廢鋼破碎加工工藝在太鋼的應用

謝海運

0 引言

廢鋼是鋼鐵工業不可缺少的主要煉鋼原料，是節能減排的“綠色資源”，是可以無限循環使用的再生物資，應用廢鋼可大幅降低鋼鐵生產的能耗，減少污染物排放。

太鋼是集鋼鐵生產、加工、配送及貿易為一體的特大型鋼鐵聯合企業?，F已形成年產300萬t不銹鋼的生產能力，是全球最大、工藝技術裝備水平最高、品種規格最全的不銹鋼企業。2010年太鋼產不銹鋼272萬t。為了適應市場的需求，太鋼不斷提高不銹鋼的生產能力和品質，廢鋼需求量也相應增大，質量要求愈來愈高。

1 不連續、手工切割廢鋼工藝存在的問題

太鋼內部回收的廢鋼大部分為專用廢鋼，普通廢鋼主要依靠外購，外購量達80萬t/年。收購的普通廢鋼除少量通過獨立的不連續加工設備機械加工外，大多數采用人工火焰切割，沒有形成規?；庸?，而且加工能力低、勞動環境差、強度大、能耗高、成本高、金屬損耗大、場地分散且利用率低。

同時，存在以下環境問題:

1)液壓廢鋼剪、金屬液壓打包機、落錘等廢鋼處理設備產生的非連續噪聲，全部為露天操作，無噪聲控制措施，對周圍產生較大的噪聲污染影響。

2)人工火焰切割機切割廢鋼料，由于普碳廢鋼內含有雜質，切割時產生煙氣(主要是煙塵)無組織排放，作業區域產生的煙塵濃度可達到3 000 mg/m3左右，對周邊大氣環境造成污染。

3)手工工藝切割后的尺寸不均勻且較大，堆比重偏低，入煉鋼爐加料次數較多，同時由于沒有篩選和有效的去雜環節，夾雜得不到有效去除，進入煉鋼爐會增加廢鋼熔化時間，增加冶煉系統能耗和冶煉輔助材料的消耗，與此同時也增加了煉鋼過程中的煙粉塵產生量。

2 廢鋼破碎加工工藝介紹

為改變原料廢鋼處理環節初級水平，加工出合格的廢鋼，提高后續工序電爐冶煉效率，太鋼新建了廢鋼破碎加工生產線，可處理碳素廢鋼和不銹鋼降溫料，年處理能力為70萬t碳素廢鋼或7萬t不銹鋼降溫料。

2.1 主要設備及指標

破碎機主體設備為美國TSC公司124SXS型破碎機，主電機功率為10 000馬力(7 460 kW)，其液壓站、鏈板上料機、雙進料輥、磁選系統、MCC柜等為進口設備，下游皮帶系統、滾筒篩、供配電系統等為國內配套。配有供配電系統、供排水系統、除塵系統、液壓系統、通風系統、壓縮空氣系統、消防系統、環保系統、安全衛生系統、采暖通風及照明等。

主要功能指標:碳素廢鋼每小時處理能力為300 t，產品堆比重為1.0～1.2;不銹鋼降溫料每小時處理能力為20 t，產品堆比重為 2.5。

產品規格:成品料尺寸為100 mm×100 mm×40 mm。

夾雜:小于5%，破碎后的廢鋼S，P含量大大降低。

2.2 主要工藝流程

廢鋼由汽車運到破碎線原料堆放場，通過裝載機二次料場倒運進入破碎機生產區。經抓鋼機把原料放在鏈式輸送機水平段，進入喂料溜槽，再由雙輥給料機進入破碎機。在破碎腔內，廢鋼在錘頭和刃口強力作用下破碎成所需尺寸。破碎后的廢鋼通過破碎機底部的振動給料機送到輸送帶，進入磁選工序和清理工序，清理系統將粉塵和金屬塊分離。

由磁性分離器將有磁性和無磁性的金屬塊分開。通過磁選后，含鐵物料送至空氣分離系統風選，含鐵料送入皮帶手選平臺，進入轉盤至堆垛輸送機，物料均布在成品區，成品區的廢鋼通過裝載機運至成品堆存區。磁選后，無磁料及風選料通過給料器及磁輪進行二次磁選，無磁料通過皮帶，送入非磁性料堆存場，二次磁選的含鐵料經過振動篩篩分后，篩上料返回破碎系統，篩下料通過皮帶送降溫料堆場。

