钢渣处理和综合利用
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钢渣处理方法及综合利用
一、钢渣的形成及用途
钢渣是炼钢过程中为了去除钢中杂质而 副产的物质。它包含脱硫、脱磷、脱氧产 物及因之而加入的造渣剂,如石灰、萤石、 脱氧剂等;金属料中带入的泥砂;铁水和废钢 中的铝、硅、锰等氧化后形成的氧化物;作 为冷却剂或氧化剂使用的铁矿石、氧化铁 皮、含铁污泥等;炼钢过程中侵蚀下来的炉 衬材料等。主要化学成分包括CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 MnO TiO2 P2O5 FeO f-CaO
2. 2
热泼法
热熔钢渣倒入渣罐后，用车辆运到钢渣热 泼车间，利用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在 渣床上（或渣坑内），喷淋适量的水，使高温 炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后用装载机、电 铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。需要 加工利用的，则运至钢渣处理间进行粉碎、筛 分、磁选等工艺处理。 优点是(1)技术成熟, 线流程简单,运行成本低; (2)设备及投资较少 (3)处理后的钢渣比冷弃法块 度小,便于金属料回收; (4)钢渣游离氧化钙含量 较低,有利于钢渣综合利用。
缺点是(1)不能直接处理高温渣,生产周期 较长; (2)设备、厂房等投资大,年处理60万t钢渣 的投资约5 000万元,占地40亩左右; (3)由于对进 入闷罐的钢渣温度范围有较高要求,所以对多 炉钢渣、组批进入闷罐操作不大方便。
2. 7
滚筒法 该法是将液态钢渣直接倒入运转的滚筒 中,滚筒中有钢球,通过控制水量,钢渣在滚筒中 热化、粉化、研磨、冷却,然后用板式输送机 从滚筒排到渣场。该方法技术含量比较高。 优点是( 1)钢渣粒度细小,通常小于100 mm, 废钢与渣分离完全,回收废钢非常有利; (2)游离 氧化钙低,对于钢渣综合利用非常有利; (3)生产 流程短、占地少、生产效率高,宝钢处理一罐 20 t的钢渣时间不到10 min; ( 4)粉尘少,蒸汽通过 烟囱外排, 环保性能好; (5)自动化程度高,劳动 强度低。
钢渣中含有丰富的资源, 灼热的钢渣有丰 富的热能, 并含有10% 左右的废钢, 以及大量的 有益的化学元素, 充分利用渣中的有用成分, 以 提高钢渣的回收效益。我国主要将钢渣用于地 基回填、道路铺筑、水泥原料、净水剂和钢渣 肥料等。
钢渣处理的目的是使钢渣尽快粉化,使 废金属料与渣分离,降低钢渣中的游离氧化 钙( f-CaO) ,以便尽可能多地回收钢渣中的金 属料,提高尾渣的综合利用率。 在钢渣处理过程中硅酸二钙的结构由 不稳定的β型转变成稳定的γ型,体积增大12% ,转变温度一般是630℃ - 680℃;游离氧化钙 遇水消解成氢氧化钙,体积膨胀而粉化,它们 的转变过程与冷却速度、温度、压力、数 量及钢渣内的杂质有关。
二、钢渣的处理方法
1、冷弃法 2、热泼法 3、浅盘法 4、水淬法 5、闷罐法 6、滚筒法 7、钢渣粒化法
2.1冷弃法
钢渣从炼钢炉进入渣罐后,直接运至渣山 堆场, 然后打水加速钢渣淬化。 优点是设备及投资少,主要投资包括运输 和装载车辆、渣场土建等 缺点是(1)渣场占地面积大; (2)处理后的钢 渣块度大,而且渣钢粘的渣比较多; (3)尾渣综 合利用不大方便; ( 4 )陈化时间长,通常要陈化 一个月以上。
2. 6
闷罐法
闷罐法是把转炉出来的钢渣倒在渣坑中,待钢 渣温度冷却到600℃左右时装入闷罐中,通过控制 向闷罐中喷洒的水量和喷水时间使钢渣在闷罐内 高温淬化、冷却。罐内水和钢渣产生复杂的温差 冲击效应、物理化学反应,使钢渣淬裂。目前国内 使用此方法的钢厂比较多。 优点是(1)钢渣粉化效果较好,废钢与渣分离 好,易于回收金属料; ( 2)游离氧化钙含量比较低, 钢渣膨胀性小,性质稳定,有利于尾渣的综合利用; (3)机械化程度高,劳动强度低; (4)粉尘少,蒸汽可 以回收,环境污染小; (5)运行费用适中,吨渣为25 元左右。
2. 4
水淬法
