煉鋼爐渣的處理及資源化利用

2007年6月鋼鐵研究總院冶金工藝所有限資源循環(huán)利用煉鋼爐渣的處理及其

資源化再利用綜述

一、國(guó)內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)形式

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形勢(shì)下，鋼鐵工業(yè)也呈現(xiàn)出跳躍式發(fā)展的態(tài)勢(shì)，鋼產(chǎn)量近年來(lái)不斷提高。據(jù)國(guó)際鋼聯(lián)（IISI）最新統(tǒng)計(jì)顯示：2005年中國(guó)粗鋼產(chǎn)生量達(dá)3.48億噸，占世界粗鋼市場(chǎng)份額的30.9%；另?yè)?jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)2007年發(fā)布的第一次行業(yè)信息：2006年生產(chǎn)粗鋼41878.2萬(wàn)噸,比上年增加6533.25萬(wàn)噸，增長(zhǎng)18.48%，占全球粗鋼產(chǎn)量的33.79%。作為煉鋼工藝流程衍生物的鋼渣也隨著鋼產(chǎn)量的提高而遞增。另?yè)?jù)資料顯示：2004年我國(guó)鋼渣的產(chǎn)生量為3819萬(wàn)ｔ，鋼渣利用率僅為10%左右；照此推算距離鋼鐵企業(yè)固體廢棄物“零”排放的目標(biāo)尚遠(yuǎn)。

綜述

二、國(guó)內(nèi)外鋼渣常見(jiàn)處理方式及綜合利用現(xiàn)狀

鋼渣是一種很好的“二次資源”，鋼渣的利用開(kāi)發(fā)是各國(guó)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)很重要的內(nèi)容。

處理方法：目前國(guó)內(nèi)外鋼渣資源化處理工藝由于煉鋼設(shè)備、工藝、造渣制度、鋼渣物化性能的多樣性及其利用上的多種途徑呈現(xiàn)多樣化。常見(jiàn)的有冷棄法、悶渣法、熱潑法、盤(pán)潑法、水淬法、滾筒法、風(fēng)淬法、?；喎ā⒙短煺羝戒撛惢凹訅赫羝戒撛惢?。

三、鋼渣的用途：

1、作冶金原料（燒結(jié)熔劑、高爐或化鐵爐熔劑、煉鋼返回渣、回收廢鋼鐵）

2、作鋼渣水泥，用鋼渣水泥和鋼渣粉制成混凝土制品

3、鋼渣用于道路工程：鋼渣用于瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面、二灰鋼渣道路基層，甚至鋼渣樁基，港灣工程用材料（壓實(shí)砂樁材料）。綜述日本環(huán)保專(zhuān)家介紹的鋼渣處理新技術(shù)根據(jù)合作項(xiàng)目安排“在中國(guó)“普及資源循環(huán)利用技術(shù)”，并于2004年7月至2006年8月日方開(kāi)始派短期專(zhuān)家到中國(guó)的鋼鐵研究院、首都鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司、本溪鋼鐵公司、石家莊鋼鐵公司、通化鋼鐵公司等多家鋼鐵企業(yè)，以技術(shù)講座的形式介紹日本國(guó)的“鋼渣處理及其資源化利用”技術(shù)：

1.鋼渣的露天蒸汽式鋼渣陳化及加壓蒸汽式鋼渣陳化技術(shù)

2.先進(jìn)的高磁通磁選機(jī)，對(duì)中等品位產(chǎn)物進(jìn)行加工以制成高品位產(chǎn)物的精制設(shè)備。日本露天式蒸汽陳化處理鋼渣原理蒸汽溫度計(jì)保溫覆蓋混泥土墻煉鋼爐渣蒸氣管蒸汽氣流日本露天蒸汽式鋼渣陳化處理設(shè)備陳化處理原理

