鋼鐵渣處理與綜合利用技術(shù)探討

李?lèi)?ài)民

摘 要：為加快鋼鐵渣綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，防止鋼鐵渣對(duì)環(huán)境的污染，規(guī)范鋼鐵渣處理和綜合利用生產(chǎn)線的建設(shè)和運(yùn)行管理，提高鋼鐵渣綜合利用水平，2019年中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定了《鋼鐵渣處理與綜合利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51387—2019）。本文主要分析鋼渣、高爐渣的處理工藝及其特點(diǎn)，提出鋼鐵渣的綜合利用策略。

關(guān)鍵詞：鋼渣;高爐渣;回收;綜合利用

中圖分類(lèi)號(hào)：X757文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）05-0066-03

Abstract： In order to accelerate the development of the comprehensive utilization of steel slag， prevent steel slag from polluting the environment， regulate the construction and operation management of steel slag processing and comprehensive utilization production lines， and improve the level of comprehensive utilization of steel slag， the Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the Peoples Republic of China formulated in 2019 Technical Standards for Steel Slag Treatment and Comprehensive Utilization（GB/T 51387—2019）. This paper analyzed the processing technology and characteristics of steel slag and blast furnace slag， and proposed a comprehensive utilization strategy for steel slag.

Keywords： steel slag;blast furnace slag;recycling;comprehensive utilization

鋼鐵企業(yè)鋼鐵渣處理工藝應(yīng)考慮綜合利用、環(huán)境保護(hù)等因素，采用不同的處理方式。對(duì)于處理過(guò)程中產(chǎn)生的具有利用價(jià)值的可再生資源和二次能源（固體廢物、余熱等），應(yīng)按照清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，采用有效的綜合利用技術(shù)進(jìn)行回收利用。

1 鋼渣處理工藝

鋼渣處理工藝主要有熱悶、風(fēng)淬、滾筒、帶罐打水、熱潑法等。對(duì)于處理過(guò)程中產(chǎn)生的具有利用價(jià)值的可再生資源和二次能源（固體廢物、余熱等），應(yīng)按照清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，采用有效的綜合利用技術(shù)進(jìn)行回收利用。鋼渣、尾渣綜合利用前應(yīng)進(jìn)行金屬回收。

1.1 熱悶處理工藝

熱悶處理工藝適用于處理電爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)產(chǎn)生的電爐鋼渣和轉(zhuǎn)爐鋼渣。該工藝的處理流程為：煉鋼排出的鋼渣運(yùn)輸至鋼渣熱悶處理車(chē)間，倒入熱悶裝置，打水冷卻、松散鋼渣，鋼渣表面無(wú)積水后循環(huán)裝渣，然后蓋蓋打水熱悶，熱悶結(jié)束后出渣。熱悶處理工藝應(yīng)設(shè)有鑄造起重機(jī)、熱悶裝置、給排水系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)[1]。

利用熱悶技術(shù)處理的鋼渣量已占排放量的50%以上，該技術(shù)節(jié)能環(huán)保，有利于金屬回收和尾渣的利用。

在熱悶渣工藝基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的壓熱悶處理工藝是一種較新的處理工藝，具有自動(dòng)化程度高、處理時(shí)間短、效率高的特點(diǎn)，是一種更加環(huán)保的鋼渣處理方法[2]。

1.2 風(fēng)淬處理工藝

風(fēng)淬處理工藝適用于處理流動(dòng)性較好的熔融態(tài)鋼渣。其工藝流程為：煉鋼排出的熔融態(tài)鋼渣運(yùn)輸至鋼渣風(fēng)淬處理車(chē)間，將鋼渣傾翻至中間包，再經(jīng)渣口流出后在高壓氣體下粒化至水池中進(jìn)行收集。風(fēng)淬處理工藝應(yīng)設(shè)有氣體調(diào)控系統(tǒng)、中間包、渣口、粒化器、支撐及液壓傾翻裝置、水池等[3]。

風(fēng)淬技術(shù)主要用于處理液態(tài)鋼渣，對(duì)鋼渣流動(dòng)度要求較高，處理后的鋼渣粒徑很小，但處理過(guò)程中噪聲污染很大。目前，該工藝主要在個(gè)別鋼廠應(yīng)用。

1.3 滾筒處理工藝

滾筒處理工藝適用于轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣、精煉渣等各類(lèi)熔態(tài)鋼渣的一次處理。該工藝的處理流程為：煉鋼排出的熔融鋼渣運(yùn)輸至鋼渣滾筒處理車(chē)間，將鋼渣傾翻至筒體中，經(jīng)滾筒處理后出渣。滾筒處理工藝應(yīng)設(shè)有進(jìn)料漏斗、扒渣輔助系統(tǒng)、滾筒、支撐及液壓傾翻裝置、冷卻裝置、輸送系統(tǒng)、蒸汽排放系統(tǒng)等[4]。

