高炉炉渣

高炉炉渣(blast furnace slag)

高炉炼铁产生的一种副产品，经加工处理，主要用于制作建筑材料。高炉生产过程中，入炉的各种原、燃料经冶炼后，除获得铁水(炼钢生铁或铸造生铁)和副产品高炉煤气以外，铁矿石中的脉石，燃料中的灰分与熔剂融合就形成液态炉渣，其一般温度为1450～1550℃，定时从渣口、铁口排出。通常将从渣口排出的熔渣称为“上渣”，从铁口随同铁水排出的称为“下渣”，下渣中往往混有少量铁水(见上渣与下渣)。高炉炉渣的化学成分取决于原料成分、冶炼铁种、操作方法和冶炼过程中的炉况变化(见表1)。高炉炉渣中CaO 、MgO 、SiO 2和Al 2O 3为主要组成，占总量的95%以上，这4种成分基本可以决定高炉炉渣的冶金

性能。攀枝花钒钛磁铁矿含有较多的TiO 2，包头白云鄂博矿含有较多的CaF 。，用这些特殊铁矿石冶炼，

炉渣中相应的TiO 2、CaF 2较多。除此之外，渣中还含有少量FeO 、MnO 和CaS 以及一些微量化合物，其碱度

(CaO ／SiO 2)一般为0.9～1.25。高炉冶炼正常进行时，炉渣成分变化不大，但在生产过程中有时需要调整

炉料配比，此时炉渣成分相应变化；炉况变化炉渣成分也会改变，例如炉冷时渣中FeO 、SiO 2含量会稍有增

多。冶炼每吨生铁一般产生炉渣300～600kg ，其多少主要由入炉铁矿石的含铁量而定。铁矿石含铁量越少，脉石含量就越多，相应地加入的熔剂和燃料也越多，所以渣量就越大，中国一些地方小高炉利用当地资源炼铁，渣量会超过600kg ／t ，而欧洲的一些高炉使用含Fe 量65%左右的炉料，渣量降到185～250kg ／t 。大量的高炉渣原作为废物由渣罐车运至弃渣展，而今高炉渣多经水淬制成水渣，成为制作矿渣水泥场倒掉。这种处理方法日积月累，占地甚大且污染环或渣砖等建筑材料的原料。也可用来制造渣棉、铸石和境，经营管理费用很高，而且往往因渣罐调拨不及时而膨球等。影响高炉按时出渣、出铁。由于高炉渣综合利用的发展，而今高炉渣多经水淬制成水渣，成为制成矿渣水泥或渣砖的原材料。也可用来制造渣棉，铸石和膨球。

处理方法 主要是水淬处理，作为备用方法还有造渣块。

水淬处理 将熔渣用水急剧冷却，使熔渣粒化为细小的固体颗粒，即为水渣。水渣脱水后外运，供水泥厂等使用。作为水泥原料对水渣的化学成分及物理性能都有一定质量要求。高炉炉渣的化学成分除用特殊矿石冶炼的(例如中国攀枝花钢铁公司的高钛渣)以外，一般都能满足质量要求，而且炉渣的化学成分取决于高炉冶炼工艺，水淬处理不能改变炉渣的化学成分。对水渣的物理性能要求玻璃化率要高于95%，这取决于熔渣的急冷速度，急冷速度快则玻璃化率高。熔渣温度高、水淬用水的温度低、水量大、渣与水接触良好，有利于提高玻璃化率。对水渣成品还要求含水量低、堆密度大和粒度细，以减少水泥厂的能耗和降低运输费用。水淬方法多种多样，大体可分为泡渣与冲渣两种：

(1)泡渣。熔渣用渣罐车运至远离高炉的水渣池，直接倾入池水中，熔渣经水淬即成水渣。水渣池为混凝土构筑物，池中水深5～8m 。吊车将水渣捞出，置于池边的堆渣场，脱水后装车运出。水渣池中的水，

