某鋼鐵公司高爐水渣超細(xì)粉工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

劉建朋

唐鋼國際工程技術(shù)股份有限公司 河北 唐山 063000

引言

高爐爐渣是從高爐生鐵冶煉過程中排出的熔融硅酸鹽類物質(zhì)[1]，由脈石、灰分、熔劑和其他雜質(zhì)組成，主要成分為CaO和SiO2，約占其總量的70%～80%[2]。關(guān)于高爐爐渣的處理，部分鋼廠用蒸汽或壓縮空氣將高爐液態(tài)渣擊散，形成渣棉，但目前應(yīng)用較少。采用水淬工藝（多采用底濾、印巴等工藝處理流程）將液態(tài)渣擊碎形成水渣，為目前主要生產(chǎn)工藝流程。水渣硬度高，且具有良好的水硬膠凝性能，經(jīng)磨機(jī)研磨后可作為水泥填料生產(chǎn)水泥或混凝土摻料來代替水泥，是高爐水渣的有效利用途徑，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，水渣采用獨(dú)立研磨，比表面積可達(dá)410m2/kg以上，活性得到充分發(fā)揮，大大提高水硬膠凝性能[3]。在鋼廠內(nèi)對(duì)水渣進(jìn)行獨(dú)立研磨，比通常在水泥廠將水渣和水泥熟料等一起進(jìn)行粉磨的能耗低，且對(duì)水泥后期強(qiáng)度更有所保障。同時(shí)，水渣原料就地利用，節(jié)省運(yùn)輸成本、能源介質(zhì)充足，因此在鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)加工外售超細(xì)粉具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本文著重介紹某鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)水渣超細(xì)粉的工藝技術(shù)特點(diǎn)，為冶金同行提供借鑒。

1 水渣超細(xì)粉處理工藝流程簡述

某鋼鐵公司擬建設(shè)一條150萬噸/年水渣超細(xì)粉生產(chǎn)線，連續(xù)工作制，作業(yè)率為74.52%。廠內(nèi)高爐產(chǎn)生的水渣采用皮帶機(jī)輸送至儲(chǔ)存料棚，料棚內(nèi)的水渣采用裝載機(jī)送至上料地倉，經(jīng)倉下皮帶計(jì)量給料機(jī)后進(jìn)入磨機(jī)。水渣在磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行烘干、粉磨、分選，成品由氣流攜帶進(jìn)入氣箱脈沖袋式收塵器進(jìn)行氣固分離收集，經(jīng)收塵器的凈后達(dá)標(biāo)排放，排放濃度可以達(dá)到10mg/m3以下。收塵器收集的礦渣超細(xì)粉經(jīng)空氣輸送斜槽、斗式提升機(jī)輸送入成品庫儲(chǔ)存。成品庫內(nèi)設(shè)有開式充氣斜槽，保證微粉流動(dòng)性，礦渣超細(xì)粉可以通過庫底卸料設(shè)備、通過汽車散裝機(jī)送入散裝罐車運(yùn)輸出廠。該生產(chǎn)線超細(xì)粉產(chǎn)品比表面積≥430m2/kg，符合《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB/T18046-2008）中S95級(jí)要求，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)如下表1所示。

2 主要工序設(shè)計(jì)說明

2.1 原料存儲(chǔ)

水渣由廠區(qū)內(nèi)皮帶機(jī)運(yùn)輸（帶卸礦車可雙側(cè)卸料）卸至料棚內(nèi)落地儲(chǔ)存，料棚大小為184×65m，高度約16m，料高約6m，儲(chǔ)量約3.5萬噸，如圖1所示。料棚內(nèi)的儲(chǔ)存水渣采用裝載機(jī)倒運(yùn)和上料至上料地倉。主要設(shè)備包括帶卸礦車的皮帶機(jī)、皮帶稱重給料機(jī)、除鐵器。

圖1 原料庫斷面圖

2.2 立磨系統(tǒng)

立磨系統(tǒng)是超細(xì)粉工藝流程中的核心環(huán)節(jié)，水渣在粉磨過程中，比表面積不斷增大，在表面逐漸形成易溶于水的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)[3]，促進(jìn)其與水反應(yīng)的程度大大加強(qiáng)，有利于水泥制品的理化指標(biāo)。主要生產(chǎn)設(shè)備包括：進(jìn)料鎖風(fēng)閥、立磨、選粉機(jī)、出料鎖風(fēng)閥、外循環(huán)斗提機(jī)、外循環(huán)膠帶機(jī)和環(huán)境除塵器、燃燒爐等。