利用滾筒技術(shù)處理流動(dòng)態(tài)鋼渣時(shí)，能集中處理含塵蒸汽，同時(shí)處理后的鋼渣顆粒很細(xì)，方便利用。滾筒處理工藝是一種先進(jìn)的、環(huán)保的冷卻粒化處理方法。

1.4 帶罐打水處理工藝

帶罐打水處理工藝適用于鐵水預(yù)處理產(chǎn)生的脫硫渣或精煉爐渣。該工藝的處理流程為：將脫硫渣運(yùn)輸至渣處理車(chē)間，將渣罐放入處理工位，打水處理，完畢后出渣。帶罐打水處理應(yīng)設(shè)有鑄造起重機(jī)、打水系統(tǒng)、排氣管道、沉淀池。

1.5 熱潑處理工藝

熱潑處理工藝適用于轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣等各類(lèi)熱態(tài)鋼渣的處理。該工藝的處理流程為：煉鋼排出的熔融鋼渣運(yùn)輸至鋼渣處理場(chǎng)，將鋼渣翻入熱潑場(chǎng)地進(jìn)行打水處理，處理完畢后出渣。熱潑處理工藝應(yīng)設(shè)有傾倒裝置、給排水系統(tǒng)、機(jī)械松壓裝置。熱潑工藝是一種較原始的處理方法，由于存在蒸汽及粉塵無(wú)組織排放、鋼渣尾渣無(wú)法綜合利用等缺陷，目前已較少采用。

2 高爐渣處理工藝

鋼鐵企業(yè)可根據(jù)高爐的場(chǎng)地情況和需求采用不同的處理方式，主要處理方式有底濾法、INBA法、輪法、攪籠法、平流沉淀池法等。沖渣產(chǎn)生的水蒸氣宜收集再利用或引至高空排放;沖渣水的熱能宜回收利用。

2.1 底濾法

底濾法的工藝流程為：高爐熔渣由熔渣溝流入沖渣溝或粒化塔，經(jīng)沖制箱噴出的高速水流快速淬冷、粒化成顆粒狀，在粒化塔內(nèi)經(jīng)過(guò)浸泡、二次水淬后從溢流口沿水渣溝流入過(guò)濾池內(nèi)，然后進(jìn)行渣水分離。底濾法設(shè)有粒化塔、過(guò)濾池和供水系統(tǒng)等[5]。

2.2 INBA法

INBA法的工藝流程為：高爐熔渣由熔渣溝流入沖渣溝或粒化塔，被沖制箱噴射出的高速水流快速淬冷、粒化，經(jīng)過(guò)浸泡、二次水淬后從粒化塔溢流口流出，經(jīng)水渣槽、分配器均勻分布到脫水轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行渣水分離。INBA法主要包括粒化塔、分配器、脫水轉(zhuǎn)鼓、膠帶機(jī)、集水槽和供水系統(tǒng)等[6]。

2.3 輪法

輪法處理的工藝流程為：高爐熔渣經(jīng)熔渣溝流入沖渣溝或粒化塔內(nèi)，被快速旋轉(zhuǎn)的粒化輪機(jī)械破碎，并沿切線方向拋射出去，同時(shí)粒化輪周邊噴射出的冷卻水將渣粒冷卻和進(jìn)一步水淬，急冷后的渣水混合物落到旋轉(zhuǎn)的脫水轉(zhuǎn)鼓內(nèi)經(jīng)濾網(wǎng)脫水，渣隨導(dǎo)料槽下落到向外輸送的膠帶機(jī)上。粒化器應(yīng)設(shè)有殼體、粒化輪、擋渣罩、高壓水箱、高壓噴嘴等[7]。

2.4 攪籠法

攪籠法處理的工藝流程為：高爐熔渣經(jīng)熔渣溝流入粒化塔中，由沖制箱噴出的高速水流使熔渣粒化冷卻，渣水混合物經(jīng)水渣溝流入斜板沉淀池，再由沖渣溝或粒化塔攪籠實(shí)現(xiàn)渣水分離，水渣提升到攪籠上部出料口跌落到外運(yùn)膠帶機(jī)上向外輸送。 渣水進(jìn)入脫水轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾。吸附在脫水轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)上的細(xì)渣，經(jīng)過(guò)水和壓縮空氣的反吹后，落入浮渣輸送管返回斜板沉淀池內(nèi)。斜板沉淀池應(yīng)設(shè)有攪籠、水渣池、溢流溝、集汽罩等。沉淀池、溢流溝宜采用混凝土結(jié)構(gòu)[8]。

