转鼓法高炉渣处理技术研究

转鼓法高炉渣处理技术研究
张海斌１①　奉京蕾２
（１：中钢设备有限公司　北京１０００８０；
２：北京国冶锐诚工程技术有限公司　北京１０００８０）
摘　要　研究转鼓法渣处理技术对高炉炉渣进行处理，能否达到节约用水的目的。

采用高炉水渣经粒化塔冲渣沟进入转鼓，通过转鼓进行渣水分离，通过增加熔渣沟长度、采用冲制箱极速水流水淬等方法转鼓分离高炉炉渣，并分析炉渣渣水比和吨耗水率，可以明显得出运用转鼓法高炉渣处理技术的项目，渣水比和吨耗水率都有明显优化，本项目通过改进转鼓法渣处理技术对高炉炉渣处理方法进行工艺技术研究，可以达到节约用水节约能源的目的，符合国家持续发展要求，供大家参考。

关键词　高炉；炉渣；转鼓法；渣处理
中图法分类号　ＴＦ７０３．６ 文献标识码　Ａ
Ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２４ ０２ ０１０
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅＳｌａｇＴｒｅａｔｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｂｙＲｏｔａｒｙＤｒｕｍＭｅｔｈｏｄ
ＺｈａｎｇＨａｉｂｉｎ１　ＦｅｎｇＪｉｎｇｌｅｉ２
（１：ＣｈｉｎａＳｔｅｅｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０；
２：ＣｈｉｎａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０；）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｓａｖｉｎｇｗａｔｅｒｉｓｔｏｓｔｕｄｙｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｌａｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｒｏｔａｒｙｄｒｕｍｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｔｒｅａｔｔｈｅｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇ．Ｔｈｅｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇｅｎｔｅｒｓｔｈｅｄｒｕｍｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｌａｇｆｌｕｓｈｉｎｇｄｉｔｃｈｏｆｔｈｅｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎｔｏｗｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｌａｇ ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｒｕｍ，ｔｈｅｎｔｈｅｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇｉｓｓｅｐａｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｏｔａｒｙｄｒｕｍｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｌａｇｄｉｔｃｈ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｅｘｔｒｅｍｅｌｙｆａｓｔｗａｔｅｒｆｌｏｗａｎｄｗａｔｅｒｑｕｅｎｃｈｉｎｇｏｆｔｈｅｐｕｎｃｈｉｎｇｂｏｘ，ａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｌａｇｗａｔｅｒｒａｔｉｏａｎｄｔｏｎｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒａｔｅ，ｉｔｃａｎｂｅｃｌｅａｒｌｙｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｕｓｉｎｇｔｈｅｒｏｔａｒｙｄｒｕｍｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｓｌａｇ ｗａｔｅｒｒａｔｉｏａｎｄｔｏｎｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒａｔｅｈａｖｅｂｅｅｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｃｏｎｄｕｃｔｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｓｌａｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｒｕｍｍｅｔｈｏｄｓｌａｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｓａｖｉｎｇｗａｔｅｒａｎｄｅｎｅｒｇｙ，ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｎａｔｉｏｎａｌｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｆｏｒｙｏｕｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ　Ｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅ；Ｓｌａｇ；Ｒｏｔａｒｙｄｒｕｍ；Ｓｌａｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ
１　前言
高炉熔渣是高炉炼铁的主要副产品之一，高炉熔渣的处理方法主要分为干渣和水渣两种，本文主要对高炉水渣进行研究。

水渣由于被广泛应用于生产矿渣水泥，矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品、隔热填料以及矿渣微粉等，具有较高的经济价值，能更好的实现资源的合理利用。

