensive Utilization（GB/T 51387—2019）. This paper analyzed the processing technology and characteristics of steel slag and blast furnace slag， and proposed a comprehensive utilization strategy for steel slag.

Keywords： steel slag;blast furnace slag;recycling;comprehensive utilization

鋼铁企业钢铁渣处理工艺应考虑综合利用、环境保护等因素，采用不同的处理方式。对于处理过程中产生的具有利用价值的可再生资源和二次能源（固体废物、余热等），应按照清洁生产、循环经济的原则，采用有效的综合利用技术进行回收利用。

1 钢渣处理工艺

钢渣处理工艺主要有热闷、风淬、滚筒、带罐打水、热泼法等。对于处理过程中产生的具有利用价值的可再生资源和二次能源（固体废物、余热等），应按照清洁生产、循环经济的原则，采用有效的综合利用技术进行回收利用。钢渣、尾渣综合利用前应进行金属回收。

1.1 热闷处理工艺

热闷处理工艺适用于处理电炉和转炉炼钢生产产生的电炉钢渣和转炉钢渣。该工艺的处理流程为：炼钢排出的钢渣运输至钢渣热闷处理车间，倒入热闷装置，打水冷却、松散钢渣，钢渣表面无积水后循环装渣，然后盖盖打水热闷，热闷结束后出渣。热闷处理工艺应设有铸造起重机、热闷装置、给排水系统、排气系统[1]。

利用热闷技术处理的钢渣量已占排放量的50%以上，该技术节能环保，有利于金属回收和尾渣的利用。

在热闷渣工艺基础上开发的压热闷处理工艺是一种较新的处理工艺，具有自动化程度高、处理时间短、效率高的特点，是一种更加环保的钢渣处理方法[2]。

1.2 风淬处理工艺

风淬处理工艺适用于处理流动性较好的熔融态钢渣。其工艺流程为：炼钢排出的熔融态钢渣运输至钢渣风淬处理车间，将钢渣倾翻至中间包，再经渣口流出后在高压气体下粒化至水池中进行收集。风淬处理工艺应设有气体调控系统、中间包、渣口、粒化器、支撑及液压倾翻装置、水池等[3]。

风淬技术主要用于处理液态钢渣，对钢渣流动度要求较高，处理后的钢渣粒径很小，但处理过程中噪声污染很大。目前，该工艺主要在个别钢厂应用。

1.3 滚筒处理工艺

滚筒处理工艺适用于转炉渣、电炉渣、精炼渣等各类熔态钢渣的一次处理。该工艺的处理流程为：炼钢排出的熔融钢渣运输至钢渣滚筒处理车间，将钢渣倾翻至筒体中，经滚筒处理后出渣。滚筒处理工艺应设有进料漏斗、扒渣辅助系统、滚筒、支撑及液压倾翻装置、冷却装置、输送系统、蒸汽排放系统等[4]。

利用滚筒技术处理流动态钢渣时，能集中处理含尘蒸汽，同时处理后的钢渣颗粒很细，方便利用。滚筒处理工艺是一种先进的、环保的冷却粒化处理方法。

1.4 带罐打水处理工艺

带罐打水处理工艺适用于铁水预处理产生的脱硫渣或精炼炉渣。该工艺的处理流程为：将脱硫渣运输至渣处理车间，将渣罐放入处理工位，打水处理，完毕后出渣。带罐打水处理应设有铸造起重机、打水系统、排气管道、沉淀池。

1.5 热泼处理工艺

热泼处理工艺适用于转炉渣、电炉渣等各类热态钢渣的处理。该工艺的处理流程为：炼钢排出的熔融钢渣运输至钢渣处理场，将钢渣翻入热泼场地进行打水处理，处理完毕后出渣。热泼处理工艺应设有倾倒装置、给排水系统、机械松压装置。热泼工艺是一种较原始的处理方法，由于存在蒸汽及粉尘无组织排放、钢渣尾渣无法综合利用等缺陷，目前已较少采用。

2 高炉渣处理工艺

钢铁企业可根据高炉的场地情况和需求采用不同的处理方式，主要处理方式有底滤法、INBA法、轮法、搅笼法、平流沉淀池法等。冲渣产生的水蒸气宜收集再利用或引至高空排放;冲渣水的热能宜回收利用。

2.1 底滤法

底滤法的工艺流程为：高炉熔渣由熔渣沟流入冲渣沟或粒化塔，经冲制箱喷出的高速水流快速淬冷、粒化成颗粒状，在粒化塔内经过浸泡、二次水淬后从溢流口沿水渣沟流入过滤池内，然后进行渣水分离。底滤法设有粒化塔、过滤池和供水系统等[5]。

