唐钢转炉钢渣处理与综合利用现状及发展方向

唐钢转炉钢渣处理与综合利用现状及发展方向

韩健

(河北钢铁集团，唐钢公司能源环保部，河北唐山063016)

摘要：介绍了目前唐钢转炉钢渣的处理工艺及综合利用情况，并对钢渣的处理工艺及综合利用现状存在问题进行了分析，指出处理后的钢渣返回烧结利用量降低及尾渣再资源化技术发展迟缓的主要问题。提出钢渣处理工艺的改造方案，改造后通过提高钢渣的稳定性，使大部分钢渣尾渣的利用方向转向建材领域。

关键词：钢渣；处理工艺；综合利用

1 前言

转炉钢渣是在转炉炼钢过程中产生的废渣，是炼钢的必然副产物，其产生量为钢产量的12％～14％，其主要成分见表1。2011年唐钢产钢860万吨，产生转炉钢渣116万吨。如果处理利用不当，将污染环境、制约生产，因此钢渣处理与利用不仅是炼钢生产的重要环节，也是冶金工业环境保护工作的重要内容。随着钢铁工业的发展，钢渣的产生量随之增加，钢渣的处理与利用已成为企业发展循环经济、保护生态环境、节能减排、加快建设资源节约型和环境友好型社会的一项紧迫任务。

2 转炉钢渣处理现状

2．1 现状

唐钢作为我国特大型钢铁企业。对转炉钢渣的综合利用予以高度重视，2003年与美国海穆公司合作建设了年处理能力为200万吨钢渣处理生产线。钢渣处理采用热泼法工艺，钢渣经热泼、打水冷却、破碎、磁选、筛分等工艺处理后，产生A料废钢、B料废钢、高品位钢渣粉、中品位钢渣粉、低品位钢渣粉和尾渣等产品，其中A料废钢、B料废钢、高品位钢渣粉、中品位钢渣粉、低品位钢渣粉由唐钢回收利用。尾渣由海穆公司负责处置或销售。2．2 钢渣处理工艺

将炼钢转炉排出的热熔渣处理成粒径<220mm的常温渣块，其核心处理技术是热泼工艺。主要过程是将熔渣倒到热泼床上(坡度≥5％)，待熔渣自流成渣饼稍冷后，用喷嘴喷水急冷，喷水过程中要控制喷水时间及喷水强度。渣水比控制在0．7～0．8m3／t，这时渣饼因温度应力而龟裂成大块，待温度降到300～400℃时，再在其上泼第二层、第三层等，渣饼因为温度反复变化而进一步龟裂。当渣层总厚度达到500～600mm时，用电铲装入汽车，其中大渣坨先用汽车吊锤击碎，再用磁盘吊选出大块废钢，其余<220mm的常温块渣送至钢渣处理生产线。

汽车将热泼床龟裂化钢渣运至生产线翻转筛入口平台。将钢渣倒入翻转筛，分出大于220mm的块渣送落锤间回收废钢，小于220mm的物料进入钢渣处理生产线。通过破碎、磁选、自磨、筛分加工工艺对钢渣进一步处理。具体工艺流程见图1。

3 钢渣综合利用

钢渣经热泼、打水冷却、破碎、磁选、筛分等工艺处理后，产生A料废钢、B料废钢、高品位钢渣粉、中品位钢渣粉、低品位钢渣粉和尾渣等产品，A料废钢：粒径为220～1000mm，含铁品位85％以上；B料废钢：粒径为10～220mm，含铁品位85％以上；高品位钢渣粉：粒径0～10mm，含铁品位60％；中品位钢渣粉：粒径0～10mm，含铁品位40％；低品位钢渣粉：粒径0～10mm，含铁品位20％；尾渣：粒径10～80mm，含铁品位不高于20％。

