國內(nèi)外碳鋼鋼渣典型處理工藝的比較及趨勢分析

胡治春

摘要：國內(nèi)外碳鋼渣占鋼渣總量大，處理工藝多樣，根據(jù)企業(yè)的實際情況優(yōu)化現(xiàn)有鋼渣處理工藝，引進和吸收先進處理技術(shù)，選擇適合企業(yè)自身發(fā)展的工藝技術(shù)，以達到鋼渣處理安全、清潔、高效的目的。

關(guān)鍵詞：碳鋼渣；一次處理；二次處理；鋼渣處理工藝

中圖分類號：TF769 文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）03-0111-03

中國是產(chǎn)鋼大國，每年鋼鐵渣的產(chǎn)生量隨著鋼鐵產(chǎn)量的增加而隨之增加，現(xiàn)有鋼鐵渣的產(chǎn)生量合計2.82億噸，其中鋼渣的產(chǎn)生量約8000萬噸。所謂鋼渣是指轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐熔煉過程中排出的由金屬原料中的雜質(zhì)與助熔劑、爐襯形成的以硅酸鹽、鐵酸鹽為主要成分的渣。通常根據(jù)冶煉方法的不同，又可將鋼渣分為轉(zhuǎn)爐渣和電爐渣。

鋼渣處理它分兩個階段，即由液態(tài)渣到固態(tài)渣的處理過程即一次處理和固態(tài)渣及渣鋼鐵的分選加工及磁選過程即二次處理。

一、典型鋼渣處理工藝的性能分析

（一）國內(nèi)鋼渣處理工藝分析

1．目前國內(nèi)鋼渣一次處理有如下技術(shù)：熱悶、熱潑、滾筒、淺盤和格柵技術(shù)等，以上幾種技術(shù)分別針對不同渣類且各存在優(yōu)缺點：

（1）熱潑處理工藝。主要優(yōu)點：可以處理各類渣、工藝簡單、成本較低，適合于小型鋼廠少量鋼渣處理。主要缺點：揚塵較大、工程機械損耗成本較高、存在響爆的可能、渣鐵分離效果差且鋼渣直接利用率低，該方式與當前行業(yè)倡導的環(huán)保理念背道

而馳。

（2）熱態(tài)渣悶罐處理技術(shù)?？梢源笠?guī)模、高效率地處理冶金固體渣，削除因鋼渣自然堆放而產(chǎn)生的揚塵污染和河道水源污染，變廢為寶，使鋼渣成為有效的再生資源。處理后鋼渣粉化效果好，金屬回收率較高、分級清楚，渣產(chǎn)品的性能基本穩(wěn)定，本工藝具有鋼渣溫度限制范圍較寬；鋼渣的回收率提高；節(jié)約用水；高效；生產(chǎn)安全的優(yōu)點。主要缺點：占地大；處理過程中極易發(fā)生響爆；悶罐后期維護成本較高；鋼渣需要二次處理才能形成各類成品渣且二次處理分選線投資及占地較大。

（3）滾筒渣處理技術(shù)。主要是通過滾筒內(nèi)鋼球的滾動和筒內(nèi)噴淋灑水對流入滾筒的液態(tài)熱鋼渣冷卻和研磨，以得到料徑合格的固態(tài)渣粒。主要優(yōu)點：可以處理各類渣；短流程處理，占地少；清潔、高效、維護成本低；滾筒渣穩(wěn)定性好，后續(xù)開發(fā)潛力大。主要缺點：一次投資大；工藝及裝備技術(shù)需要專門培訓后才能掌握。

（4）淺盤水渣處理技術(shù)。主要是通過將熱鋼渣倒入淺盤中直接對其灑水冷卻，得到低溫固態(tài)的渣料。主要優(yōu)點：適合處理液態(tài)渣；處理周期短；生產(chǎn)能力較大；無粉塵污染，蒸汽也可自由擴散。主要缺點：大量高溫蒸汽對人員、廠房、設(shè)備等造成損害；運行成本極高；存在響爆安全隱患等。

（5）冶金渣格柵技術(shù)。該工藝采用冶金用渣罐—格柵一體化新技術(shù)，徹底消滅大渣砣：采用鋼渣格柵制品預(yù)置的方法，徹底防止了鑄余鋼渣倒入鋼包后，包底總形成大渣鋼鐵，嚴重影響后期金屬料處理與再利用的技術(shù)難題，給安全生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)指明了方向。該技術(shù)適用鑄余渣和鐵水渣處理。主要優(yōu)點：通過鋼渣預(yù)制格柵板將鑄余渣鋼直接短流程分隔成規(guī)格料，達到直接入爐的標準。主要缺點：現(xiàn)場預(yù)制格柵占地大；制作效率低；成本高以及自動化程度

