鋼渣熱悶處理工藝詳解

1、鋼渣熱悶處理技術(shù)一、概述鋼渣由轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生，噸鋼產(chǎn)渣量約200kg,鋼渣的組成來源于鐵水與廢鋼中所含鋁、硅、錳等元素氧化 后形成的氧化物；金屬料帶入的泥沙；加入的造渣劑，如石灰、螢石等；作為氧化物或冷卻劑使用的鐵礦 石、燒結(jié)礦、氧化鐵皮等；侵蝕下來的煉鋼爐爐襯材料，脫氧用合金的脫氫產(chǎn)物和熔渣的脫硫產(chǎn)物等。我 國的鋼鐵企業(yè)每年產(chǎn)生大量的鋼渣，很多采用棄渣法處理，這不僅占用土地資源，污染環(huán)境，同時(shí)也因堆 渣、運(yùn)渣等問題，影響煉鋼的正常生產(chǎn)。我公司根據(jù)多年的實(shí)踐，以最大限度實(shí)現(xiàn)鋼渣循環(huán)利用為目的，總結(jié)出鋼渣資源化深加工線，它的基 本設(shè)備構(gòu)成有：破碎機(jī)、輥壓機(jī)、振動(dòng)篩、磁選機(jī)、皮帶機(jī)等設(shè)備構(gòu)成，最終產(chǎn)品為

2、一定粒徑的鋼渣和渣 鋼。根據(jù)不同的需求可作為爐料、冶煉溶劑、干混砂漿，鋼渣水泥的原料等。二、鋼渣性質(zhì)鋼渣性質(zhì)因不同的鋼廠及冶煉方法而有區(qū)別。（1）鋼渣主要化學(xué)成分（見下表）成分SiO2MnOAlOCaOMgOFeOFeOPO含量11.7-153.1-42 3 1-1.649-533.1-1011-172 J 6.982 5 1.72（2）、鋼渣主要物化性質(zhì)密 度：3.2-3.6g/cm3容重：80目標(biāo)準(zhǔn)篩渣粉，1.74g/cm3易磨性：指數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)砂1，鋼渣為0.7活 性：高堿性鋼渣，C3S C2S含量65% 75%穩(wěn)定性：冷卻膨脹率約10%抗壓性：壓碎值為20.4%-27.5%。三、鋼渣處理工

3、藝總體描述鋼渣資源綜合利用工藝包括：預(yù)處理工藝和鋼渣加工工藝1、預(yù)處理工藝預(yù)處理的任務(wù)是把轉(zhuǎn)爐排出的熱熔渣處理成粒徑小于250mm的常溫塊渣，核心技術(shù)是熱悶工藝。其處 理方法是：熔融狀態(tài)的鋼渣被置于的渣盤中，用平車送到渣跨自然冷卻至300400C，待爐渣固化后用橋 式起重機(jī)翻出并裝入悶渣池（或熱悶罐），待悶渣池（罐）裝滿后，關(guān)閉池（罐）蓋水封閉勻熱，然后進(jìn)行 間歇噴水熱悶處理，通過調(diào)節(jié)水渣比，噴水強(qiáng)度、排氣量并控制排水，使悶渣池（罐）維持足夠的飽和蒸 汽和較高水浸溫度，從而達(dá)到滿意的處理效果，熱悶完畢后開蓋，用挖掘機(jī)挖出破碎后的鋼渣進(jìn)入鋼渣深 加工系統(tǒng)。2、鋼渣深加工工藝即破碎、篩分磁選系統(tǒng)，