f-CaO與水作用體積膨脹3~6%

鋼渣陳化處理的比較：陳化方式處理時(shí)間

自然陳化

2年熱水浸陳化1星期露天式蒸汽陳化48小時(shí)加壓式蒸汽陳化（0.6MPa）

2小時(shí)日本住友和歌山的SKAP設(shè)備照片料倉(cāng)壓力罐臺(tái)車(chē)操作室國(guó)內(nèi)鋼渣的來(lái)源分析鐵水預(yù)處理渣（約占煉鋼廠鋼渣量的3%)轉(zhuǎn)爐吹煉渣（約占煉鋼廠鋼渣量的89%)按流動(dòng)性和溫度分類(lèi)：高溫液態(tài)渣（約70%以上）高溫半液態(tài)渣（具有一定流動(dòng)性）高溫固態(tài)渣（無(wú)流動(dòng)性）噴濺落地渣精煉及鑄余渣（占煉鋼廠鋼渣量的8%)鋼渣的特性分析鐵水預(yù)處理渣（約占3％）：渣中S、Fe含量高，流動(dòng)狀態(tài)差，粉塵高；轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程渣（約占總渣量的90％）：

fCaO含量高；全鐵含量高達(dá)20%～25%之間，金屬鐵達(dá)3%～5%之間；鋼渣流動(dòng)性差異較大：60％左右的鋼渣流動(dòng)狀態(tài)好；23％左右鋼渣流動(dòng)性差；2％左右鋼渣為高溫固態(tài)渣；3％左右噴濺落地渣；渣的水化硬度特性好；精煉及連鑄鑄余渣（約占8％）：硫磷含量低；fCaO含量高；流動(dòng)狀態(tài)差；鐵及鐵的氧化物含量偏低；國(guó)內(nèi)外鋼渣處理工藝比較

處理方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

應(yīng)用廠家熱悶法

工藝簡(jiǎn)單，適于處理高堿度鋼渣、鋼渣活性較高、安定性較好，并能處理固態(tài)渣粒度不均勻、后續(xù)破碎加工量大、處理周期長(zhǎng)鞍鋼、首鋼、漣鋼、寶鋼熱潑法排渣速度快，冷卻時(shí)間短、便于機(jī)械化生產(chǎn)，處理能力大；鋼渣活性較高、生產(chǎn)率高設(shè)備損耗大，占地面積大，破碎加工粉塵大，蒸汽量大，車(chē)間環(huán)境較差；鋼渣加工量大。對(duì)環(huán)境和節(jié)能兩方面都不利。鋼渣安定性差唐鋼、武鋼二煉鋼等盤(pán)潑法快速冷卻、占地少、處理量大、粉塵少、鋼渣活性較高渣盤(pán)易變形、工藝復(fù)雜、運(yùn)行和投資費(fèi)用大。鋼渣安定性差新日鐵、寶鋼水淬法排渣快、流程簡(jiǎn)單、占地少、投資少，處理后鋼渣粒度小(5ｍｍ左右)，性能穩(wěn)定熔渣水淬時(shí)操作不當(dāng)，易發(fā)生爆炸，鋼渣粒度均勻性差。只能處理液渣濟(jì)鋼、齊齊哈爾車(chē)輛廠、美國(guó)伯利恒鋼鐵公司滾筒法

排渣快、占地面積較小，污染小，渣粒性能穩(wěn)定鋼渣粒度大，不均勻(>9.5ｍｍ達(dá)18%)，活性差，設(shè)備較復(fù)雜，且故障率高，投資大。只能處理液態(tài)渣寶鋼二煉鋼國(guó)內(nèi)外鋼渣處理工藝比較（續(xù)）處理方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

應(yīng)用廠家風(fēng)淬法安全高效，排渣快、工藝成熟，占地面積較小。污染小，渣粒性能穩(wěn)定，粒度均勻且光滑(>5ｍｍ沒(méi)有)，投資少只能處理液態(tài)渣（一般能夠風(fēng)碎處理的鋼渣不超過(guò)總鋼渣的50％）、噪聲大日本鋼管公司福山廠、臺(tái)灣中鋼集團(tuán)、重鋼?；喎?/p>