根据水渣过滤方式的不同，水渣处理可以分为以下几种：
ＴｏｔａｌＮｏ．２９０
Ａｐｒｉｌ２０２４ 冶　金　设　备
ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ
总第２９０期
２０２４年４月第２期
①作者简介：张海斌，男，１９７６年生，硕士，高级工程师，邮箱：ｚｈａｎｇｈａｉｂｉｎ２００３＠１２６．ｃｏｍ
滤池过滤法：平流法和底滤法等；
脱水槽脱水法：ＲＡＳＡ法等；
提升脱水法：明特克法等；
转鼓脱水法：图拉法、因巴法、ＩＤＥ法等。

转鼓法脱水方式具有布置紧凑，占地面积小，可实现整个流程的机械化，自动化；水渣质量好，冲渣水闭路循环，无外排；蒸汽集中排放，环境保护等优势。

已被广泛应用于新建大小高炉中，此项技术以当前国家节约资源，资源利用最大化政策为导向，在经济效益最大化的前提下争取最合理的资源利用效率，通过在高炉施工现场的实际应用以及国内外项目渣处理利用效率比较，证实高炉渣处理可以在保证经济效益的前提下，达到资源的最优利用，可供同类项目参考借鉴，满足国家资源合理利用政策及市场需求。

２　概述
我国钢铁行业体量巨大，国家对钢铁的需求量巨大，所以如何在钢铁行业中改进生产技术，提高产量，节约能源，减轻污染，是钢铁行业可持续发展的探索之路。

本文立足于利用新技术、新工艺研究节水节能的方法，通过分析国内外同类技术现状、结合企业的基本情况和存在的问题，提出节水节能的基本想法和思路，设计合理的系统优化方案，最后将优化方案付诸行动，进行可行性分析，一步一步论证优化方案是否达到节水节能的最终目的，检验方案的合理性。

本文依托于江苏某钢厂高炉（以下简称本项目），对转鼓法渣处理进行具体的设计研究。

随着国内国外高炉冶炼技术的进步，高炉主要副产品炉渣的利用率也是越来越高。

目前高炉渣处理主要方法有水淬法和干渣法两种。

水淬法就是将熔融状态下的高炉炉渣倾倒于水中急速冷却，并使其在热应力作用下粒化；干渣法是利用炉渣与空气等传热介质直接或间接接触，在不消耗新水的条件下进行热交换，目前干渣法还处于研究创新中，未形成工业化。

本文主要研究水渣法渣处理。

经过对部分国内高炉炉渣处理方法调研以及查阅大量资料后进行统计，目前国内外高炉渣处理工艺中渣水比基本维持在１∶１０～１∶１５之间，吨耗水比为１ ８～２ ２之间。

本文研究的转鼓法渣处理在渣水比和吨耗水率都存在很大优势。

现在以至将来，节能、节水都是钢铁行业继续发展的主体方向，本课题转鼓法渣处理，是成功的，是满足行业发展的，必定是未来市场需要的重要技术。

３　存在问题
国内现有的高炉项目水渣处理系统仍然面临着诸多问题，比如目前不少高炉渣处理系统，蒸汽冷凝效果较差，渣量稍大时，冲制箱部位就有较大的蒸汽溢出，严重是甚至会沿渣沟倒灌入出铁场，影响出铁场的操作，蒸汽严重时会严重腐蚀周边的钢铁建筑，能耗和补水量也大，达不到资源的优化利用效果；国内不少项目虽然实现了高炉熔渣的有效利用，但是对环保和节约水方面的关注不足。

钢铁工业作为传统行业中能耗高的重点行业，近年来不断出台新的节能政策，要求越来越高，这是国家宏观调控的大势所趋，也是节能减排、节约资源要求的重点工作。

本文的目的就是根据高炉炼铁工艺的副产品最优利用的实际情况，对高炉炉渣进行最优利用的研究。

４　方案设计
本文优化方案简而言之就是高炉水渣经粒化塔冲渣沟进入转鼓，通过转鼓渣水分离，水通过冲渣沟进入沉淀池最初沉淀，由冲渣泵吸入进入粒化塔循环使用，转鼓分离后水渣经皮带输送入渣仓储存，由车辆运出。

