2015年第01期（总第316期）
NO.01.2015
( CumulativetyNO.316 )
钢渣处理工艺的优化与应用
宋 锐
（山东钢铁股份有限公司济南分公司，山东 济南 250101）
摘要：为解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，文章结合生产实际对比分析了国内现有的钢渣处理工艺特点，提出了高效裂解法清洁处理液态钢渣技术。与传统焖渣工艺相比，可缩短2～3小时焖渣时间，钢渣粒度更小、更均匀、更稳定，还可以提高焖渣炉的使用寿命，对环境治理有良好的效果。关键词：钢渣处理工艺；转炉；高效裂解法；焖渣炉；环境治理 文献标识码：A
中图分类号：X757 文章编号：1009-2374（2015）01-0052-02 DOI ：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0026
转炉钢渣是炼钢工艺流程的衍生物，其虽无毒，但会造成渣满为患，污染环境，造成资源浪费。国外工业发达国家在20世纪初就关注钢渣的利用价值，美国、日本、德国等国家钢渣利用率都在95%以上，其中厂内循环在20%以上。我国钢渣综合利用率不到20%，与工业发达国家相比有很大的差距。
某公司宽厚板厂有一座KR铁水预处理，一座210t氧气顶底复吹转炉（配有副枪系统和自动化炼钢静动态模型），一台双工位LF精炼炉，一台双工位RH精炼炉，一台达涅利立弯式连铸机，主要品种为管线钢、高强钢、高强耐磨钢、低合金-结构钢、船板、容器钢、锅炉钢等。按年生产炉数7200炉，每炉产生转炉钢渣25吨计算，年产钢渣量18万吨。
该公司炉料厂已建成三条钢渣微粉生产线，年处理钢渣能力100万吨以上。生产微粉对钢渣有特殊的要求，必须解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，因此必须对转炉渣处理工艺进行优化和创新控制，满足钢渣微粉生产需求。
1.2 钢渣水淬处理工艺
钢渣水淬是20世纪70年代为获得小粒度钢渣返回烧结工序而加以研究的工艺。借助多排、多孔、多功能的水喷嘴形成紊流的自由喷射，借助水的压力将高温液体抛流熔渣，在瞬间内击散、粒化、冷凝成小固体颗粒钢渣的过程。水淬的优点是排渣迅速，有利于发挥炼钢转炉等设备的潜力，减轻了人工清渣的繁重工序，人工费用降低。缺点是水淬时产生大量的蒸汽，不利于工作环境和工人的操作，还存在潜在的爆炸危险，同时造成水污染，增加排污费用。1.3 钢渣风淬处理工艺
风淬法是渣罐接取熔渣后，运到风淬装置处，倾翻渣罐，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴喷出的空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并捕集渣粒。经过风淬而成微粒的转炉渣可做建筑材料；由锅炉产生的中温蒸汽可用于干燥氧化铁皮。风淬法比水淬法在工艺技术上有所进步，供水系统进行了简化，系统基建投资相对要少，蒸汽资源得到了回收利用，成本费用低。该工艺的缺点是噪音大，环境污染严重。1.4 钢渣滚筒处理工艺
钢渣滚筒法是将熔渣倒入高速旋转的滚筒中，通过滚筒装置的这种转动和内部水口对熔渣进行的喷水，并采用钢球转动碾压方式，使钢渣在多种介质的冷却和机械力作用下急速固化、冷却破碎。该工艺的优点是钢渣粒度主要在8mm以下，易磨性好，硫和磷含量相对较少，可以直接返回冶金流程利用，且排渣速度快，占地面积少，对环境污染少。缺点是工艺设备复杂，故障率高，投资大，钢渣活性度低。1.5 钢渣粒化轮法处理工艺
钢渣粒化轮法是将熔融的钢渣沿渣沟流嘴落到与之
1 国内钢渣处理现状
国内钢铁企业通过引进国外工艺或设备及自主研发，目前处理钢渣的现状主要有以下六种：1.1 钢渣热泼处理工艺
钢渣热泼是利用钢渣余热，经过喷水冷却后，在热胀冷缩和游离氧化钙水解膨胀作用下，促使钢渣破裂、自解粉化。具体是先将渣泼入渣池，打水冷却至表面发黑且无蒸汽冒出，再泼下一罐渣直至渣池灌满，然后盖上焖渣盖集中打水，再焖渣处理，让钢渣自然粉化，然后进行磁选处理。该工艺是20世纪70年代引进国外生产线后发展的钢渣处理工艺，其占地面积大，设备投资和人员投入较多，不仅污染了环境，还浪费资源。
