钢渣处理与综合利用技术

２０１２年 ２月 ·５４· 第４０卷 第１期
钢铁研究 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ
Ｆｅｂ． ２０１２ Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．１
钢渣处理与综合利用技术
任 奇 ，王 颖 杰 ，李 双 林
（中钢集团 天澄环保科技股份有限公司，湖北 武汉４３００７９）
摘 要：结合国内外钢渣处理与利用 现 状，分 析 评 述 了 钢 渣 余 热 自 解 热 闷 工 艺、浅 盘 热 泼 工 艺、风 淬 工 艺、水淬工艺、滚筒处理工艺等钢渣处理工艺，及钢渣作为钢铁冶炼熔剂、用作建筑 材 料、筑 路 材 料、回 收 废钢、钢渣微粉等资源综合利用技术。建议在电炉氧化渣水淬工艺、高磷铁水冶炼脱磷 处 理 及 钢 渣 加 工 设备等方面加强研究和改进。 关 键 词 ：钢 渣 处 理 ；资 源 综 合 利 用 ；钢 渣 加 工 设 备 中 图 分 类 号 ：ＴＦ０４６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１－１４４７（２０１２）０１－００５４－０４
国内外工程实践中成功应用的钢渣处理工艺 技术，有 钢 渣 余 热 自 解 热 闷 工 艺、浅 盘 热 泼 工 艺、 风 淬 工 艺 、水 淬 工 艺 、滚 筒 处 理 工 艺 等 。
２．１ 钢 渣 余 热 自 解 热 闷 工 艺
某钢厂余热自解热闷工艺主要由热闷装置、 多级破 碎、筛 分、磁 选 装 置、输 送 系 统、除 尘 系 统、 水循环系统和自动控制系统组成。将转炉出来的 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 。 其 工 艺 流 程 如 图 １ 所 示 。 钢 渣 由 渣 罐 车 运 至 翻 渣 位 ，其 工 艺 特 点 是 ：适 应 性 强 ，针 对 炼 钢 生 产 过 程 中 采 用 溅 渣 护 炉 技 术 ， 钢 渣 黏 度 大 、流 动 性 差 等 特 点 ，热 闷 工 艺 可 实 现 钢 渣１００ ％处理；钢 渣 粉 化 率 高，热 闷 处 理 的 钢 渣， 粒度在１０ｍｍ以下的占 总 数 的６０ ％ 以 上；钢 和 渣 分离 效 果 好，易 于 磁 选，金 属 回 收 品 位 可 达：废 钢 ｗ（ＴＦｅ）＞９５ ％、渣钢 ｗ（ＴＦｅ）＞８０ ％；粒度大的 渣钢采用自磨机 提 纯，粒 度 小 的 渣 钢 采 用 半 自 磨 机 提 纯 ，提 高 渣 钢 技 术 品 位 ；根 据 不 同 粒 度 钢 渣 中 金属铁含量相差 很 大，选 用 不 同 形 式 和 磁 场 强 度 的磁 选 机，以 提 高 金 属 的 回 收 率；尾 渣 稳 定 性 强， 经热闷处理后的钢渣游离氧化钙和游离氧化镁质 量分 数 小 于２ ％；工 艺 过 程 中 物 料 采 用 低 速 全 封 闭胶带输送 机 输 送，减 少 粉 尘 污 染。 系 统 自 动 化 水 平 高 、运 行 稳 定 、可 靠 ，但 占 地 面 积 大 ，设 备 维 护
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ ４３００７９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｏｍｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｕｃｅｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａ－ ｐｅｒ．Ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅ：ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｓｐｌａｓｈ，ａｉｒ ｑｕｅｎｃｈｅｄ，ｗａ－ ｔｅｒ ｑｕｅｎｃｈｅｄ，ｒｏｌｌｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅ－ ｓｏｕｃｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅ：ｕｓｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ａｓ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｆｌｕｘ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｒｏａｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｃｒａｐ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，ｍｉｃｒｏ ｐｏｗｄｅｒ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｄｉｓｐｏｓａｌ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ ｑｕｅｎｃｈｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｓｌａｇ，ｄｅｐｈｏｓｐｈｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｍｏｌｔｅｎ ｉｒｏｎ ｓｍｅｌｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｕｃｅｓ；ｓｔｅｅｌ ｓｌａｇ ｐｒｏ－ ｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