进入沉淀池水渣由抓斗吊工作，放入抓斗渣仓，由皮带机输送入渣仓；全系统如图１所示，包含冲制箱、水渣沟、水渣槽、分配器、转鼓过滤器、缓冲槽、积水槽、热水池、冷却塔、冷水池、胶带机、成品槽、自动化智能控制系统等几部分。

４．１　采用较长的熔渣沟降低熔渣温度
高炉炼铁过程中，高炉渣的冶金性能对于高炉实现顺行高产、降低生铁成本和高炉长寿等方面具有举足轻重的作用，高炉冶炼要求高炉渣具有适宜的溶化性、流动性和良好的热稳定性［２］。

其中炉渣的溶化性一般由熔化温度和溶化性温度两种方式进行衡量。

熔化温度是炉渣的重要性质之一，既不可以过高也不能太低，炉渣熔化温度过高，会导致炉渣渣冶炼过程中不能完全熔化而呈现粘度很大的溶体，炉料会形成粘结，上升的煤气流难以通过，不仅会导致炉料难行，还会造成渣铁难分离，影响铁水质量；炉渣熔化温度过低，会导
张海斌等：转鼓法高炉渣处理技术研究２０２４年４月第２期
致渣带入炉缸中的热量减少，炉缸不活跃，炉缸中渣铁分离变差，从而影响正常的高炉炼铁。

本项目需要解决的是高炉排放的熔渣温度过高，我们根据现状对熔渣沟进行炉改进，增加了熔渣沟的长度、采用冲制箱极速水流水淬的方法，降低熔渣温度，用于热应力的作用淬化，达到降温目的，
形成渣水混合物。

图１　优化系统方案
１－冲制箱；２－水渣沟；３－水渣槽；４－分配器；５－转鼓过滤器；６－缓冲槽；７－集水槽；８－热水池；９－冷却塔；１０－冷水池；
１１－胶带机；１２－成品槽
４．２　渣水分离优化设计
高炉熔渣进行初步降温后，形成的渣水混合物，如何最优的处理渣水分离，达到资源最优利用问题。

炉前采用水冲渣工艺，既可保证高炉按时放渣又可缩短渣沟的总长度。

同时由于不受渣罐的限制，有利于出净渣铁。

本项目采用冲制箱对高炉熔渣进行水淬化，形成渣水混合物后，经过水渣沟输送到缓冲塔，经过缓冲塔缓冲后溢流到脱水器中，实现渣水分离。

成品渣通过受料斗落到皮带机上，运至渣仓，水则通过筛网流入水池。

回水经过沉淀后被水泵打到各用水点进行循环利用，实现资源的最大优化
使用［１，３］。

冲制箱主要由箱体和喷嘴等组成［４］
，能很好
的用极速水对高炉高温熔渣进行水淬粒化。

系统
参数调试数据为：冲渣水流量：１８００ｍ３
／ｈ～２２００ｍ３／ｈ；出口压力：０ ２２ＭＰａ～０ ２６ＭＰａ。

脱水器选用转筒脱水器，相对于挡板式脱水器或重力脱水器等，转筒脱水器能高效分离水渣混合物。

系统参数调试数据为：脱水器筒体：直径７２８６ｍｍ×４５９０ｍｍ；变频调速：０ ２ｒｐｍ～１ ２ｒｐｍ；
渣水缓冲器为专利产品，在此不过多赘述。

５　可行性分析
众所周知，资源的储备都是有限的，而钢铁行业中所需资源大部分属于不可再生资源，随着社会的发展和进步，以及国家对资源宏观调控的力度逐年加大，对于不可再生资源方面，“节能”必定是我国未来几十年甚至几百年的主题。

