炼钢钢渣处理工艺及运用
2022-01-07周云
周 云
(南京钢铁联合有限公司， 江苏 南京 210035)
引 言
钢铁企业要实现循环经济，就要对各种废弃料有效处理，实现再利用，这也是企业可持续发展的重要途径。当前，中国的钢铁企业对钢渣资源没有高效利用，没有达到综合利用固体废弃物的预期目标，导致企业的资源严重浪费，因此需采用科学高效的钢渣处理工艺，提高钢渣的利用价值。
1 钢渣处理工艺
炼钢企业对钢渣的处理中，普遍采用的处理方式是先将钢渣热闷，然后进行废钢提纯，热闷是对钢渣的一次处理，废钢提纯是对钢渣的二次处理。
1.1 钢渣的热闷
热闷法是钢渣余热自解工艺的代表技术。此工艺的原理是将1300-1500 ℃的钢渣倾翻在热闷装置中，当温度冷却到800 ℃左右后，盖上闷坑盖，喷水产生饱和蒸汽，利用水汽与钢渣中的游离氧化钙(f-CaO) 和游离氧化镁(f-MgO) 反应产生的体积膨胀应力，使钢渣冷却、龟裂，钢渣进而粉化。钢渣的粉化，消除了钢渣的不稳定性，钢和渣也自然分离，便于金属回收。该技术解决了钢渣中f-CaO、f-MgO造成的钢渣稳定性差的问题，可提高钢渣利用率[1]。
钢渣的热闷处理是一次处理，就是在炼钢的过程中产生红渣，冷却的时候采用喷水或空冷的方式，这是初步处理。当前钢铁企业对钢渣的一次处理中采用热闷工艺比较简单，就是将钢渣的余热充分利用起来，将冷水注入到有盖的容器中，钢渣中的热量就会变成蒸汽，钢渣中所含有的热量释放处理之后，经过膨胀冷缩物理反应，可以分离出渣铁[2]。钢渣经过热闷处理之后能够保证稳定的性能，其中游离态的CaO不会影响钢渣的性能。这样处理后的钢渣可以当作原料使用，比如用于制作钢渣微粉，也可以制作钢渣砖等等。
对钢渣的处理中采用热闷工艺，热闷装置是最为重要的。从热闷装置的构成上来看，主要包括三个部分，即热闷坑、水封槽和热闷盖，钢渣在装置中经过热闷之后产生分解反应。
采用热闷法处理钢渣，当转炉车间有钢渣产生之后，就使用渣罐车运动渣罐到炉渣间，渣罐由铸造起重机吊起来之后，热熔钢渣倒入到热闷装置当中，进行打水，直到钢渣的表面出现了凝固状态，使用挖掘机将大块的钢渣打碎，确保钢渣的表面没有积水，之后再一次打水处理，对钢渣振捣，如此循环往复，然后进行下一次装渣。当热闷渣坑中的钢渣量已经达到70%以上，就使用吊车将热闷坑盖吊起，盖在上面，自动喷水，合理控制，蒸汽产生，此时钢渣中所含有的游离氧化钙和氧化镁都能够得到消解[3]。当热闷装置中的温度不足60 ℃的时候，将坑盖打开，使用履带式挖掘机铲出钢渣，用自卸车运输，倒入筛分磁选生产线，启动筛分磁选系统对钢渣进一步处理。热闷处理后的钢渣活性较高、渣钢分离效果好，且稳定性较好。
1.2 废钢提纯
废钢提纯是对经过一次处理之后粒度不足40 cm的钢渣进行二次处理，将钢渣破碎之后经过筛分和磁选，烘干处理，是钢渣中的铁分离出来，能够获得含铁量不同的铁粉和豆钢，也有含铁量非常低的尾渣产生。在对钢渣进行二次处理包括两种工艺技术，即干法处理工艺和湿法处理工艺[4]。
1.2.1 干法处理工艺
对钢渣采用干法处理工艺，将钢渣进行筛分之后破碎处理，经过磁选之后进行棒磨，将废钢从钢渣中提取出来。采用这种工艺技术处理钢渣，操作简单，使用的设备不需要大量投入，占地面积比较小，节省空间。由于干法处理工艺不需要使用循环水，而且也不会受到气候环境变化的影响，所以得到广泛应用。
1.2.2 湿法处理工艺
对钢渣采用湿法处理工艺，将钢渣破碎之后，进行筛分球磨处理，之后磁选，分离钢渣中渣和铁，清洁分离出来的废钢，确保其表面干净。这种处理方法提取出来的废钢有很高的全铁含量。但是采用这种工艺技术也存在弊端，即消耗大量的水，需要使用配套的循环水处理设备，整个的处理流程复杂，成本相对比较高。
2 炼钢钢渣处理工艺的运用
某钢铁厂平均每年能够生产30万吨质量合格的钢水，在炼钢的过程中，所产生的钢渣达到了4万吨。这些钢渣如果没有被充分利用起来，就会造成浪费，需要采用工艺技术处理钢渣，将其中的废钢充分利用起来，以控制生产成本。该厂引进钢渣回收生产线，对钢渣的处理量为平均每年4万吨，满足了回收利用固体废弃物的需求。在钢渣的处理上采用了钢渣热闷一次处理和废钢提纯二次处理的方法，在二次处理工艺中采用了干法处理技术(如图1所示)。
图1 某钢铁厂的钢渣二次处理工艺流程
具体的应用中，对钢铁生产中所产生的钢渣实施“两段式破碎”工艺。在设置生产线的时候，钢渣热闷生产线与废钢提纯生产线之间的距离很近，在2个生产线之间有钢渣堆场，经过热闷的钢渣在这里可以自然脱水。热闷生产线中的热闷渣使用带式输送机传送到钢渣堆场脱水处理，之后传送到钢渣处理生产线，经过破碎和筛分之后，启动筛分磁选系统。这些生产处理设备都在封闭的转运站中安装，处理后生成的渣钢、豆钢以及含铁量很低的尾渣都在成品仓储存。整个钢渣处理工艺流程比较紧凑，运行顺畅，不会存在钢渣落地的问题。钢渣经过处理之后，存量渣基本被消耗，经济价值比较高。
3 结束语
通过上述研究可以明确，钢铁厂的产量增加，钢渣量也逐渐增多，为了提高钢渣的利用率，就要提高钢渣处理工艺水平，对资源循环利用，避免浪费。钢铁企业在生产过程中产生的钢渣为液态，对于钢渣的处理需要保证工艺水平，而且经过处理后的钢渣性能要稳定。在具体的工艺技术应用中，要从实际的需求出发采用相应的工艺技术，以对钢渣有效处理，推进企业的可持续发展。