4、處理工藝如圖渣鋼鋼渣深加工工藝流程框圖鋼渣經(jīng)格篩篩分，粒徑大于250mm的渣沱經(jīng)落錘破碎，磁盤除鐵后送陳化場(chǎng)堆放，小于250mm經(jīng)板式給 料機(jī)、皮帶機(jī)送去雙層振動(dòng)篩，篩上（粒徑大于80mm）進(jìn)入帶液壓保護(hù)顎式破碎機(jī)，皮帶機(jī)上安裝磁選機(jī)， 選出的渣鋼通過皮帶機(jī)送入渣鋼場(chǎng)。顎破出料和篩下料經(jīng)皮帶機(jī)送入下一級(jí)振動(dòng)篩，該皮帶機(jī)上安裝磁選 機(jī)，振動(dòng)篩篩上料（粒徑大于40mm）進(jìn)入下一級(jí)帶液壓保護(hù)顎式破碎機(jī)，破碎機(jī)出料和篩下料通過皮帶送 入輥壓機(jī)，該皮帶機(jī)上一樣有磁選機(jī)選出渣鋼。輥壓機(jī)出料經(jīng)雙層振動(dòng)篩分出三種產(chǎn)品，艮”3mm，3-10mm， 10mm以上。以上流程考慮了物料性質(zhì)。鋼渣是比較難破碎的，為減輕

5、破碎機(jī)負(fù)荷，在其前設(shè)置振動(dòng)篩進(jìn)行分流， 同時(shí)可合理設(shè)置磁選機(jī)，進(jìn)行充分磁選，獲得渣鋼，渣鋼可直接進(jìn)行冶煉。鋼渣的三種產(chǎn)品可做如下應(yīng)用，-3mm可做干混砂漿原料，也可直接進(jìn)燒結(jié)廠，3-10mm可作為轉(zhuǎn)爐溶劑， 10mm （ 10-40mm）以上物料可用作建筑骨料。注：該工藝隨用戶對(duì)最終產(chǎn)品的要求不同而不同，其設(shè)備選擇、布置會(huì)有區(qū)別。3、我公司在鋼渣綜合利用上的優(yōu)勢(shì)（1）該工藝中的主要設(shè)備我公司都有獨(dú)到的技術(shù)，巳在國內(nèi)大鋼廠內(nèi)得到應(yīng)用。（2）我公司有成套成功運(yùn)行的工藝工程設(shè)計(jì)案例。（3）其中熱悶池（熱悶罐）的設(shè)計(jì)是該技術(shù)中的核心，對(duì)熱悶池（罐）的結(jié)構(gòu)以及其施工方法，我們 擁有自己的經(jīng)驗(yàn)，可有效提高

6、其抗沖擊變形和較大的熱變形。熱悶車間鋼渣加工生產(chǎn)線（遠(yuǎn)景）流動(dòng)性品位廢鋼罐式熱悶冶金鋼渣處理更新時(shí)間：08-10-7 15:50基本原理以鋼鐵企業(yè)排放的冶金固體廢渣為處理對(duì)象，經(jīng)專用鋼渣處理裝置，利用其所含余熱， 采用適當(dāng)?shù)呐渌に嚕a(chǎn)生微壓蒸氣，使大塊鋼渣在熱悶罐內(nèi)粉化自解，然后磁選出可回收 金屬，同時(shí)在自動(dòng)流水線上將粉化鋼渣分級(jí)成不同組距粒徑規(guī)格，本鋼渣處理設(shè)備裝置及技 術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)。技術(shù)關(guān)健熱悶罐及噴淋裝置，粉化鋼渣的配水工藝技術(shù)及自動(dòng)金屬磁選和篩分流水線。典型規(guī)模冶金固體廢渣處理后利用率100%，產(chǎn)品鋼渣中殘余金屬含量1.5%，產(chǎn)品鋼渣壓碎值 波動(dòng)區(qū)間11.42307%，GB道路標(biāo)準(zhǔn)2