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有一定高度差的高速旋转的粒化轮上，因机械作用将熔渣破碎、粒化，被粒化的熔渣在空间经喷水冷却后，渣水一同落入脱水转鼓。其优点是排渣随度快，环境污染少。其缺点是钢渣处理率低（一般在15%～50%之间），只能处理流动性好的钢渣，设备磨损较严重，钢渣胶凝性能变差时影响其利用。1.6 钢渣焖渣法处理工艺
我国传统焖渣工艺是将高温液态钢渣倾倒在炼钢渣场地坪上冷却至650℃以下的固态钢渣，然后倾倒至焖渣炉中，喷水冷却。此工艺不能满足该厂210区域现场就地处理要求，不能改善渣场环境，不能解决钢渣在装车、卸车时的扬尘问题，而且焖渣炉不能承受高温液态钢渣，焖渣炉维护量大，几乎每隔3个月就维护一次。
3 与传统焖渣工艺的对比
与传统焖渣工艺相比，高效裂解法清洁处理液态钢渣技术具有如下特点：（1）可以将转炉出来的高温液态钢渣直接倒入焖渣炉内，减少钢渣倒运次数，减少扬尘的污染，而且高温液态钢渣倾倒时几乎不产生扬尘；（2）焖渣处理时间时间短、效果好。充分利用1000℃以上的高温钢渣与水产生大量高温饱和蒸汽，与钢渣中游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分进行消解反应。与传统低温焖渣相比，此工艺可缩短2～3小时焖渣时间，而比钢渣粒度更小、更均匀；（3）焖渣炉维护量少。传统焖渣炉采用钢板或铸铁板，不能承受高温炉渣的冷热冲击，几乎3个月就必须大修维护一次，使用寿命短，高效裂解法清洁处理液态钢渣技术采用钢坯内衬，钢坯与混凝土之间采用空气隔热技术，有效地保护混凝土，提高了焖渣炉的寿命。
2 创新转炉渣处理工艺的提出
该公司设计部门自主研发的高效裂解法清洁处理液态钢渣技术，其原理是将转炉固/液态高温钢渣倒入热焖炉中，盖上焖渣盖密封，由焖渣盖的喷嘴均匀喷雾，利用钢渣余热产生0.2～0.3kPa的过饱和蒸汽，蒸汽保持8～12h，钢渣中游离MgO（f-MgO）和游离CaO（f-CaO）遇蒸汽后形成氢氧化钙（体积膨胀98%）和氢氧化镁（体积膨胀148%），膨胀力使钢渣开裂、粉化并促进渣与钢的分离。通过热焖装置处理后的钢渣，金属回收率大于98%，尾渣稳定性良好，可实现100%利用。其具有如下特点：（1）钢渣粉化率在80.2%以上，钢渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，省去了钢渣热泼工艺的多级破碎设备；（2）渣钢分离效果好，大粒级的渣钢铁品位高，金属回收率高，尾渣中金属含量小于1%，减少金属资源的浪费；（3）与其他工艺相比，钢渣热焖处理可使尾渣中游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分进行消解反应，可提高钢渣的稳定性，并可减少钢渣破碎加工量，并减少设备磨损；（4）焖渣处理后的钢渣含水5%～8%，在装车、运输、卸车过程中不会发生扬尘现象，对环境的治理起到很好的效果。
4 结语
通过采用高效裂解法清洁处理液态钢渣技术，钢渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，渣钢分离效果明显，金属回收比例高，而且与传统焖渣工艺相比，可缩短2～3小时焖渣时间，钢渣粒度更小、更均匀、更稳定，还可以提高焖渣炉的使用寿命，对环境治理有良好的效果。
参考文献
[1] 赵 俊学，李小明，唐雯聃，施瑞盟．钢渣综合利用技
术及进展分析[J]．鞍钢技术，2013，（3）．[2] 杜 传明．转炉钢渣资源利用的新方法[J]．山东冶金，
2012，（34）．
[3] 张 海宝，万太林，于放．钢渣处理与利用的工艺方法
[J]．黑龙江环境通报，1999，23（2）．
作者简介：宋锐（1977—），男，山东聊城人，山东钢铁股份有限公司济南分公司工程师，研究方向：计划管理。
（责任编辑：秦逊玉）
遗失声明
我社记者吕泽昊的记者证（记者证号：K[1**********]002）于2014年12月27日不慎丢失，予以作废。
特此声明。
《中国高新技术企业》期刊社
2015年1月1日