排渣快、是處理量大，速度快，效率高，成品渣顆粒直徑小，粒度均勻，f-CaO含量低可以直接應(yīng)用；設(shè)備占地小，投資低渣鋼分離不好，只能處理液態(tài)渣和半液態(tài)渣本鋼、柳鋼、沙鋼等陳化處理法鋼渣陳化工藝通常作為鋼渣處理的后續(xù)工藝，用來(lái)提高鋼渣的穩(wěn)定性，消解其中的f-CaO和MgO，有利于鋼渣的綜合利用。需要額外的熱能設(shè)備復(fù)雜日本國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)燜渣處理工藝設(shè)備鋼渣的悶渣處理工藝及特點(diǎn)鋼渣的熱燜處理工藝（目前使用此處理方法的企業(yè)：漣源鋼廠、北臺(tái)鋼廠、太鋼（新建）等）優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境污染少部分回收熱能鋼渣處理后，渣鋼分離好，可提高廢鋼回收率f－CaO經(jīng)過(guò)消解，鋼渣的穩(wěn)定性得到改善，有利于鋼渣的綜合利用。缺點(diǎn)鋼渣需要預(yù)處理（鋼渣降溫到700℃以?xún)?nèi)，不能有液態(tài)渣存在）輪淬式鋼渣?；に囋O(shè)備

本溪鋼鐵鋼鐵集團(tuán)煉鋼廠的液態(tài)鋼渣輪淬?；幚硇鹿に?。輪淬式鋼渣?；緟?shù)

水淬率≥85%噸渣耗新水（噸水/噸渣）0.4-0.5噸渣耗電（kwh/噸渣）1.5成品渣粒度（mm）≤10一次資源回收率≥85%系統(tǒng)設(shè)備占地面積（M2）≤500m2

渣處理環(huán)境無(wú)粉塵，環(huán)保渣處理周期（分鐘/爐）≤14分鐘渣處理過(guò)程排放物符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)渣處理系統(tǒng)自動(dòng)化程度高工人勞動(dòng)強(qiáng)度低國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)鋼渣處理工藝比較結(jié)論

1.從液態(tài)鋼渣流動(dòng)性的角度考慮：滾筒法、風(fēng)淬法、水淬法和?；喎ㄖ荒芴幚砹鲃?dòng)性好的鋼渣；盤(pán)潑法、熱潑法和熱悶法可以處理流動(dòng)性差的渣；

2.從工藝繁雜程度、裝置投資角度考慮：風(fēng)淬法、熱悶法較簡(jiǎn)單，投資少、設(shè)備磨損??；

3.從節(jié)能和環(huán)境保護(hù)角度考慮：風(fēng)淬法、熱悶法、滾筒法、?；喎óa(chǎn)生的污染物在控制范圍內(nèi)，產(chǎn)生的蒸汽可以回收；

4.從處理后鋼渣粒度的大小考慮，風(fēng)淬法、粒化輪法處理后得到的鋼渣粒度小而且較為均勻；

5.從處理后鋼渣的安定性考慮，風(fēng)淬法和熱悶法處理后fCaO含量低。轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程渣處理流程

根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程渣的狀態(tài)采取“輪淬式鋼渣粒化工藝＋熱悶＋機(jī)械破碎”相結(jié)合的處理方式，液態(tài)渣半液態(tài)渣熱固態(tài)渣噴濺落地渣粒化熱悶機(jī)械破碎磁選鋼?；厥掌扑榻ㄖ嘣下坊牧辖饘賶簤K機(jī)“輪式?；珶釥F”鋼渣處理工藝特點(diǎn)液固態(tài)渣同時(shí)處理；滿(mǎn)足快節(jié)奏轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)需要；成品渣質(zhì)量好(粒度小于5mm占85%)；?；矢?可達(dá)80%以上)；粒鋼的提取率高(達(dá)98%)；節(jié)約資源，部分回收熱能；節(jié)電省水(用水量0.45～0.6t/t渣；1.5kwh/噸渣)處理時(shí)間短，效率高，減少鋼渣罐占用量；布置緊湊，占地面積少，環(huán)境污染小；基本實(shí)現(xiàn)煉鋼廠內(nèi)固體廢棄物零排放?！拜喆懔；珶釥F”鋼渣處理車(chē)間布置實(shí)例

（為武鋼做的方案）處理流程圖（武