不高。

2．二次處理工藝包括水洗精鐵粉工藝技術(shù)、精鐵球球磨提純工藝、渣鋼鐵回收工藝（含破碎、磁選及篩分技術(shù)）及高純大塊渣鋼鐵加工提純工藝等。

（1）水洗處理技術(shù)。該工藝利用水洗槽將鋼渣粉進行浸泡處理，浸泡后的鋼渣基本達到了鋼渣和鐵粉分離的目的，利用磁輥將渣鐵粉磁選出，該工藝提純的精鐵粉金屬鐵含量達80%以上。

（2）球磨處理技術(shù)。該工藝通過球磨機對5～100mm的含渣量較高渣鐵原料進行研磨，形成5～100mm成品渣鐵球返電爐利用，該工藝提純的精鐵球金屬鐵含量達80%以上。

（3）固態(tài)鋼渣破碎分選技術(shù)——粒鐵回收工藝。對粉化后的鋼渣進行多重循環(huán)破碎（顎式破碎機及棒磨機）、篩分和磁選（雙磁滾筒及帶式除鐵器），得到不同粒徑規(guī)格渣和渣鐵成品料，滿足不同用途。粒度在10～100mm的冶金渣返轉(zhuǎn)爐利用，粒度在20～100mm的鑄余渣用于墊罐，粒度在5～10mm的冶金渣作為技改渣回填，粒度在5mm以下的冶金渣用于返燒結(jié)；經(jīng)磁選后粒度在5mm以下的磁選渣（鐵粉）供燒結(jié)使用，粒度在5～100mm的磁選渣鐵返電爐利用，粒度在100mm以上的磁選渣鐵返轉(zhuǎn)爐利用。

（4）渣鋼渣鐵加工工藝。傳統(tǒng)加工工藝：行車落球破碎，鏟車倒運、水池浸泡、打渣機除渣等過程。石鋼錘破碎加工新技術(shù)包括以下步驟：

第一，在破碎基地上放兩塊鋼錠模，將待破碎的渣鋼鐵塊的兩端支撐在兩塊鋼錠模上，中部懸空；

第二，在渣鋼鐵塊的上面放置一罩筒，罩筒內(nèi)設(shè)置一重錘和一提升機構(gòu)；

第三，提升機構(gòu)將重錘提升到罩筒頂部后突然釋放，重錘落下時撞擊渣鋼鐵塊，并使渣鋼鐵塊破碎。

與傳統(tǒng)行車落球破碎方式比較，存在如下明顯的優(yōu)勢：

第一，在破碎過程中，罩筒壓住被破碎的渣鋼鐵塊，避免產(chǎn)生鋼渣飛濺，確保了破碎作業(yè)安全進行。

第二，重錘在密閉的空間內(nèi)工作，破碎過程中罩筒減弱了噪聲、粉塵的傳播，具有明顯的環(huán)保效果。

第三，罩筒具有導向作用，能夠保證重錘準確地落在渣鋼鐵塊上，避免了砸漏砸偏現(xiàn)象的發(fā)生，同時也減少了重錘定位對中的時間，提高了工作效率。

第四，由于罩筒上自帶提升機構(gòu)，可以不用行車來起吊重錘，因此本工藝的破碎過程可以在室外的露天場地進行，無需占用廠房，大大降低了實施成本，同時也避免了室內(nèi)破碎對廠房的沖擊。

第五，密封罩可以安裝在挖掘機等移動機械上，移動更方便，提高工作效率。

（二）國外鋼渣處理工藝分析

美國、歐洲與日本等發(fā)達國家的鋼渣處理工藝主要采用熱潑工藝，并配套采用較先進的破碎與磁選設(shè)備，開展全面的綜合利用。俄羅斯伏爾加格勒拖拉機廠鋼渣水淬工藝實踐也較有特色：采用快速轉(zhuǎn)輥的方法來處理液態(tài)鋼渣，即兩個不同轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)對輥來冷卻和擠壓液態(tài)鋼渣。目前韓國愛克麥斯特公司開發(fā)研制的鋼渣霧化處理新技術(shù)（Slag Atomizing Technology，縮寫為SAT），在部分鋼廠鋼渣處理生產(chǎn)中也得到應(yīng)用。

SAT是一種將溫度在1500℃～1550℃的液態(tài)電爐渣直接霧化成直徑0.1～4.5mm的特殊小球的新技術(shù)。該工藝由帶催化劑的高速空氣噴吹系統(tǒng)組成，高速空氣流在水的作用下形成強有力的熱交換空間，迅速而有效地將液態(tài)渣霧化成表面透明的玻璃質(zhì)小顆粒，經(jīng)特制中間包進入渣坑。

