對轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用的探討

1、對轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用的探討羅慶泉（湖南漣鋼設(shè)計咨詢有限公司 湖南 婁底 417009）摘要：實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣“零排放”的高價值利用目標，需提升資源綜合利用率。本文針對我公司國內(nèi)首次開發(fā)的轉(zhuǎn)爐鋼渣熱燜生產(chǎn)工藝流程進行了專題研究，并結(jié)合我院在全國范圍內(nèi)設(shè)計的幾條鋼渣處理線，得出了結(jié)論與建議。旨在為減少環(huán)境污染、資源浪費和節(jié)約能源，推動鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼渣實現(xiàn)高效資源化利用做出自已應(yīng)有的貢獻。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐鋼渣；綜合利用；工業(yè)應(yīng)用；循環(huán)生產(chǎn)；工藝流程；研究探討Study on comprehensive utilization of resources of converter slagLUO QING-Q

2、UAN (Hunan LIANGANG Design Consulting Co., Ltd.，Loudi 417009 China)Abstract：To achieve steel slag "zero emission" high value utilization of the target, must promote the comprehensive utilization of resources. This paper studies the production process of converter steel slag hot stew, the f

3、irst time in the development of design in our company, Combined with our company in several steel slag processing line national design, draws the conclusion and suggestions.In order to reduce environmental pollution, waste of resources and energy conservation, To make its own contribution to promote

4、 the iron and steel enterprises to achieve efficient resource utilization of converter steel slag.Key words：Converter slag; comprehensive utilization; industrial application; the cycle of production; process; Research1、引言 我國是鋼鐵產(chǎn)量大國，多年產(chǎn)量居世界之最。隨著鋼鐵冶煉產(chǎn)量的逐年增加，其產(chǎn)生的的固體廢棄物鋼渣也是在逐年遞增，僅2012 年國內(nèi)生產(chǎn)就有約7.17 億噸粗鋼，

5、鋼渣排放量占其中的12%20%區(qū)間。面對各鋼鐵企業(yè)堆積成山的鋼渣，國家早在“十一五”的規(guī)劃中就曾明確指出過，要求在2010 年國內(nèi)鋼渣綜合利用率達到 86% 以上，然而止今，鋼鐵企業(yè)的實際鋼渣目前綜合利用率卻為 50% 60%。因此，提升鋼渣資源綜合利用，達到“零排放” 已成為眾家鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和加快建設(shè)節(jié)約環(huán)境友好型社會需要作力解決的一項緊迫任務(wù)。 轉(zhuǎn)爐鋼渣在其資源綜合利用方面，與國外那些發(fā)達的國家相比較，表現(xiàn)出起步晚，但發(fā)展卻快，采用的方法基本與國外的相同，也是主要以磁選回收轉(zhuǎn)爐鋼渣中的鐵（鐵粉）和鋼渣的尾渣處理，主要開發(fā)用于轉(zhuǎn)爐廢鋼回收；替代原有高爐和燒結(jié)作為新的熔劑；用于水泥生產(chǎn)

6、以及建筑材料與工程筑路等。但重要的一點是大多鋼鐵企業(yè)在轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用中，還是存在許多需要解決的問題，才能縮小與國外之間利用率差別較大的現(xiàn)象，進一步實現(xiàn)“零排放”目標。在此，本文針對我公司國內(nèi)首次開發(fā)的轉(zhuǎn)爐鋼渣熱燜處理生產(chǎn)工藝流程進行了專題研究，并結(jié)合我院在全國范圍內(nèi)設(shè)計的幾條鋼渣處理線，得出了結(jié)論與建議。旨在為減少環(huán)境污染、資源浪費和節(jié)約能源，推動鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼渣實現(xiàn)高效資源化利用做出自已應(yīng)有的貢獻。2、轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用的工業(yè)應(yīng)用研究實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣的高效資源化利用，需根據(jù)轉(zhuǎn)爐鋼渣的物化性質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)行應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域，開發(fā)出一套循環(huán)的鋼渣熱燜生產(chǎn)工藝流程，方可促進回收達到“零排放”目標，提高