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2015年第01期（总第316期）
NO.01.2015
( CumulativetyNO.316 )
钢渣处理工艺的优化与应用
宋 锐
（山东钢铁股份有限公司济南分公司，山东 济南 250101）
摘要：为解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，文章结合生产实际对比分析了国内现有的钢渣处理工艺特点，提出了高效裂解法清洁处理液态钢渣技术。与传统焖渣工艺相比，可缩短2～3小时焖渣时间，钢渣粒度更小、更均匀、更稳定，还可以提高焖渣炉的使用寿命，对环境治理有良好的效果。关键词：钢渣处理工艺；转炉；高效裂解法；焖渣炉；环境治理 文献标识码：A
中图分类号：X757 文章编号：1009-2374（2015）01-0052-02 DOI ：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0026
转炉钢渣是炼钢工艺流程的衍生物，其虽无毒，但会造成渣满为患，污染环境，造成资源浪费。国外工业发达国家在20世纪初就关注钢渣的利用价值，美国、日本、德国等国家钢渣利用率都在95%以上，其中厂内循环在20%以上。我国钢渣综合利用率不到20%，与工业发达国家相比有很大的差距。
某公司宽厚板厂有一座KR铁水预处理，一座210t氧气顶底复吹转炉（配有副枪系统和自动化炼钢静动态模型），一台双工位LF精炼炉，一台双工位RH精炼炉，一台达涅利立弯式连铸机，主要品种为管线钢、高强钢、高强耐磨钢、低合金-结构钢、船板、容器钢、锅炉钢等。按年生产炉数7200炉，每炉产生转炉钢渣25吨计算，年产钢渣量18万吨。
该公司炉料厂已建成三条钢渣微粉生产线，年处理钢渣能力100万吨以上。生产微粉对钢渣有特殊的要求，必须解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，因此必须对转炉渣处理工艺进行优化和创新控制，满足钢渣微粉生产需求。
1.2 钢渣水淬处理工艺
钢渣水淬是20世纪70年代为获得小粒度钢渣返回烧结工序而加以研究的工艺。借助多排、多孔、多功能的水喷嘴形成紊流的自由喷射，借助水的压力将高温液体抛流熔渣，在瞬间内击散、粒化、冷凝成小固体颗粒钢渣的过程。水淬的优点是排渣迅速，有利于发挥炼钢转炉等设备的潜力，减轻了人工清渣的繁重工序，人工费用降低。缺点是水淬时产生大量的蒸汽，不利于工作环境和工人的操作，还存在潜在的爆炸危险，同时造成水污染，增加排污费用。1.3 钢渣风淬处理工艺
风淬法是渣罐接取熔渣后，运到风淬装置处，倾翻渣罐，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴喷出的空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并捕集渣粒。经过风淬而成微粒的转炉渣可做建筑材料；由锅炉产生的中温蒸汽可用于干燥氧化铁皮。风淬法比水淬法在工艺技术上有所进步，供水系统进行了简化，系统基建投资相对要少，蒸汽资源得到了回收利用，成本费用低。该工艺的缺点是噪音大，环境污染严重。1.4 钢渣滚筒处理工艺
钢渣滚筒法是将熔渣倒入高速旋转的滚筒中，通过滚筒装置的这种转动和内部水口对熔渣进行的喷水，并采用钢球转动碾压方式，使钢渣在多种介质的冷却和机械力作用下急速固化、冷却破碎。该工艺的优点是钢渣粒度主要在8mm以下，易磨性好，硫和磷含量相对较少，可以直接返回冶金流程利用，且排渣速度快，占地面积少，对环境污染少。缺点是工艺设备复杂，故障率高，投资大，钢渣活性度低。1.5 钢渣粒化轮法处理工艺
钢渣粒化轮法是将熔融的钢渣沿渣沟流嘴落到与之
1 国内钢渣处理现状
国内钢铁企业通过引进国外工艺或设备及自主研发，目前处理钢渣的现状主要有以下六种：1.1 钢渣热泼处理工艺
钢渣热泼是利用钢渣余热，经过喷水冷却后，在热胀冷缩和游离氧化钙水解膨胀作用下，促使钢渣破裂、自解粉化。具体是先将渣泼入渣池，打水冷却至表面发黑且无蒸汽冒出，再泼下一罐渣直至渣池灌满，然后盖上焖渣盖集中打水，再焖渣处理，让钢渣自然粉化，然后进行磁选处理。该工艺是20世纪70年代引进国外生产线后发展的钢渣处理工艺，其占地面积大，设备投资和人员投入较多，不仅污染了环境，还浪费资源。