液态钢渣装入底部带孔的渣罐后,送至水淬池, 打开渣孔,流出的钢渣与从多孔喷出的高压水束相 遇,钢渣被水束击碎,与水一起落入渣池并冷却,然后 用抓斗抓出,运往渣场脱水、利用。 优点是(1)处理流程短,投资较少; ( 2)所需厂房 面积小、占地少; (3)处理后的钢渣块度小,便于磁选 和回收利用。 缺点是( 1)钢渣从罐底孔流出的流量很难控制, 操作难度大; ( 2)打开堵流渣口操作困难,劳动强度 大,环境条件差; (3)钢渣中如果带有钢水时容易发生 爆炸等安全事故; ( 4)人工堵流渣口操作时危险性大 ; (5)粘度高、流动性差的钢渣不能采用此方法,钢渣 处理率低。
优点是(1)用水强制快速冷却,处理时间短,生 产能力大; (2)处理过程粉尘少; (3)钢渣粒度小,可 减少破碎、筛分的工作量,便于金属料回收; ( 4)钢 渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有 利于综合利用。 缺点是(1)厂房要求大,设备投资比热泼法高; (2)蒸汽量较多,对厂房和设备寿命有一定影响; (3) 操作工艺比较复杂; (4)对钢渣的流动性有一定要 求,粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。
缺点是(1)设备复杂,维修难度大; ( 2)要求钢渣流动 性好,固态渣和流动性差的渣不能处理; (3) 运行费 用比闷罐法高,约为45元/t渣 左右。
2. 8
钢渣粒化法
钢渣粒化法与滚筒法和水淬法有相似之处。 它是由水渣粒化装置演化过来的,原理是液态钢 渣倒入渣槽,均匀流入粒化器,被高速旋转的粒化 轮破碎,沿切线方向抛出,同时受高压水射流冷却 和水淬,落入水箱,通过皮带机送至渣场。 优点是(1)处理后的钢渣粒小于10 mm,钢粒和 渣分离彻底,对回收钢粒非常方便; (2)钢渣粒度细 小,不需要再次破碎,而且游离氧化钙含量较低, 对于钢渣综合利用非常有利; ( 3)投资少、占地少、 工艺简单,该主体装置仅需要120 m2 的厂房; (4)粉 尘少、蒸汽通过烟囱排放,环保性能好; ( 5)劳动 强度低,运行成本低,约为20元/t渣 左右; ( 6)安全性 高。
缺点是(1)该方法是近年开发的,可靠性和稳 定性还需要进一步考证; ( 2)对钢渣流动性要求高 , 固态渣和流动性差的渣不能处理; ( 3)金属料损 失大,由于粒化过程把废钢也变成了小颗粒,高温 下氧化严重,而且大中粒级废钢变成了小粒钢,金 属料回收率较低。
三、钢渣的综合利用 ① 作钢铁冶炼原料 • • • 作烧结熔剂 作高炉或化铁炉熔剂 作炼钢返回渣
•
回收废钢铁
② 用于建筑材料 • 生产水泥 • 作筑路与回填工程材料
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③ 用于农业 • 作钢渣磷肥 • 作硅肥 • 作酸性土壤改良剂
缺点主要是(1)产生的蒸汽对车间环境影响较 大,对厂房和设备寿命有一定影响; ( 2 )渣块比 较大,钢渣的综合利用还比较困难。
2. 3
浅盘法
浅盘法是将流动性好的液态渣倒入浅盘中, 静置几分钟后,第一次喷水冷却,间隔几分钟后再 次喷水冷却,如此重复4次,使钢渣表面温度冷却 到500℃左右,钢渣在渣盘中凝固并破裂,然后倾 翻到排渣车上,运往二次冷却站,再进行喷水冷却 ,待温度降到200℃左右时将钢渣倒入水池中, 30 min后钢渣温度接近室温。渣子粒度一般为5— 100mm，最后用抓斗抓出装车，送至钢渣处理 车间，进行磁选、破碎、筛分、精加工。
2. 5
风淬法
渣罐接渣后，运到风淬装置处，倾翻渣 罐，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴 喷出的空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉 内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并 捕集渣粒。经过风淬而成微粒的转炉渣，可 做建筑材料；由锅炉产生的中温蒸汽可用于 干燥氧化铁皮。 优点是安全可靠,工艺简单,投资少,处理能 力较大,一次粒化彻底,用水量少等。 缺点是对钢渣的流动性有很大要求,由于 钢渣碱度大,粘度高,一般能够风淬处理的钢渣 不超过总钢渣的50%,其它钢渣要使用别的方法 处理。
一、钢渣的形成及用途