7、5%，游離氧化鈣5%。環(huán)境效益分析本鋼渣處理技術(shù)可以大規(guī)模、高效率地處理冶金固體渣，削除因鋼渣自然堆放而產(chǎn)生的 揚(yáng)塵污染和河道水源污染，變廢為寶，使鋼渣成為有效的再生資源。本處理工藝安全可靠， 避免了處理過程中的二次污染。工程應(yīng)用分析1、上鋼五廠轉(zhuǎn)爐鋼渣生產(chǎn)線采用罐式熱悶工藝建成轉(zhuǎn)爐鋼渣處理生產(chǎn)線已投入生產(chǎn)二 年，為鋼渣處理技術(shù)提供了一條新的途徑，這條以罐式熱悶工藝為特點(diǎn)的鋼渣處理生產(chǎn)線屬 國內(nèi)首創(chuàng)，經(jīng)冶金部情報(bào)標(biāo)準(zhǔn)研究所檢索，國際上尚未發(fā)現(xiàn)同類生產(chǎn)線。2、該生產(chǎn)線工藝技術(shù)可靠，其特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單、能耗低、操作安全、投資回收期限 短、無二次污染，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。3、處理后鋼渣粉化效果好，金

8、屬回收率較高、分級(jí)清楚，渣產(chǎn)品的性能基本穩(wěn)定，已 在建材、市政及地基基礎(chǔ)處理工程等領(lǐng)域得到應(yīng)用，具有較高的綜合利用價(jià)值。4、生產(chǎn)實(shí)踐證明，該生產(chǎn)線有效地解決了排渣問題，可以適應(yīng)于同類鋼廠的生產(chǎn)要求， 并具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益，有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。轉(zhuǎn)爐鋼渣處理中能源利用的探索與研究摘要：熔融轉(zhuǎn)爐鋼渣含有大量熱能，如何有效的回收是鋼鐵企業(yè)面臨的重大課 題。本文通過對(duì)熔渣熱能利用戰(zhàn)略意義的探討，介紹熱悶工藝和閃蒸發(fā)電技術(shù)， 提出利用液壓推拉桿熱悶法回收熔融鋼渣中顯熱的構(gòu)想，并闡述轉(zhuǎn)爐熔渣在熱 能回收過程中存在的問題和技術(shù)的可行性，從社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益 等角度說明轉(zhuǎn)爐鋼渣能源利

9、用的重要性。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐鋼渣能源利用Exploration and Research about Energy Use of Processing BOF Slag英文署名Slag Development Company of Anshan Iron &Steel Group Co.Abstract： Molten BOF slag contains large amounts of heat, how to effectively recycling is a major issue facing the steel industry. This article through to the

10、 slag heat energy use strategic senses discussion, introduced the hot stuffy craft and the flash vaporization power technology, Proposes using the hydraulic pressure push-pull rod hot stuffy method recycling fusing steel slag in the manifested heat conception , and elaborated the BOF slag the questi

11、on which and the technical feasibility exists in the heat energy recycling process, from social efficiency, economic efficiency and environmental protection benefit explanation BOF steel slag energy use necessity.Keyword： BOF slag Energy use刖言轉(zhuǎn)爐鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，轉(zhuǎn)爐鋼渣的產(chǎn)生釋放大量的熱能。大 部分鋼渣處理方法都是將熱態(tài)鋼渣進(jìn)行冷卻后進(jìn)行破

12、碎-篩分-磁選加工，提取金 屬后再加以利用。而熔融鋼渣從1600C冷卻到常溫，鋼渣中含有豐富熱能都被 浪費(fèi)，在冷卻過程中浪費(fèi)大量的水，通過自然冷卻的方法處理鋼渣則需要大量的 占地并造成對(duì)周圍環(huán)境的污染。如能利用熔渣中的顯熱不但能減少污染，且節(jié)約 資源巨大，如何利用鋼渣顯熱成為需要攻克的一個(gè)難題。1鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義10億噸全球約4 %-5 %的二氧化碳來自鋼鐵業(yè)，減少傳統(tǒng)燃料式能源利用新 型環(huán)保能源將成為未來鋼鐵業(yè)能源發(fā)展的方向，每燃燒一噸煤1.2節(jié)能效益分析國家大力提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建資源節(jié)約型、清潔型企業(yè)，熔渣熱能是典型的清 潔節(jié)約型能源。據(jù)測(cè)算，2008年鋼鐵企業(yè)電力總消耗為2153億千