２．３ 钢 渣 风 碎 粒 化 处 理 工 艺
装满液态钢渣的渣罐由天车吊运至倾翻支架 上，将钢渣倾 入 中 间 包。 钢 渣 依 靠 重 力 经 出 渣 口 进入流渣槽流到 粒 化 器 前 方，粒 化 器 喷 出 的 高 速 气 流 将 钢 渣 击 碎，液 态 钢 渣 收 缩 凝 固 成 直 径 约 ２ｍｍ左右的 球 形 颗 粒，落 入 冷 却 水 池 中 快 速 冷 却。池中的钢渣通过螺旋机快速提升至干燥器内 干燥，然后由皮带 机 输 送 经 过 磁 选 机 实 施 废 钢 与 尾渣的 分 离。１ｍｍ以 上 的 钢 粒 返 回 炼 钢 生 产， １ｍｍ以下的钢粉 用 作 烧 结 熔 剂，尾 渣 用 作 建 材。 粒化水淬产生的过热蒸汽回收用于干燥粒化渣。
炼钢生产过程 中 产 生 温 度 达１ ５００ ℃ 流 动 性 好的熔渣先倾入 渣 罐，运 至 处 理 线 后 倒 入 高 架 浅 盘上放流、喷 水，使 钢 渣 急 速 降 温 至７００ ℃ 左 右， 然后将浅盘上的钢渣翻进排渣台车中再次喷水冷 却至２００ ℃左 右；再 倒 入 水 池 第 ３ 次 冷 却。 冷 却 过程中，游离氧化 钙 和 游 离 氧 化 镁 与 水 发 生 化 学 反 应 ，体 积 膨 胀 ，大 部 分 钢 渣 被 粉 化 。 然 后 经 过 破 碎 、筛 分 、磁 选 ，选 出 粒 铁 和 渣 铁 进 入 金 属 料 仓 ，根 据含铁量和粒径 作 不 同 用 途 回 到 炼 钢 生 产 中；尾 渣按粒径分别进入尾渣仓后运出成为建材原料； 破碎 机、筛 分 机、物 料 转 运 站 的 粉 尘 由 集 尘 罩 捕 集 ，送 袋 式 除 尘 器 处 理 后 排 放 ；冷 却 用 水 经 沉 淀 冷 却后循环使用。工艺流程如图２所示。
钢铁工业生产过程中产生大量的固体废料， 不 仅 占 用 耕 地 ，污 染 环 境 ，同 时 还 浪 费 资 源 。 对 这 些固体废物进行 处 理 及 资 源 综 合 利 用，是 钢 铁 工 业可持续发展的主要任务之一。根据钢铁生产工 艺 ，产 生 的 主 要 固 体 废 物 有 尾 矿 、高 炉 渣 、钢 渣 、含 铁尘泥、清洗 废 酸、铁 合 金 渣、废 润 滑 油 等。２００９ 年我国钢铁渣总 产 生 量２．７４ 亿ｔ，利 用 量 为１．６６ 亿ｔ，综合 利 用 率 为６０．４５ ％［１］。 其 中，钢 渣 产 生 量为７ ９５０ 万ｔ，利 用 量 为１ ７４９ 万ｔ，利 用 率 仅 为 ２２ ％。因此提 高 钢 渣 处 理 和 资 源 综 合 利 用 水 平 是非常必要和紧迫的。
其工艺特点是适合于高温液态渣的处理。排 渣速 度 快，工 艺 简 单，安 全 可 靠，高 温 液 态 钢 渣 首 先在空中被粒化 为 小 液 滴，然 后 分 散 落 入 水 池 中 迅速冷却为常温固 态 粒 化 产 品，不 存 在 “渣 包 水” 的爆 炸 条 件；渣 钢 分 离 彻 底，颗 粒 均 匀，粒 化 钢 渣 不 含 游 离 氧 化 钙 和 游 离 氧 化 镁 ，稳 定 性 好 ，可 代 替 黄沙直接用 于 配 制 Ｃ３０～Ｃ８０ 各 等 级 混 凝 土；投 资少，处 理 能 力 大，占 地 面 积 小，用 水 量 少，能 耗 低，可回收余 热。 但 风 碎 粒 化 时 要 求 钢 渣 流 动 性 好 ，故 存 在 风 淬 率 不 高 ，有 部 分 干 渣 需 另 外 处 理 。
图 ２ 某 钢 厂 钢 渣 浅 盘 热 泼 工 艺 流 程 图
其工艺特点是适合于高温液态渣的处理。操
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钢铁研究
第 ４０ 卷
作 人 员 遥 控 机 械 进 行 作 业 ，自 动 化 程 度 高 ，作 业 安 全，对 环 境 造 成 的 污 染 小，劳 动 条 件 好；钢 渣 粉 化 率高，钢 和 渣 分 离 效 果 好，易 于 磁 选；尾 渣 稳 定 性 强，利 用 范 围 广；但 对 钢 渣 的 温 度 要 求 高，设 备 维 护 量 大 ，投 资 和 运 行解 热 闷 工 艺 流 程 图
２．２ 钢 渣 浅 盘 热 泼 工 艺
某钢厂钢渣浅盘热泼工艺主要由高架浅盘、 排 渣 台 车 、冷 却 水 池 、输 送 、破 碎 、筛 分 、磁 选 系 统 、 除 尘 系 统 、水 循 环 系 统 和 自 动 控 制 系 统 组 成 。
第１期
任 奇 ，等 ：钢 渣 处 理 与 综 合 利 用 技 术
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汽陈化方式处理钢渣。 德国等欧洲国 家 钢 渣 总 量 相 对 较 少，并 有 钢
渣综合利用 的 研 究 单 位，钢 渣 的 利 用 率 在９８ ％， 其中配入烧结和高炉再利用的达到３０ ％，用于土 建的达到５０ ％，用于农肥的达１８ ％。
美国钢渣有效利用率超过９８ ％，其中烧 结 和 高炉再利用率达 到６０ ％，筑 路 用 量 达３８ ％，美 国 的８条主要铁路均用钢渣作铁路道渣。