由于水分蒸发和被水渣带走，需经常补充(每吨渣补充1t水)。泡渣法省水省电，但需要许多渣罐车，而且安全和环保都存在较多问题。

(2)冲渣。在炉前用水喷嘴冲击熔渣流股将渣水淬。这种方法虽然比泡渣使用的水、电较多，但可不用渣罐车，高炉生产不受渣罐调度的影响，减轻了厂内铁路运输负荷，有利于生产，因而被广泛采用。冲渣用水压、水量和喷嘴(或称粒化器)结构形式对水渣质量和安全操作有直接关系。一般喷口处的水压采取0．2～0．3MPa，冲渣喷水量不小于8～10t。喷嘴必须使熔渣与水充分接触。冲渣后形成了水渣与水的混合物——渣浆，通过水渣沟或管道输送至过滤池或过滤仓进行脱水。过滤池即混凝土的水渣池在其底部或侧边底部铺设过滤层，冲渣水从底部排出。脱水后水渣由吊车抓斗抓出。水渣过滤仓的仓壁由金属滤网围成，渣浆从顶部装入，水由滤网孔排出，水渣脱水后从底部卸出。这种方法装车外运方便，占地面积小。

高炉渣水淬处理工艺和方法甚多。常用的有拉萨(RASA)法和英巴(INBA)法两种。

拉萨法。中国宝山钢铁(集团)公司(宝钢)1号高炉(4063m3)水冲渣处理采用的从日本引进的方法。图l为该工艺流程示意图。熔渣在渣沟端部被粒化器粒化，渣浆进入粗粒分离槽，蒸气和有害气体由烟囱排往大气，渣浆由渣泵吸出经管道、分配槽装入脱水槽中，脱水后的水渣从槽底排放阀装入运渣车。从脱水槽滤网出来的水进入沉淀池。此外，粗粒分离槽中部分稀渣浆溢入中继槽，由中继泵也抽入沉淀池。在沉淀池中微粒水渣沉淀，由排泥泵再次送到脱水槽。沉淀池中的清水(温水)进入温水槽，温水经冷却塔冷却后进入给水槽，冲渣水循环使用，消耗的水由新水补充。该工艺的优点是冲渣水可以闭路循环使用，消耗水量较少(2．4m

／t渣)；占地面积较小，水渣装车外运方便。缺点是渣浆泵及管道的磨损严重，动力消耗

3

大，维修费用高。

英巴法。中国宝钢2号高炉采用此法(图2)进行熔渣水淬。英巴法的工艺流程与拉萨法相比不同之处是使脱水靠近冲渣地点，取消渣浆泵，渣浆脱水由脱水槽改为转鼓式水渣过滤装置，脱水后的水渣以皮带运输，其流程是：熔渣水淬后，渣浆进入水渣槽，而后从底部流出，经分配器被均匀地分配到滤网转鼓内，水经滤网过滤掉，转鼓内设有带滤网的叶板，随同转鼓转动将水渣从底部提升到顶部，并将水渣卸到伸入转鼓内的皮带运输机上，而后装入成品槽供外运。由转鼓过滤出的水集中在转鼓下面的集水槽中，由水泵抽到冷却塔中冷却。为防止转鼓滤网堵塞，在转鼓外用压缩空气和喷水清扫。近来此法应用较多。

造渣块在水渣系统检修和特殊炉况(包括开炉)高炉渣不能冲制水渣时，为处理此时的熔渣，出铁场须设立干渣坑。宝钢的干渣坑为钢筋混凝土构件，三面围墙，一面敞开供电铲车进出。熔渣流入干渣坑，喷水冷却凝固后，用电铲装车运走。显然，这种方法操作环境恶劣，只能作为处理炉渣的辅助手段。

用途一座年产500万t生铁的炼铁厂，年产炉渣约150～300万t，其综合利用价值可想而知，所以很早即为人们所关注，近百年来尤其是第二次世界大战以后，高炉渣得到大规模的应用，日本、美国等进行了许多开发研究工作，中国1970年以后也取得了许多成果。至今，高炉渣已有多种用途，在中国主要是制造矿渣水泥。此外水渣还可制成渣砖和用作隔热填料等。块渣可代替天然碎石作混凝土骨料、公路路基、铁路道砟、基础垫层等。还有少量制成渣棉、膨球、铸石、微晶玻璃。在农业方面有的高炉渣还可改良土壤或用作肥料。高矿渣水泥水渣与水泥的化学成分近似，具有潜在的水硬胶凝性能，经石灰、石膏等激发就可由潜在转为显示的水硬胶凝性能，因此可以作为水泥原料。水渣经烘干后，配入少量石灰和无水石膏，用球磨机粉碎制成矿渣水泥。矿渣水泥可制成各种混凝土制品，用于建筑业。

渣砖水渣经过干燥后配入细磨的石灰和石膏，按水渣88%～91%、石灰8%～10%、石膏1%～2%比例配料，经过搅拌、消解、轮碾活化、压砖成型、养护等工序制成渣砖。渣砖可作建筑用材。