選用立式礦渣磨機(jī)，該磨機(jī)集研磨、干燥、分級(jí)、輸送為一體，具有節(jié)能、高效、環(huán)保等的優(yōu)點(diǎn)，在礦渣研磨上有著廣泛的應(yīng)用。磨機(jī)的結(jié)構(gòu)見下圖2，性能參數(shù)見表2。

圖2 立磨結(jié)構(gòu)圖

表2 立磨性能參數(shù)表

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，磨機(jī)所需熱風(fēng)量120000Nm3/h，溫度600℃，需設(shè)置燃燒爐系統(tǒng)提供熱風(fēng)。燃燒爐采用臥式圓筒型，外殼由鋼板焊接，內(nèi)襯耐火材料。引風(fēng)機(jī)抽引空氣送入燃燒爐，與高爐煤氣燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌虾筮M(jìn)入磨機(jī)，滿足磨機(jī)入口煙氣量和煙氣溫度的要求，燃高爐煤氣量35000Nm3/h，P=8kPa，燃燒爐產(chǎn)煙氣量120000Nm3/h。

2.3 成品系統(tǒng)

成品系統(tǒng)主要設(shè)施包括氣箱脈沖袋式收塵器、成品斗提機(jī)、開式充氣斜槽、礦渣微粉庫、庫底卸料設(shè)備和環(huán)境除塵器等。

2.3.1 氣箱脈沖袋收塵器，見圖3，適合于大濃度粉塵收集、抗結(jié)露、抗靜電、長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，濾袋的使用壽命可達(dá)3~5年。設(shè)計(jì)進(jìn)口濃度50~1200g/m3，出口濃度10mg/m3，符合目前國際國內(nèi)消煙除塵的標(biāo)準(zhǔn)。收塵器處理風(fēng)量為780000m3/h，過濾面積為17360m2，風(fēng)速為0.79m/min，濾袋材質(zhì)為亞克力氈，阻力小于1200Pa。

圖3 氣箱脈沖袋收塵器

2.3.2 成品庫采用新型均化庫，庫底設(shè)充氣箱和減壓錐。采用螺旋咬口式鋼板倉結(jié)構(gòu)，庫的規(guī)格為φ18.0×25m，最大庫容為8000t。單座庫底部設(shè)有2條罐車通道和2臺(tái)汽車散裝裝置。

3 工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本工藝根據(jù)現(xiàn)有廠內(nèi)設(shè)施，充分利舊廠區(qū)環(huán)境和設(shè)施，合理布局，物流順暢，基建投資少。主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

原料存儲(chǔ)采用C型料庫，頂部設(shè)雙側(cè)卸礦車卸料，作業(yè)效率高，節(jié)省占地面積，封閉料庫能有效降低風(fēng)損，節(jié)能環(huán)保。封閉料庫出庫門口設(shè)洗車平臺(tái)用于沖洗運(yùn)輸車輛，避免揚(yáng)塵。

立式礦渣磨機(jī)為國外進(jìn)口設(shè)備，與普通磨粉機(jī)相比，該立磨具有更高的研磨效率，工藝流程大大縮短，電耗降低，物料的研磨在限定壓力下進(jìn)行。磨機(jī)設(shè)有保護(hù)裝置，當(dāng)輥壓超過或低于調(diào)定范圍極限值時(shí)，自動(dòng)報(bào)警并自行停磨，確保磨機(jī)安全運(yùn)行。

氣箱脈沖袋收塵器，技術(shù)成熟穩(wěn)定，廣泛運(yùn)用于水泥廠的破碎、包裝、庫頂、熟料冷卻機(jī)和各種磨機(jī)等收塵系統(tǒng)。該設(shè)備選型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小，適用于高濃度粉塵治理收集，具有顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

新型均化庫維修簡單、均化效果好、邊壁效應(yīng)小、電耗低，能保持長期穩(wěn)定運(yùn)行和較好的均化效果。

建筑設(shè)施按照安全適用，經(jīng)濟(jì)合理，注重環(huán)保與環(huán)境協(xié)調(diào)、美觀的原則綜合考慮，建筑平面、剖面在滿足工藝生產(chǎn)、操作和檢修的同時(shí)，滿足防火、防爆、防腐等要求。

4 結(jié)束語

水渣綜合利用符合國家節(jié)能減排、環(huán)保政策要求，將鋼廠內(nèi)水渣經(jīng)立磨成超細(xì)粉后添加到水泥中或作為混凝土摻料等用途，使固體廢棄物得到循環(huán)利用，真正做到變廢為寶。本工藝設(shè)計(jì)中的原料儲(chǔ)存、立磨加工、布袋收塵、新型均化庫核心技術(shù)與裝備的應(yīng)用，保證了水渣超細(xì)粉產(chǎn)品的粒級(jí)穩(wěn)定，粉塵收集率高、成品無外泄，技術(shù)水平先進(jìn)合理。