13、瓦時(shí)，其中 鋼廠自發(fā)電比例約占總用電量的28%,外購電量約占72%,即1550億千瓦時(shí)， 隨著電價(jià)的不斷升高，鋼鐵業(yè)的電力成本不斷加大，積極利用二次能源發(fā)電，擴(kuò) 大自發(fā)電量成為節(jié)約能源和降低成本的最有效措施。如果將2009年全國鋼渣熱 能100%回收用于發(fā)電，可發(fā)電440億千瓦時(shí)，接近全國年發(fā)電總量的1/70， 相當(dāng)于3個(gè)葛洲壩水電站發(fā)電量，相當(dāng)于22個(gè)中等火力發(fā)電站的發(fā)電量，既減 少鋼鐵企業(yè)外購電量，又節(jié)約能源，同時(shí)大大降低企業(yè)成本。熔渣余熱除用于發(fā) 電外，還可以用于余熱鍋爐的供熱、供水、供氣等領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)清潔能源的循 環(huán)利用。1.3經(jīng)濟(jì)效益分析煉鋼產(chǎn)生的熔融態(tài)鋼渣在1600C左右，含有大

14、量熱能。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，每千 克鋼渣含有熱量2000KJ (1600C)。如全部回收，09年鞍鋼產(chǎn)生的300萬噸 鋼渣所蘊(yùn)含的總熱量超過6X1012KJ。單從降低煤耗一點(diǎn)即可為企業(yè)每年節(jié)省上 億元。而1014KJ，相當(dāng)于節(jié)省約350萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，省煤效益超到28億元，如熱 量全部回收用于發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益超過200多億元。鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義主要體現(xiàn)在既節(jié)能減排，減少了能源的浪費(fèi)，且在 環(huán)境保護(hù)等方面有著重大綜合效益，高品質(zhì)、高效的回收轉(zhuǎn)爐熔渣顯熱也將成為 鋼鐵企業(yè)降低綜合能耗的重要手段，給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低碳 經(jīng)濟(jì)。2鋼渣能源利用的可行性2.1熱悶工藝熱悶法是近些年興起的一種先進(jìn)的鋼

15、渣預(yù)處理工藝，它利用熔融鋼渣余熱使 水汽化，從而達(dá)到快速膨脹自解的過程，熱悶后鋼渣中f-CaO和f-MgO狀態(tài)發(fā) 生根本變化，使f-CaO和f-MgO由有害物質(zhì)變成有用物質(zhì)，變害為利的同時(shí)使 鋼渣應(yīng)用的穩(wěn)定性得到保證。熱悶工藝的原理是利用鋼渣余熱使水迅速汽化，產(chǎn) 生飽和蒸汽，飽和蒸汽與鋼渣中CaO、MgO以及游離態(tài)CaO、MgO迅速發(fā)生 反應(yīng)，在這個(gè)過程中產(chǎn)生化學(xué)應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力，在這些力的作用下，鋼 渣發(fā)生迅速自膨現(xiàn)象。主要反應(yīng)方程式：CaO+H2O=CaOH2MgO+H2O=MgOH2 f-CaO+H2O=CaOH2 f-MgO+H2O=MgOH2 2.2閃蒸發(fā)電技術(shù) 閃蒸是指水的一

16、種相變過程，即在一定壓力和溫度下的未飽和水，當(dāng)壓力下 降至某溫度下的飽和壓力時(shí)，就會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)而開始汽化，并且隨著壓力的下降， 其汽化程度不斷提高。閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)是在常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)的主機(jī)以外增設(shè) 閃蒸和閃蒸型除氧器，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行帶負(fù)荷后，從省煤器集箱中抽取達(dá)到參數(shù) 要求的一部分熱水引入閃蒸器，熱水在閃蒸器內(nèi)迅速擴(kuò)容降壓后閃蒸分離出低壓 飽和蒸汽和低壓飽和熱水。分離出的低壓飽和蒸汽和余熱鍋爐的主過熱蒸汽分別 進(jìn)入多進(jìn)汽汽輪機(jī)的低壓氣缸和高壓氣缸做功發(fā)電，而分離出的低壓飽和水進(jìn)入 除氧器作為除氧熱源進(jìn)行充分利用。充分利用余熱發(fā)電緩解電力資源的緊張，利 用回收的余熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)火力發(fā)電燃煤所產(chǎn)生的