2011年各类钢渣具体利用情况见表2。

3．1 钢渣应用于烧结生产

烧结矿中配加少量钢渣，由于带入部分磷，抑制了烧结矿的风化，同时回收利用了钢渣

中残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，提高了烧结矿的质量和产量。但由

于钢渣含铁低，二氧化硅高，其配加不宜过高，一般应控制在10％以下。目前，唐钢产生

的中品位钢渣粉和低品位钢渣粉大部分回用于烧结生产。

3．2 钢渣应用于炼钢生产

使用部分转炉钢渣返回转炉冶炼，可以有效的促进转炉冶炼过程的前期化渣，降低消耗，

达到降本增效的目的。

(1)A料废钢和B料废钢含铁品位较高(85％以上)，体积较大(10～1000mm)，可直接做转炉炼钢原料，参与炼钢生产。

(2)高品位钢渣粉首先经过原料筛选机进行筛选，筛选出的大颗粒高品位钢渣粉(5～10mm)直接做转炉炼钢原料，参与炼钢生产；筛选出的小颗粒钢渣粉(0～5mm)与氧化铁皮混合进入压球机进行压球，产生氧化铁皮球入转炉做冷料。目前，唐钢产生的A料废钢、B 料废钢及高品位钢渣粉全部回用于炼钢生产。

4 钢渣处理工艺及综合利用的现状分析

4．1 低品位钢渣利用量降低

从转炉钢渣的综合利用情况看，目前低品位钢渣粉大部分回用于烧结配料中，加少量钢渣带入部分磷对烧结生产是有益的，但近几年进口铁矿石、铁精粉中磷元素含量较高，导致低品位钢渣粉中含磷较高，长期返回烧结系统重复使用。造成铁水中磷元素的富集，对后续炼钢生产一定负面影响。因此低品位钢渣粉在公司内部利用量下降，目前库存低品位钢渣粉4．2万吨。

4．2 尾渣再资源化技术发展较慢

唐钢钢渣综合利用重点一直是以回收钢渣中金属料为主，包括钢渣的破碎、磁选、钢渣回用炼钢、配加烧结原料等，而尾渣的进一步深加工、应用于建材领域的高附加值产品等方面研究较少。目前钢渣热泼处理工艺造成钢渣处理后产生的尾渣稳定性不良，也是制约尾渣再资源化利用的原因之一。

5 钢渣处理工艺改造及尾渣再资源化发展方向

5．1 发展钢渣热焖处理工艺

近年来，国内钢渣处理工艺主要有热泼、风淬、水淬、盘泼水冷、滚筒、机械破碎等工艺。这些方法各有其不同，主要缺点是占地面积大、投资高、处理效率低、环境污染严重等，这些因素都不能满足现代化企业长远发展的要求。

根据唐钢实际情况应对现有的钢渣处理生产工艺进行技术改造，将钢渣热泼处理工艺改造为热焖处理工艺。热焖处理工艺是将热态钢渣装入热焖罐中，钢渣冷却至300～800℃，热焖罐密封后打水，产生大量蒸汽与热态钢渣作用，钢渣中的游离氧化钙(f—CaO)和游离氧化镁(f—MgO)与水反应生成氢氧化钙Ca(OH)2和氢氧化镁Mg(OH)2，产生巨大膨胀力使钢渣开裂、粉化及渣铁分离，磁选回收废钢，其工艺流程见图2。

5．2 钢渣热焖处理工艺特点

(1)钢渣稳定性好。热焖处理后钢渣中的游离氧化钙(f—CaO)和游离氧化镁(f—MgO)与水反应生成氢氧化钙Ca(OH)2和氢氧化镁Mg(OH)2，游离氧化钙和游离氧化镁的消解使钢渣化学性质得到稳定，为尾渣的再资源化利用提供条件。

(2)钢渣粉化率高。钢渣热焖处理后粒度小于20mm的占65％～70％，减少钢渣破碎量，有利于尾渣的深加工。

(3)渣钢回收率高。钢渣热焖处理后渣和铁自然分离，尾渣中铁含量小于2％，有利于金