钢渣是炼钢过程中为了去除钢中杂质而 副产的物质。它包含脱硫、脱磷、脱氧产 物及因之而加入的造渣剂,如石灰、萤石、 脱氧剂等;金属料中带入的泥砂;铁水和废钢 中的铝、硅、锰等氧化后形成的氧化物;作 为冷却剂或氧化剂使用的铁矿石、氧化铁 皮、含铁污泥等;炼钢过程中侵蚀下来的炉 衬材料等。主要化学成分包括CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 MnO TiO2 P2O5 FeO f-CaO
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热泼法
热熔钢渣倒入渣罐后，用车辆运到钢渣热 泼车间，利用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在 渣床上（或渣坑内），喷淋适量的水，使高温 炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后用装载机、电 铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。需要 加工利用的，则运至钢渣处理间进行粉碎、筛 分、磁选等工艺处理。 优点是(1)技术成熟, 线流程简单,运行成本低; (2)设备及投资较少 (3)处理后的钢渣比冷弃法块 度小,便于金属料回收; (4)钢渣游离氧化钙含量 较低,有利于钢渣综合利用。
缺点是(1)不能直接处理高温渣,生产周期 较长; (2)设备、厂房等投资大,年处理60万t钢渣 的投资约5 000万元,占地40亩左右; (3)由于对进 入闷罐的钢渣温度范围有较高要求,所以对多 炉钢渣、组批进入闷罐操作不大方便。
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滚筒法 该法是将液态钢渣直接倒入运转的滚筒 中,滚筒中有钢球,通过控制水量,钢渣在滚筒中 热化、粉化、研磨、冷却,然后用板式输送机 从滚筒排到渣场。该方法技术含量比较高。 优点是( 1)钢渣粒度细小,通常小于100 mm, 废钢与渣分离完全,回收废钢非常有利; (2)游离 氧化钙低,对于钢渣综合利用非常有利; (3)生产 流程短、占地少、生产效率高,宝钢处理一罐 20 t的钢渣时间不到10 min; ( 4)粉尘少,蒸汽通过 烟囱外排, 环保性能好; (5)自动化程度高,劳动 强度低。
钢渣中含有丰富的资源, 灼热的钢渣有丰 富的热能, 并含有10% 左右的废钢, 以及大量的 有益的化学元素, 充分利用渣中的有用成分, 以 提高钢渣的回收效益。我国主要将钢渣用于地 基回填、道路铺筑、水泥原料、净水剂和钢渣 肥料等。
钢渣处理的目的是使钢渣尽快粉化,使 废金属料与渣分离,降低钢渣中的游离氧化 钙( f-CaO) ,以便尽可能多地回收钢渣中的金 属料,提高尾渣的综合利用率。 在钢渣处理过程中硅酸二钙的结构由 不稳定的β型转变成稳定的γ型,体积增大12% ,转变温度一般是630℃ - 680℃;游离氧化钙 遇水消解成氢氧化钙,体积膨胀而粉化,它们 的转变过程与冷却速度、温度、压力、数 量及钢渣内的杂质有关。
二、钢渣的处理方法
1、冷弃法 2、热泼法 3、浅盘法 4、水淬法 5、闷罐法 6、滚筒法 7、钢渣粒化法
2.1冷弃法
钢渣从炼钢炉进入渣罐后,直接运至渣山 堆场, 然后打水加速钢渣淬化。 优点是设备及投资少,主要投资包括运输 和装载车辆、渣场土建等 缺点是(1)渣场占地面积大; (2)处理后的钢 渣块度大,而且渣钢粘的渣比较多; (3)尾渣综 合利用不大方便; ( 4 )陈化时间长,通常要陈化 一个月以上。
2. 6
闷罐法
闷罐法是把转炉出来的钢渣倒在渣坑中,待钢 渣温度冷却到600℃左右时装入闷罐中,通过控制 向闷罐中喷洒的水量和喷水时间使钢渣在闷罐内 高温淬化、冷却。罐内水和钢渣产生复杂的温差 冲击效应、物理化学反应,使钢渣淬裂。目前国内 使用此方法的钢厂比较多。 优点是(1)钢渣粉化效果较好,废钢与渣分离 好,易于回收金属料; ( 2)游离氧化钙含量比较低, 钢渣膨胀性小,性质稳定,有利于尾渣的综合利用; (3)机械化程度高,劳动强度低; (4)粉尘少,蒸汽可 以回收,环境污染小; (5)运行费用适中,吨渣为25 元左右。
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水淬法