7、經(jīng)濟收益最大化。本文所述的是以我公司轉(zhuǎn)爐鋼渣通用性能為研究對象。2.1轉(zhuǎn)爐鋼渣的物化性質(zhì)在通常情況下按光譜分析，轉(zhuǎn)爐鋼渣主要成分有 Fe、Si、Ca、Mg 等，其中Fe 的含量達10%以上，其它含量在4% 5% 以上，鋼渣中可直接回收利用的有價金屬為鐵，其次為Si、Ca、Mg等，這些是根據(jù)它們存在形態(tài)有一定利用價值，最后那些含量過低的金屬元素Mn 、Al、P等均無利用價值。表1序號名稱化學(xué)成分含量序號名稱化學(xué)成分含量1CaO4555%5MgO48%2SiO2815%6MnO25%3Fe2O358%7FeO1020%4Al2O323%9P2O512%再進一步分析化學(xué)元素和鐵的物相分析得知，轉(zhuǎn)爐鋼

8、渣中鐵以其氧化物的形式存在，如：氧化鐵、三氧化二鐵、金屬鐵，約占鐵含量的 99%。其余轉(zhuǎn)爐鋼渣成分如：氧化鈣、二氧化硅和氧化鎂的含量占絕大多數(shù)，含磷、含硫較低。2.2轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用現(xiàn)狀到目前，轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用的途徑涉及到多個領(lǐng)域，比如：用在冶煉和燒結(jié)的熔劑中。在燒結(jié)礦石中適當配加5一15%、粒度為8<mm1鋼渣，代替原有的石灰石燒結(jié)礦石熔劑，從而達到造球氣孔大小分布均勻，改善燒結(jié)礦宏、微觀結(jié)構(gòu)，提高燒結(jié)速度，粘結(jié)相不易碎裂；又如：用在返回?zé)掍摖t中。將每噸鐵水中加入25kg左右的高堿度鋼渣，再配以白云石，不但減少了對爐襯的侵蝕提高爐齡使用年限，而且還極大的降低了耐火材料消耗，或者

9、減少螢石的用量。再如：用于建筑材料方面。一方面利用鋼渣中的水硬性礦物，反應(yīng)生成成本低，周期短、投產(chǎn)快的系列氫氧化鈣、水化硅酸鈣新的鋼渣磚和砌塊等，另一方面與一定量的高爐水渣、燒石膏、鍛水泥熟料及少量激發(fā)劑配和球磨，生產(chǎn)出無熟料鋼渣礦渣水泥和少熟料鋼渣礦渣水泥等等。2.3轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用的循環(huán)工藝流程在如今轉(zhuǎn)爐鋼渣工業(yè)應(yīng)用多個領(lǐng)域的現(xiàn)實條件下，我們將與鋼渣的物化性質(zhì)有機聯(lián)系起來，開發(fā)出配套的轉(zhuǎn)爐鋼渣循環(huán)資源綜合利用生產(chǎn)工藝流程，這對鋼鐵企業(yè)提高鋼渣綜合利用率，實現(xiàn)“零排放”的目標將起著重要的引領(lǐng)、啟發(fā)作用。此“零排放”的工藝流程可將其分為三步，首先通過鋼水熱燜處理，然后進行磁選清理出最大金屬

10、含量的Fe，再綜合利用其氧化物，經(jīng)過球磨成不同粗細度用于建材制造。2.3.1鋼渣熱燜處理工藝。將剛剛凝固還處于高溫的鋼渣倒入燜罐爐內(nèi)、或者將液態(tài)鋼渣直接倒入燜罐爐內(nèi)，利用鋼渣本身所含有的余熱，采用燜罐該蓋上的自動噴水工藝，將鋼渣中含有大量的游離氧化鈣在0. 05 kg/cm的微壓蒸汽中遇水產(chǎn)生不均勻冷縮，體積膨脹增加到23 87%，這樣使大塊的鋼渣生成氫氧化鈉自解?；鬯?，?；Ч詈玫目捎?0%80%達到小于20mm 2的鋼渣。同時由于消除了游離氧化鈣，在鋼渣礦相基本不變情況下提高了穩(wěn)定性，也便于鋼渣粉后期的綜合利用。最后采用挖掘機挖掘出料，進入下一步破碎磁選工藝。此工藝的特征是可適應(yīng)任何種

