煉鋼鋼渣處理工藝及運用

周 云

(南京鋼鐵聯合有限公司， 江蘇 南京 210035)

引 言

鋼鐵企業要實現循環經濟，就要對各種廢棄料有效處理，實現再利用，這也是企業可持續發展的重要途徑。當前，中國的鋼鐵企業對鋼渣資源沒有高效利用，沒有達到綜合利用固體廢棄物的預期目標，導致企業的資源嚴重浪費，因此需采用科學高效的鋼渣處理工藝，提高鋼渣的利用價值。

1 鋼渣處理工藝

煉鋼企業對鋼渣的處理中，普遍采用的處理方式是先將鋼渣熱悶，然后進行廢鋼提純，熱悶是對鋼渣的一次處理，廢鋼提純是對鋼渣的二次處理。

1.1 鋼渣的熱悶

熱悶法是鋼渣余熱自解工藝的代表技術。此工藝的原理是將1300-1500 ℃的鋼渣傾翻在熱悶裝置中，當溫度冷卻到800 ℃左右后，蓋上悶坑蓋，噴水產生飽和蒸汽，利用水汽與鋼渣中的游離氧化鈣(f-CaO) 和游離氧化鎂(f-MgO) 反應產生的體積膨脹應力，使鋼渣冷卻、龜裂，鋼渣進而粉化。鋼渣的粉化，消除了鋼渣的不穩定性，鋼和渣也自然分離，便于金屬回收。該技術解決了鋼渣中f-CaO、f-MgO造成的鋼渣穩定性差的問題，可提高鋼渣利用率[1]。

鋼渣的熱悶處理是一次處理，就是在煉鋼的過程中產生紅渣，冷卻的時候采用噴水或空冷的方式，這是初步處理。當前鋼鐵企業對鋼渣的一次處理中采用熱悶工藝比較簡單，就是將鋼渣的余熱充分利用起來，將冷水注入到有蓋的容器中，鋼渣中的熱量就會變成蒸汽，鋼渣中所含有的熱量釋放處理之后，經過膨脹冷縮物理反應，可以分離出渣鐵[2]。鋼渣經過熱悶處理之后能夠保證穩定的性能，其中游離態的CaO不會影響鋼渣的性能。這樣處理后的鋼渣可以當作原料使用，比如用于制作鋼渣微粉，也可以制作鋼渣磚等等。

對鋼渣的處理中采用熱悶工藝，熱悶裝置是最為重要的。從熱悶裝置的構成上來看，主要包括三個部分，即熱悶坑、水封槽和熱悶蓋，鋼渣在裝置中經過熱悶之后產生分解反應。

采用熱悶法處理鋼渣，當轉爐車間有鋼渣產生之后，就使用渣罐車運動渣罐到爐渣間，渣罐由鑄造起重機吊起來之后，熱熔鋼渣倒入到熱悶裝置當中，進行打水，直到鋼渣的表面出現了凝固狀態，使用挖掘機將大塊的鋼渣打碎，確保鋼渣的表面沒有積水，之后再一次打水處理，對鋼渣振搗，如此循環往復，然后進行下一次裝渣。當熱悶渣坑中的鋼渣量已經達到70%以上，就使用吊車將熱悶坑蓋吊起，蓋在上面，自動噴水，合理控制，蒸汽產生，此時鋼渣中所含有的游離氧化鈣和氧化鎂都能夠得到消解[3]。當熱悶裝置中的溫度不足60 ℃的時候，將坑蓋打開，使用履帶式挖掘機鏟出鋼渣，用自卸車運輸，倒入篩分磁選生產線，啟動篩分磁選系統對鋼渣進一步處理。熱悶處理后的鋼渣活性較高、渣鋼分離效果好，且穩定性較好。

1.2 廢鋼提純

廢鋼提純是對經過一次處理之后粒度不足40 cm的鋼渣進行二次處理，將鋼渣破碎之后經過篩分和磁選，烘干處理，是鋼渣中的鐵分離出來，能夠獲得含鐵量不同的鐵粉和豆鋼，也有含鐵量非常低的尾渣產生。在對鋼渣進行二次處理包括兩種工藝技術，即干法處理工藝和濕法處理工藝[4]。

1.2.1 干法處理工藝

對鋼渣采用干法處理工藝，將鋼渣進行篩分之后破碎處理，經過磁選之后進行棒磨，將廢鋼從鋼渣中提取出來。采用這種工藝技術處理鋼渣，操作簡單，使用的設備不需要大量投入，占地面積比較小，節省空間。由于干法處理工藝不需要使用循環水，而且也不會受到氣候環境變化的影響，所以得到廣泛應用。

1.2.2 濕法處理工藝

對鋼渣采用濕法處理工藝，將鋼渣破碎之后，進行篩分球磨處理，之后磁選，分離鋼渣中渣和鐵，清潔分離出來的廢鋼，確保其表面干凈。這種處理方法提取出來的廢鋼有很高的全鐵含量。但是采用這種工藝技術也存在弊端，即消耗大量的水，需要使用配套的循環水處理設備，整個的處理流程復雜，成本相對比較高。

2 煉鋼鋼渣處理工藝的運用

某鋼鐵廠平均每年能夠生產30萬噸質量合格的鋼水，在煉鋼的過程中，所產生的鋼渣達到了4萬噸。這些鋼渣如果沒有被充分利用起來，就會造成浪費，需要采用工藝技術處理鋼渣，將其中的廢鋼充分利用起來，以控制生產成本。該廠引進鋼渣回收生產線，對鋼渣的處理量為平均每年4萬噸，滿足了回收利用固體廢棄物的需求。在鋼渣的處理上采用了鋼渣熱悶一次處理和廢鋼提純二次處理的方法，在二次處理工藝中采用了干法處理技術(如圖1所示)。

圖1 某鋼鐵廠的鋼渣二次處理工藝流程

具體的應用中，對鋼鐵生產中所產生的鋼渣實施“兩段式破碎”工藝。在設置生產線的時候，鋼渣熱悶生產線與廢鋼提純生產線之間的距離很近，在2個生產線之間有鋼渣堆場，經過熱悶的鋼渣在這里可以自然脫水。熱悶生產線中的熱悶渣使用帶式輸送機傳送到鋼渣堆場脫水處理，之后傳送到鋼渣處理生產線，經過破碎和篩分之后，啟動篩分磁選系統。這些生產處理設備都在封閉的轉運站中安裝，處理后生成的渣鋼、豆鋼以及含鐵量很低的尾渣都在成品倉儲存。整個鋼渣處理工藝流程比較緊湊，運行順暢，不會存在鋼渣落地的問題。鋼渣經過處理之后，存量渣基本被消耗，經濟價值比較高。

3 結束語

通過上述研究可以明確，鋼鐵廠的產量增加，鋼渣量也逐漸增多，為了提高鋼渣的利用率，就要提高鋼渣處理工藝水平，對資源循環利用，避免浪費。鋼鐵企業在生產過程中產生的鋼渣為液態，對于鋼渣的處理需要保證工藝水平，而且經過處理后的鋼渣性能要穩定。在具體的工藝技術應用中，要從實際的需求出發采用相應的工藝技術，以對鋼渣有效處理，推進企業的可持續發展。