17、熱量不但減少燃煤對(duì)環(huán)境的污染， 同時(shí)大大增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。熱悶法是通過打水將熱悶裝置內(nèi)的高溫熔渣冷卻的過程，閃蒸技術(shù)是利用高 溫蒸汽、熱水帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，即熱能一動(dòng)能一電能的過程，將1600C的熔渣 通過噴淋降溫至200C以下，其本身是一種熱能浪費(fèi)過程，而閃蒸發(fā)電技術(shù)恰恰 能夠利用熔渣降溫的熱能，將鋼渣熱悶技術(shù)和閃蒸發(fā)電技術(shù)有效結(jié)合不但能夠解 決熱能的浪費(fèi)，也減少熱悶噴淋打水過程中大量水資源的浪費(fèi)，鋼渣熱能用于發(fā) 電是鋼渣顯熱回收的一種新途徑。3熱悶法顯熱回收構(gòu)想熱悶顯熱回收總體上可以分為兩個(gè)過程，第一個(gè)過程是以余熱水的方式回 收，另一個(gè)回收過程是對(duì)蒸汽的回收?；厥诊@熱除用于發(fā)電外，還可用于

18、工業(yè)余 熱鍋爐和民用的供暖、供熱等。熱悶法顯熱回收工藝流程圖見圖1。將熔融鋼渣從渣罐倒入熱悶裝置中，啟動(dòng)悶渣池壁和液壓推拉桿中水循環(huán)系 統(tǒng)，使水注入其中并保持動(dòng)態(tài)循環(huán)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)推動(dòng)液壓推拉桿（圖2）向上 運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液壓推拉桿均勻而有效的分布在悶渣池中并充分接觸熔融鋼渣，推拉 桿和悶渣池壁中的水循環(huán)系統(tǒng)充分吸收熱能并將其輸送出去，將回收的余熱水通 入發(fā)電裝置內(nèi)進(jìn)行發(fā)電，待悶渣池內(nèi)鋼渣溫度達(dá)到熱悶要求時(shí)，打開水霧噴淋裝 置進(jìn)行熱悶，同時(shí)打開蒸汽回收裝置進(jìn)行蒸汽回收，同樣將回收的蒸汽也通入發(fā) 電裝置，待悶渣結(jié)束后，關(guān)閉蒸汽回收裝置，使液壓推拉桿向下運(yùn)動(dòng)至悶渣池底， 停止所有水循環(huán)系統(tǒng)，打開熱悶蓋，將鋼渣清出。熱悶顯熱裝置俯視圖見圖3。4熱悶顯熱回收的問題和技術(shù)可行性4.1熱悶顯熱回收的問題硅酸鹽類爐渣有如下特點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)低，14001500C的液相階段約為0.10.3 W/mK ；粘度隨溫度降低急劇升高。雖然熔渣熱焓大，但是由于 其導(dǎo)熱率低，換熱慢，換熱介質(zhì)難以選擇，鋼渣中的熱含量隨著渣的溫度變化波 動(dòng)很大見圖4,其中液態(tài)階段溫度為1400C1600C，當(dāng)溫度進(jìn)一步下降，逐漸 喪失流動(dòng)性。圖4鋼渣熱含量隨溫度變化曲線4.2熱悶顯熱回收的技術(shù)可行性由于鋼渣導(dǎo)熱性差，粘度隨溫度降低急劇升高，鋼渣冷卻成坨后中心熱量不 易回收，導(dǎo)致顯熱回收效率低，液壓推拉桿法采用均勻分布的