11、類和流動性鋼渣，它不但節(jié)能，還改善鋼渣穩(wěn)定性，避免鋼渣粉在后期利用時，如：回填場地或者生產(chǎn)建材制品出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。這也是鋼渣實現(xiàn)“零排放”的前期重要的一環(huán)節(jié)。 圖1 燜罐爐工藝斷面圖鋼渣磁選破碎篩分生產(chǎn)處理工藝。這也是鋼渣循環(huán)處理的核心工藝。由于鋼渣所含鐵礦物比天然鐵礦石較為復(fù)雜，因此，將熱燜自解后的轉(zhuǎn)爐鋼渣送至磁選生產(chǎn)線，首先通過磁選出鐵粒、鐵粉，同時對于大于30mm小于400mm的鋼渣進行破碎，然后再通過層層的分級磁選，磁選回收細粒鐵顆粒和磁性氧化鐵，分別返回?zé)掍摵蜔Y(jié)。當磁選粒度在-10mm下時，通過篩分磁選出用作于熔化劑粉和粗渣的鋼渣，余下的爐下鋼渣進行下一道工藝流程。在磁選中需分類進行

12、不同操作方式，對+ 130 mm + 70 mm 的粒級大塊渣鋼回收，可直接采取棒條篩和人工揀選等方式，將其中高品位含鐵的大塊渣鋼選出，保證后續(xù)流程暢通，但須注意勞動工作量與重復(fù)性。對于70 mm低品位鋼渣，采用分級干式和磁選拋尾方式，將再回收鋼渣中低品位的顆粒金屬鐵和氧化鐵集合體時，同時將拋除的大量低品位尾渣在簡化后續(xù)處理量和生產(chǎn)成本的同時，可依據(jù)其主要含有與水泥熟料相似的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸鹽成分，以及熟料中一些水硬膠凝性礦物，按相應(yīng)國標與行標要求，生產(chǎn)出鋼渣酸鹽水泥。圖2 磁選破碎線工藝斷面圖2.3.1鋼渣球磨生產(chǎn)處理工藝。將上一層的爐下鋼渣尾渣按8mm、+8mm磁選標準，經(jīng)過對7

13、0 mm 全粒級濕式磨礦篩選再篩選分離和精選的方法，獲得合格的鐵精礦。注意粉磨的時間，其越延長粉磨細度就越細，同時細粉中會回收到少量薄片狀或呈圓珠狀的金屬鐵。其中將8mm作為鋼渣精粉，用于代替原石灰石作為治煉和燒結(jié)礦的熔化劑，對余下的球磨尾泥可外銷。經(jīng)實踐證證明，每噸燒結(jié)礦配加4%鋼渣，燒結(jié)利用系數(shù)提高1%，石灰石消耗量減少約30kg3，其不但可提高燒結(jié)礦強度還顯著提高燒結(jié)礦原性能，提高了經(jīng)濟效益。另將+8mm磁選鐵粒返回鋼爐進行治煉，余下的球磨粗渣用于外銷。圖3 水洗球磨線工藝斷面圖3、轉(zhuǎn)爐鋼渣資源綜合利用的結(jié)論與建議誠然，要實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣“零排放”的高價值利用目標，建立一套鋼渣循環(huán)資源綜合利

14、用生產(chǎn)工藝流程還是不行的，其間還要進一步探索其工藝最佳配方，提升加工制造的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)水平，才能在鋼渣綜合利用上突破性的取得社會及環(huán)保顯著效益。同時我們建議在實行鋼渣循環(huán)資源綜合利用生產(chǎn)工藝流程過程中，應(yīng)該注意到以下幾點事項；一是在燒結(jié)中配加鋼渣，注意磷富集問題。按照已有的實踐資料證明，當鋼渣配比增加10kg/t時，燒結(jié)礦的磷含量將增加約0.0038%，而相應(yīng)鐵水中磷含量將增加0.0076%，因此，要降低磷的富集，必須想辦法控制燒結(jié)礦中鋼渣的配入比例，同時也可在燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中停止配加鋼渣，待磷降下來后再恢復(fù)配料；二是防止鋼渣粒度過大，它會在燒結(jié)混合料中產(chǎn)生偏析，造成燒結(jié)礦堿度波動直接給高爐生產(chǎn)帶來不利影