液态钢渣装入底部带孔的渣罐后,送至水淬池, 打开渣孔,流出的钢渣与从多孔喷出的高压水束相 遇,钢渣被水束击碎,与水一起落入渣池并冷却,然后 用抓斗抓出,运往渣场脱水、利用。 优点是(1)处理流程短,投资较少; ( 2)所需厂房 面积小、占地少; (3)处理后的钢渣块度小,便于磁选 和回收利用。 缺点是( 1)钢渣从罐底孔流出的流量很难控制, 操作难度大; ( 2)打开堵流渣口操作困难,劳动强度 大,环境条件差; (3)钢渣中如果带有钢水时容易发生 爆炸等安全事故; ( 4)人工堵流渣口操作时危险性大 ; (5)粘度高、流动性差的钢渣不能采用此方法,钢渣 处理率低。
优点是(1)用水强制快速冷却,处理时间短,生 产能力大; (2)处理过程粉尘少; (3)钢渣粒度小,可 减少破碎、筛分的工作量,便于金属料回收; ( 4)钢 渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有 利于综合利用。 缺点是(1)厂房要求大,设备投资比热泼法高; (2)蒸汽量较多,对厂房和设备寿命有一定影响; (3) 操作工艺比较复杂; (4)对钢渣的流动性有一定要 求,粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。
缺点是(1)设备复杂,维修难度大; ( 2)要求钢渣流动 性好,固态渣和流动性差的渣不能处理; (3) 运行费 用比闷罐法高,约为45元/t渣 左右。
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钢渣粒化法
钢渣粒化法与滚筒法和水淬法有相似之处。 它是由水渣粒化装置演化过来的,原理是液态钢 渣倒入渣槽,均匀流入粒化器,被高速旋转的粒化 轮破碎,沿切线方向抛出,同时受高压水射流冷却 和水淬,落入水箱,通过皮带机送至渣场。 优点是(1)处理后的钢渣粒小于10 mm,钢粒和 渣分离彻底,对回收钢粒非常方便; (2)钢渣粒度细 小,不需要再次破碎,而且游离氧化钙含量较低, 对于钢渣综合利用非常有利; ( 3)投资少、占地少、 工艺简单,该主体装置仅需要120 m2 的厂房; (4)粉 尘少、蒸汽通过烟囱排放,环保性能好; ( 5)劳动 强度低,运行成本低,约为20元/t渣 左右; ( 6)安全性 高。
缺点是(1)该方法是近年开发的,可靠性和稳 定性还需要进一步考证; ( 2)对钢渣流动性要求高 , 固态渣和流动性差的渣不能处理; ( 3)金属料损 失大,由于粒化过程把废钢也变成了小颗粒,高温 下氧化严重,而且大中粒级废钢变成了小粒钢,金 属料回收率较低。
三、钢渣的综合利用 ① 作钢铁冶炼原料 • • • 作烧结熔剂 作高炉或化铁炉熔剂 作炼钢返回渣
•
回收废钢铁
② 用于建筑材料 • 生产水泥 • 作筑路与回填工程材料
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③ 用于农业 • 作钢渣磷肥 • 作硅肥 • 作酸性土壤改良剂
缺点主要是(1)产生的蒸汽对车间环境影响较 大,对厂房和设备寿命有一定影响; ( 2 )渣块比 较大,钢渣的综合利用还比较困难。
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浅盘法
浅盘法是将流动性好的液态渣倒入浅盘中, 静置几分钟后,第一次喷水冷却,间隔几分钟后再 次喷水冷却,如此重复4次,使钢渣表面温度冷却 到500℃左右,钢渣在渣盘中凝固并破裂,然后倾 翻到排渣车上,运往二次冷却站,再进行喷水冷却 ,待温度降到200℃左右时将钢渣倒入水池中, 30 min后钢渣温度接近室温。渣子粒度一般为5— 100mm，最后用抓斗抓出装车，送至钢渣处理 车间，进行磁选、破碎、筛分、精加工。
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风淬法
渣罐接渣后，运到风淬装置处，倾翻渣 罐，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴 喷出的空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉 内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并 捕集渣粒。经过风淬而成微粒的转炉渣，可 做建筑材料；由锅炉产生的中温蒸汽可用于 干燥氧化铁皮。 优点是安全可靠,工艺简单,投资少,处理能 力较大,一次粒化彻底,用水量少等。 缺点是对钢渣的流动性有很大要求,由于 钢渣碱度大,粘度高,一般能够风淬处理的钢渣 不超过总钢渣的50%,其它钢渣要使用别的方法 处理。