經過篩選及風選，實現廢鋼與非金屬(橡膠、塑料、木頭等)的分離，各成品料及廢料由裝載機裝入汽車運走或堆料輸送機直接裝汽車運走。

該破碎系統視物料不同有三種不同的處理方式:

1)在進行普通鋼鐵破碎作業的時候，破碎機以每小時300 t的速度破碎普通碳鋼，廢料及非鐵料會穿過分料輸送機然后經過篩選轉移輸送機再到廢料堆料場，鋼碎料則通過兩次磁選然后進入到空氣分離系統再次風選分離后，接著通過分揀輸送機檢查后再到堆垛輸送機。

2)若進行冷軋碳鋼的操作，與上面普通碳鋼廢料破碎處理一樣，除了堆垛輸送機旋轉卸下到篩選轉移輸送機上。鋼料就通過篩子，小于75 mm的碎片穿過篩子掉落到冷料堆場。冷料是干凈并壓縮的。大于75 mm的物料被送回到破碎機喂料裝置，再次破碎。

3)第三種配置是不銹鋼降溫料處理。這種情況下，不銹鋼被破碎后到達第一個磁鐵時，磁鐵提升6 in～8 in使不銹鋼可以通過并掉落到有色金屬及廢料輸送機?；氐紹MV(中磁振動器)并繼續到鋼流程中，運送到篩選裝置小于75 mm的物料就會從物料流中先移除并掉落到冷廢料堆中。過大料則被輸送機帶回到破碎機，再次破碎至規定大小。

3 廢鋼破碎加工工藝先進性分析

太鋼廢鋼破碎生產線功能全，破碎能力大;可破碎普通廢鋼，可分離出金屬料和非金屬料，去除灰塵和雜質，降低P，S含量;其雙輥給料器可根據主電機運行負荷自動調整過料量，破碎機下部裝有緩沖彈簧，既可減輕機體對基礎的負荷，又能消除振動、噪聲對環境的影響，是目前世界上最先進的廢鋼破碎加工設備。

與原有不連續加工設備以及手工切割相比具有如下優點:

1)廢鋼破碎后成為拳頭大小的小塊料，加入爐內可縮短廢鋼熔化時間，每爐可縮短冶煉時間8 min～10 min。

2)小塊廢鋼加料時可減輕廢鋼對爐襯的沖擊和碰壞電極(電爐煉鋼)，從而減少電極消耗和提高爐子壽命，降低生產成本。

3)加工后提高了廢鋼堆比重，目前回收廢鋼堆比重約0.6 t/m3～0.7 t/m3，破碎后一般可達到1.0 t/m3～1.2 t/m3，這樣可以減少加料次數，縮短裝料時間，節約能源，降低煙塵產生量。

4)經破碎加工后將廢鋼中非金屬等雜質去除，提高了廢鋼的純潔度，減少了冶煉輔助材料的消耗，提高了金屬收得率。

5)經破碎加工后去除了如橡膠之類雜物，從而減少了由原料帶入爐內的磷、硫含量，穩定了化學成分。

6)經破碎加工后廢鋼去除了原料中有色金屬既穩定了爐內化學成分，又充分發揮了有色金屬的價值。

7)太鋼廢鋼破碎加工系統工藝流程短捷順暢，總圖布置緊湊合理，產品低成本、高質量，經濟效益好、能源消耗低、環境污染少，實現低能耗和清潔生產。

4 廢鋼應用中存在的問題及建議

目前國內廢鋼的回收、處理與市場體系尚不健全，廢鋼質量差、不穩定，不能滿足鋼鐵生產尤其是特殊鋼生產的要求。使用國內收集的廢鋼生產特殊鋼往往殘余合金元素過多，控制非常困難，特別是一些難于在冶煉中去除的合金元素造成最終產品質量無法保證。國內生產廢鋼量少，進口廢鋼由于稅收制度不合理造成廢鋼價格過高。采用廢鋼作原料、電爐冶煉本來是一種環保的生產方法，對于這種方法國家應當鼓勵，但是我國對于廢鋼經營者征收17%的稅，使廢鋼價格居高不下。

由于廢鋼在回收、儲存、運輸、加工、配送各個環節和廢鋼的質量、規格都直接影響著鋼鐵生產的節能、減排指標和成本支出，建議政府做好廢鋼鐵產業聚集和區域化分工的規劃，對規范、達標的廢鋼加工配送企業給予適當的財稅優惠，適度放寬拆卸的許可(拆車、拆船、拆電器等)和進口廢鋼的許可，加快廢鋼鐵產業化進程。