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有一定高度差的高速旋转的粒化轮上，因机械作用将熔渣破碎、粒化，被粒化的熔渣在空间经喷水冷却后，渣水一同落入脱水转鼓。其优点是排渣随度快，环境污染少。其缺点是钢渣处理率低（一般在15%～50%之间），只能处理流动性好的钢渣，设备磨损较严重，钢渣胶凝性能变差时影响其利用。1.6 钢渣焖渣法处理工艺
我国传统焖渣工艺是将高温液态钢渣倾倒在炼钢渣场地坪上冷却至650℃以下的固态钢渣，然后倾倒至焖渣炉中，喷水冷却。此工艺不能满足该厂210区域现场就地处理要求，不能改善渣场环境，不能解决钢渣在装车、卸车时的扬尘问题，而且焖渣炉不能承受高温液态钢渣，焖渣炉维护量大，几乎每隔3个月就维护一次。
3 与传统焖渣工艺的对比
与传统焖渣工艺相比，高效裂解法清洁处理液态钢渣技术具有如下特点：（1）可以将转炉出来的高温液态钢渣直接倒入焖渣炉内，减少钢渣倒运次数，减少扬尘的污染，而且高温液态钢渣倾倒时几乎不产生扬尘；（2）焖渣处理时间时间短、效果好。充分利用1000℃以上的高温钢渣与水产生大量高温饱和蒸汽，与钢渣中游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分进行消解反应。与传统低温焖渣相比，此工艺可缩短2～3小时焖渣时间，而比钢渣粒度更小、更均匀；（3）焖渣炉维护量少。传统焖渣炉采用钢板或铸铁板，不能承受高温炉渣的冷热冲击，几乎3个月就必须大修维护一次，使用寿命短，高效裂解法清洁处理液态钢渣技术采用钢坯内衬，钢坯与混凝土之间采用空气隔热技术，有效地保护混凝土，提高了焖渣炉的寿命。
2 创新转炉渣处理工艺的提出
该公司设计部门自主研发的高效裂解法清洁处理液态钢渣技术，其原理是将转炉固/液态高温钢渣倒入热焖炉中，盖上焖渣盖密封，由焖渣盖的喷嘴均匀喷雾，利用钢渣余热产生0.2～0.3kPa的过饱和蒸汽，蒸汽保持8～12h，钢渣中游离MgO（f-MgO）和游离CaO（f-CaO）遇蒸汽后形成氢氧化钙（体积膨胀98%）和氢氧化镁（体积膨胀148%），膨胀力使钢渣开裂、粉化并促进渣与钢的分离。通过热焖装置处理后的钢渣，金属回收率大于98%，尾渣稳定性良好，可实现100%利用。其具有如下特点：（1）钢渣粉化率在80.2%以上，钢渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，省去了钢渣热泼工艺的多级破碎设备；（2）渣钢分离效果好，大粒级的渣钢铁品位高，金属回收率高，尾渣中金属含量小于1%，减少金属资源的浪费；（3）与其他工艺相比，钢渣热焖处理可使尾渣中游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分进行消解反应，可提高钢渣的稳定性，并可减少钢渣破碎加工量，并减少设备磨损；（4）焖渣处理后的钢渣含水5%～8%，在装车、运输、卸车过程中不会发生扬尘现象，对环境的治理起到很好的效果。
4 结语
通过采用高效裂解法清洁处理液态钢渣技术，钢渣粉化至0.3mm的比率占50%～80%，渣钢分离效果明显，金属回收比例高，而且与传统焖渣工艺相比，可缩短2～3小时焖渣时间，钢渣粒度更小、更均匀、更稳定，还可以提高焖渣炉的使用寿命，对环境治理有良好的效果。
参考文献
[1] 赵 俊学，李小明，唐雯聃，施瑞盟．钢渣综合利用技
术及进展分析[J]．鞍钢技术，2013，（3）．[2] 杜 传明．转炉钢渣资源利用的新方法[J]．山东冶金，
2012，（34）．
[3] 张 海宝，万太林，于放．钢渣处理与利用的工艺方法
[J]．黑龙江环境通报，1999，23（2）．
作者简介：宋锐（1977—），男，山东聊城人，山东钢铁股份有限公司济南分公司工程师，研究方向：计划管理。
（责任编辑：秦逊玉）
遗失声明
我社记者吕泽昊的记者证（记者证号：K[1**********]002）于2014年12月27日不慎丢失，予以作废。
特此声明。
《中国高新技术企业》期刊社
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