但我国钢铁行业体量巨大，国家对钢铁的需求量巨大，所以如何在钢铁行业中改进生产技术，提高产量，节约能源，减轻污染，必将是钢铁行业可持续发展的探索之路。

本项目转鼓法渣处理不仅能够实现高炉副产品的有效利用，在节约用水方面也有重大突破，完全符合国家节能，节水要求。

通过对高炉生产运行数据的统计分析，改进转鼓法渣处理系统对高炉水渣进行处理，可以对高炉设备进行有效的保护，提高了高炉设备使用寿命，降低了生产成本，提高了经济效益，具体数
据如表１、２所示。

表１　本项目不同月份高炉炉渣渣水比和吨耗水率统计 项目时间 水渣比吨耗水率２０２２年１１月１∶７ ９１１ １６２０２２年１２月１∶８ １０１ ２２２０２３年１月１∶８ ０１１ １９２０２３年２月１∶７ ８８１ １２２０２３年３月１∶７ ９９１ ２１２０２３年４月
１∶８ １２
１ ２４
表２　本项目渣水比与吨耗水率与其他企业对比 项目企业
水渣比吨耗水率本项目１∶８左右１ ２左右其他高炉
１∶１０～１∶１５
１ ８～２ ２
经过数据统计对比后可以明显发现，本项目使用本系统运行生产后，高炉水渣含水率同比降低约３６％，耗水率同比降低约４０％。

事实说明本项目采用此方法能大大降低生产成本，提高经济效益。

值得推广普及。

作为国内冶金行业中一流的工程公司，紧跟国家政策的脚步，紧跟市场发展方向，及时掌握前沿技术，是本项目能够继续深耕冶金工程领域的有力保障，是本项目在众多同行中脱颖而出的保障。

从本项目炼铁工程投产至今来看，已经获得很大的成功，本次优化方案设计定将成为本项目在节能环保方面的标杆业绩，为未来的市场开拓，参与市场竞争提供夯实的基础。

２０２４年４月第２期
总第２９０期 冶　金　设　备
６　效益
２０２２年该科技项目产生的转鼓法渣处理等核心技术，应用于本项目单节水方面通过对高炉实际投产后６个月的数据统计，高炉炉渣日产量基本保持在３２５０吨，日生产节水约１３００吨，日生产成本节约为４９００元。

本项目技术采用较长的熔渣沟、冲制箱极速水流水淬对高炉熔渣进行热应力的作用淬化，极大的避免了能源的浪费。

通过缓冲塔缓冲实现渣水分离，成品渣通过受料斗落到皮带机上，运至渣仓，水则通过筛网流入水池。

回水经过沉淀后被水泵打到各用水点进行循环利用，实现资源的最大优化使用，达到了提高生产效率，降低运营成本的目的。

７　结论
利用转鼓法技术对高炉炉渣进行处理可以节约水资源，本文通过对高炉熔渣采用较长的熔渣沟降低熔渣温度和渣水分离优化设计的方法，通过对高炉炉渣渣水比和吨耗水率进行大量的统计数据研究分析，证明了此改进方案能实现企业节水节能的最终目的。

达到了给企业提高生产效率、降低运营成本、提高经济效益的美好愿景。

希望我辈炼铁人能在技术上研究出更加切实可行的改进方案和技术，从机械设备上不断完善，从根本上解决资源浪费的情况，创造更强的工艺技术标准，创造更高的经济价值。

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（收稿日期：２０２３－０７－２８
檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱
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（２）应力分布。

在相同的矫直力和弯辊量的前提下，对开梁式结构，矫直辊与支承辊接触区的应力要远大于采用多点补偿结构时的接触应力；当矫直力和弯辊量都比较大时，对开梁式结构会造成矫直辊与支承辊接触区的应力超过材料允许的接触应力，在矫直辊面会出现压坑或者压裂，严重情况下甚至造成矫直辊或支承辊断裂。

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（收稿日期：２０２３－０６－０６
檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱
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（收稿日期：２０２３－０７－１１）
张海斌等：转鼓法高炉渣处理技术研究２０２４年４月第２期 。