2.2 INBA法

INBA法的工艺流程为：高炉熔渣由熔渣沟流入冲渣沟或粒化塔，被冲制箱喷射出的高速水流快速淬冷、粒化，经过浸泡、二次水淬后从粒化塔溢流口流出，经水渣槽、分配器均匀分布到脱水转鼓进行渣水分离。INBA法主要包括粒化塔、分配器、脱水转鼓、胶带机、集水槽和供水系统等[6]。

2.3 轮法

轮法处理的工艺流程为：高炉熔渣经熔渣沟流入冲渣沟或粒化塔内，被快速旋转的粒化轮机械破碎，并沿切线方向抛射出去，同时粒化轮周边喷射出的冷却水将渣粒冷却和进一步水淬，急冷后的渣水混合物落到旋转的脱水转鼓内经滤网脱水，渣随导料槽下落到向外输送的胶带机上。粒化器应设有壳体、粒化轮、挡渣罩、高压水箱、高压喷嘴等[7]。

2.4 搅笼法

搅笼法处理的工艺流程为：高炉熔渣经熔渣沟流入粒化塔中，由冲制箱喷出的高速水流使熔渣粒化冷却，渣水混合物经水渣沟流入斜板沉淀池，再由冲渣沟或粒化塔搅笼实现渣水分离，水渣提升到搅笼上部出料口跌落到外运胶带机上向外输送。渣水进入脱水转鼓过滤。吸附在脱水转鼓滤网上的细渣，经过水和压缩空气的反吹后，落入浮渣输送管返回斜板沉淀池内。斜板沉淀池应设有搅笼、水渣池、溢流沟、集汽罩等。沉淀池、溢流沟宜采用混凝土结构[8]。

2.5 沉淀池法

沉淀池法处理的工艺流程为：高炉熔渣经熔渣沟流入冲渣沟或粒化塔，被喷水嘴或冲制箱喷出的高速水流淬化成水渣，渣水混合物经冲渣沟流入平流沉淀池沉淀，沉积在沉淀池底部的水渣用抓斗起重机等设备抓出，实现渣水分离[9]。

3 综合利用

3.1 钢渣综合利用

首先，钢渣温度为1 500～1 600 ℃，其大量热能可进行收集再利用。其次，经处理后的钢渣根据金属铁含量的不同，可返回烧结，代替天然砂石用于铺路、经粉磨后作为胶凝材料用于水泥、砂浆、混凝土及砖等建材制品。钢渣中含有金属铁，在综合利用前应尽量磁选，减少残留。在考虑钢渣处理工艺时应综合考虑钢渣的“零排放”和高附加值利用途径制定工艺方案，同时应考虑节能环保要求。

3.2 高炉渣综合利用

高炉渣已广泛用于水泥制品、空心砖、石膏等建筑材料。高炉渣中硅、钙含量丰富，也广泛作为生产硅肥的原材料。以高炉渣粒为主要原料制成的礦棉纤维是良好的保温、隔热、吸音材料，有着广阔的市场前景，可广泛应用于冶金、机械、建筑、化工和交通等领域[10]。

微晶玻璃是一种功能性材料，兼具玻璃的基本特性和陶瓷的多晶特性，具有良好的稳定性。利用高炉渣生产的微晶玻璃可广泛应用于建筑装饰、电子工业和机械化工等领域[1]。

高炉渣经水淬后成为一种多孔质硅酸盐材料，具有一定的比表面积及活性，有很好的吸附性，在废水处理方面有着很好的发展前景[2]。

4 结语

制定和完善钢铁渣处理与综合利用技术标准，做好引导和推广工作，促进钢铁企业固体废物利用新技术的进步，加快钢铁渣综合利用产业的发展，规范钢铁渣处理和综合利用生产线的建设和运行管理，防止钢铁渣对环境的污染，是钢铁行业节能减排、绿色发展和保护生态环境的基础。

参考文献：

[1]张立生，李慧，张汉鑫，等.高炉渣的综合利用及展望[J].热加工工艺，2018（19）：20-24.

[2]王延兵，宋善龙，范永平.一种钢渣有压热闷处理新技术[J].环境工程，2014（S1）：664-666.

[3]李文祥，李永治.钢渣风碎技术研究[J].马钢技术，2000（B05）：68-71.

[4]张寿荣，张卫东.中国钢铁企业固体废弃物资源化处理模式和发展方向[J].钢铁，2017（4）：1-6.

[5]马爱元，郑雪梅，李松，等.含锌钢铁冶金渣尘处理技术现状[J].矿产综合利用，2020（4）：1-7.