這項技術(shù)可從鋼渣中生產(chǎn)出有價值的環(huán)保產(chǎn)品（PS球：Precious Slag Ball）。SAT技術(shù)通過高速空氣流和水直接冷卻液態(tài)鋼渣，使多種不穩(wěn)定元素生成CaO-Fe2O3、SiO2-Fe2O3和MgO-Fe2O3等分子，從而不會有游離態(tài)的CaO存在。

SAT技術(shù)有如下優(yōu)點：

1．成品PS球存儲基本上不用考慮環(huán)境影響，PS球用于水處理、建筑材料、磨料和脫硫劑等多種

用途。

2．節(jié)省鋼渣處理現(xiàn)場空間且通過減少粉塵、降低噪音和減少廢水來改善現(xiàn)場工作環(huán)境；符合國家產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，可使公司成為環(huán)境友好型的“綠色鋼廠”。

3．傳統(tǒng)鋼渣處理方法包括粉碎、研磨和陳化等過程，時間長、費用高，影響鋼廠產(chǎn)能發(fā)揮，還會造成環(huán)境污染且其產(chǎn)品用途有限。而鋼渣霧化工藝（SAP）正好可以解決這些問題。

4．改進回收方法，利于金屬回收利用。目前，韓國浦項鋼廠和韓國現(xiàn)代制鐵唐津鋼廠都采用了鋼渣霧化處理工藝（SAP）。一條鋼渣霧化生產(chǎn)線SAP年鋼渣處理能力為8～15萬噸/年。

二、鋼渣處理工藝技術(shù)的趨勢分析

從目前鋼渣處理工藝發(fā)展趨勢來分析，鋼渣熱悶處理技術(shù)及滾筒處理技術(shù)將會在未來一段時間主導鋼渣處理領(lǐng)域。寶鋼滾筒渣處理方法已經(jīng)形成第四代（BSSF-D）技術(shù)，并且已經(jīng)在寶鋼二煉鋼渣處理形成滾筒國際樣板渣處理雛形；中冶建研院開發(fā)的熔融渣熱悶法技術(shù)也通過生產(chǎn)實踐不斷改進和提升，并且在鞍鋼鲅魚圈、曹妃甸及新鋼、本鋼形成熱悶工藝示范基地。

鋼渣處理方面的前沿技術(shù)還包括：

1．鋼渣余熱回收。鋼鐵渣的余熱回收及利用技術(shù)研發(fā)是許多企業(yè)現(xiàn)在以及經(jīng)后努力的方向。比如，首鋼的鋼渣顯熱回收技術(shù)被批準為國家科技部的重點課題。國外有研究采用利用爐渣的高溫熱量促使CH4和H2O氣體發(fā)生反應(yīng)生成H2和CO，生產(chǎn)氣體在下一反應(yīng)器中反應(yīng)又生成CH4和H2O氣體，放出熱量，處理后可供發(fā)電或熱風爐使用等。另外，利用顯熱進行沼氣制氫實驗研究：CH4+CO2→2H2+2CO。目前此類方法還處于理論研究探索階段。

2．高溫冶金渣直接產(chǎn)品化技術(shù)研發(fā)。利用熔渣的高溫特性，對冶金渣進行“調(diào)質(zhì)處理”，直接生產(chǎn)產(chǎn)品。即在出爐的高溫熔融鋼渣中加入一定的調(diào)節(jié)料，混合均勻后澆注到鑄型中，直接得到任意形狀的建筑制件，這樣簡化了鋼渣資源化流程，由熔融鋼渣直接獲得高附加值的陶瓷產(chǎn)品。

3．基于冶金渣熱態(tài)處理的以廢治廢技術(shù)。熱態(tài)鋼渣的處理過程要消耗大量的冷卻水，但對水質(zhì)要求不高，而且是循環(huán)使用。根據(jù)這一特點，如果能將鋼鐵廠倍感頭疼的有機廢水，例如焦化廢水用于熱態(tài)冶金渣的處理，無疑是一件很有意義的事情。同時，渣處理過程產(chǎn)生的大量堿性廢水又是脫硫工藝所需要的。如何把兩個工藝有機結(jié)合起來，是鋼鐵廠的廢水廢氣“以廢治廢”的新方向。

三、結(jié)語

鋼鐵企業(yè)渣處理工藝的合理搭配及技術(shù)革新，是符合綠色鋼鐵理念也是低成本發(fā)展鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)，先進、環(huán)保及高效鋼渣處理工藝的推廣應(yīng)用將促進鋼鐵行業(yè)實現(xiàn)資源節(jié)約型及環(huán)保友好型的目標，為國家的循環(huán)經(jīng)濟和綠色經(jīng)濟的創(chuàng)建及推廣提供可靠

保障。

作者簡介：胡治春（1977-），男，湖北仙桃人，中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司高級工程師，研究方向：冶金渣處理及綜合

利用。

（責任編輯：劉晶）