2.5 沉淀池法

沉淀池法處理的工藝流程為：高爐熔渣經(jīng)熔渣溝流入沖渣溝或粒化塔，被噴水嘴或沖制箱噴出的高速水流淬化成水渣，渣水混合物經(jīng)沖渣溝流入平流沉淀池沉淀，沉積在沉淀池底部的水渣用抓斗起重機(jī)等設(shè)備抓出，實(shí)現(xiàn)渣水分離[9]。

3 綜合利用

3.1 鋼渣綜合利用

首先，鋼渣溫度為1 500～1 600 ℃，其大量熱能可進(jìn)行收集再利用。其次，經(jīng)處理后的鋼渣根據(jù)金屬鐵含量的不同，可返回?zé)Y(jié)，代替天然砂石用于鋪路、經(jīng)粉磨后作為膠凝材料用于水泥、砂漿、混凝土及磚等建材制品。鋼渣中含有金屬鐵，在綜合利用前應(yīng)盡量磁選，減少殘留。在考慮鋼渣處理工藝時(shí)應(yīng)綜合考慮鋼渣的“零排放”和高附加值利用途徑制定工藝方案，同時(shí)應(yīng)考慮節(jié)能環(huán)保要求。

3.2 高爐渣綜合利用

高爐渣已廣泛用于水泥制品、空心磚、石膏等建筑材料。高爐渣中硅、鈣含量豐富，也廣泛作為生產(chǎn)硅肥的原材料。以高爐渣粒為主要原料制成的礦棉纖維是良好的保溫、隔熱、吸音材料，有著廣闊的市場(chǎng)前景，可廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、建筑、化工和交通等領(lǐng)域[10]。

微晶玻璃是一種功能性材料，兼具玻璃的基本特性和陶瓷的多晶特性，具有良好的穩(wěn)定性。利用高爐渣生產(chǎn)的微晶玻璃可廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、電子工業(yè)和機(jī)械化工等領(lǐng)域[1]。

高爐渣經(jīng)水淬后成為一種多孔質(zhì)硅酸鹽材料，具有一定的比表面積及活性，有很好的吸附性，在廢水處理方面有著很好的發(fā)展前景[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

制定和完善鋼鐵渣處理與綜合利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，做好引導(dǎo)和推廣工作，促進(jìn)鋼鐵企業(yè)固體廢物利用新技術(shù)的進(jìn)步，加快鋼鐵渣綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，規(guī)范鋼鐵渣處理和綜合利用生產(chǎn)線的建設(shè)和運(yùn)行管理，防止鋼鐵渣對(duì)環(huán)境的污染，是鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排、綠色發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張立生，李慧，張漢鑫，等.高爐渣的綜合利用及展望[J].熱加工工藝，2018（19）：20-24.

[2]王延兵，宋善龍，范永平.一種鋼渣有壓熱悶處理新技術(shù)[J].環(huán)境工程，2014（S1）：664-666.

[3]李文祥，李永治.鋼渣風(fēng)碎技術(shù)研究[J].馬鋼技術(shù)，2000（B05）：68-71.

[4]張壽榮，張衛(wèi)東.中國(guó)鋼鐵企業(yè)固體廢棄物資源化處理模式和發(fā)展方向[J].鋼鐵，2017（4）：1-6.

[5]馬愛(ài)元，鄭雪梅，李松，等.含鋅鋼鐵冶金渣塵處理技術(shù)現(xiàn)狀[J].礦產(chǎn)綜合利用，2020（4）：1-7.

[6]夏曉容.淺析高爐INBA渣處理系統(tǒng)的三種類(lèi)型[J].安徽冶金，2012（4）：37-41.

[7]呂宗源，樊磊.鋼鐵行業(yè)鋼渣處理工藝及應(yīng)用[J].科技資訊，2019（32）：64-65.

[8]谷卓奇，賀春平.高爐渣處理方法及發(fā)展趨勢(shì)[J].煉鐵，2002（5）：52-55.

[9]沈麗華，王劍，張玲君.淺談鋼鐵行業(yè)灰渣處理的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)新通信，2019（23）：235.

[10]毛艷麗，陳妍，王涿，等.高爐渣制礦渣棉工藝及其產(chǎn)品應(yīng)用[J].上海金屬，2014（2）：49-53，58.