浅谈莱钢转炉钢渣处理及综合利用

【摘 要】该文介绍了莱钢转炉钢渣热焖处理工艺及焖炉结构，转炉钢渣经破碎、磁选、水洗球磨深加工回收含铁物料后，尾渣用于钢铁冶金内、外循环综合利用的途径。

【关键词】转炉钢渣；热焖；水洗球磨；综合利用

0.前言

随着中国钢铁工业的迅猛发展，钢企产生的固体废物――冶金渣的产量也日益增加，但受各种条件所限，其综合利用率目前仅约70%。由此引发的环境及资源利用问题成为了众多企业的难题。因此，开发和应用资源化利用新技术，提高其利用率，实现钢铁废渣的“零”排放，是钢企节能减排、发展循环经济、实现可持续发展的重要课题之一。

莱钢通过“十一五”发展建设，生产规模得到跨越式提升。现有6座120吨转炉，4座60吨转炉，年产钢千万吨，年钢渣产量200万吨以上。加快转炉钢渣的综合利用步伐，不仅可以节省大量资源、能源，还可以减少排渣占地和对环境的污染，其社会效益和经济效益均非常显著。

1.转炉钢渣处理工艺

国内转炉钢渣处理工艺主要有盘泼处理工艺、热泼工艺、水淬工艺、风淬工艺、热焖工艺和滚筒法处理工艺。

莱钢通过多年的实验和研究，创造出了钢铁余热自解热焖处理工艺，热熔钢渣冷却至700℃以内装入闷罐炉内，利用渣中f-CaO、f-MgO和高温热渣的自身热能，在密闭装置内喷水激冷，以及热渣遇水产生大量的饱和蒸汽使钢渣自行碎裂粉化的一种新工艺。

钢渣中的游离氧化钙f-CaO、游离氧化镁f-MgO遇水发生如下反应：

f-CaO+H2O=Ca（OH）2 体积膨胀97.8%

f-MgO+H2O=Mg（OH）2 体积膨胀148%

由于上述反应致使钢渣自解粉化。

1.1工艺特点

（1）该工艺技术先进，与国际先进工艺接轨。为了消解钢渣中游离氧化钙和氧化镁，日本住友金属株式会社等企业采用慢冷钢渣装入热焖罐中，用外来蒸汽进行蒸压处理，本工艺的先进性是利用钢渣本身的余热产生蒸汽，而不需外供蒸汽，具有节约能源的优点。

（2）适应性强。很多企业炼钢过程中采用转炉溅渣护炉技术，钢渣粘度提高，流动性变差，使水淬工艺、风淬工艺等处理率很低，而用该工艺可以出现100%的处理率。

（3）有利于废钢回收。钢渣热焖后粉化率高达80%左右，渣和金属铁大部分自然分离，经破碎、筛分、磁选提纯后，金属回收率高，尾渣中金属铁含量

（4）为实现钢渣“零”排放创造了条件。因钢渣中游离氧化钙和氧化镁含量较高，遇水后体积膨胀造成其稳定性较差，用钢渣修建的道路、回填的场地和生产的建材产品均出现开裂现象。采用钢渣热焖处理方法能消解钢渣中游离氧化钙和氧化镁，改善钢渣的稳定性，为实现钢渣高效利用创造条件。

1.2工艺流程

转炉钢渣热焖处理工艺流程：转炉热态钢渣自炼钢转炉倒出后，通过渣罐运至翻渣跨，罐对罐翻渣后，当钢渣冷却至700℃以内（完全凝固）后，将其装入焖罐炉内，然后盖上炉盖进行喷水操作。喷水总量需根据炉内钢渣温度、水蒸汽温度和压力来调整喷水次数和喷水流量，既要保证所有钢渣均能够与水结合并膨胀粉化，又防止大量的水在短时间内与钢渣接触带走大量的显热，从而影响转炉钢渣的粉化率。将粉化后的钢渣用挖机挖出，放置在带格筛的料仓上，格筛上的大块渣废钢转至废钢堆场，料仓的粉化渣经过料机上皮带输送机，依次进入破碎机、磁选机、振动筛进一步处理，产品分类回收。主要产品：大块渣钢、热焖渣半成品、废细渣、废粗渣。

1.3主要设备和技术参数

（1）主要设备。有翻渣厂房、焖罐炉、皮带输送机、破碎机、磁选机、振动筛及配套设施组成。

（2）主要指标。有热焖处理时间12-16小时、热焖钢渣含水率10%左右、热焖钢渣需水量0.5吨水/吨渣、钢渣粉化率80%。

（3）焖炉结构。目前国内其它钢厂炉体结构均为方桶形炉体，外层为耐热钢筋混凝土，并预埋预制件，在预制件上焊接轨道钢，内层使用板坯或铸造板。这种结构的焖炉使用半年后，均不同程度出现内衬钢板固定螺栓或轨道钢松动甚至连根拔起，板坯变形严重等现象，造成寿命短、维修难度大。通过借鉴其它企业焖炉使用情况，结合莱钢自身经验，对焖罐炉结构进行了改造。目前我们采用的热焖炉结构：变方桶形炉体为倒梯形结构，即炉体耐热钢筋混凝土和板坯内衬与垂直方向上有一定倾斜度，底部内衬与水平线也成一定角度；侧壁内衬及底部内衬选用的材质为厚度230mm的连铸板坯；炉体容积为5m×5m×7m=175m3。

采用该种热焖炉结构后，首先热焖炉整体寿命提高了30倍以上。自2010年8月投产以来，焖炉板坯无变形破损现象发生；其次维修方便，即使炉体内衬板坯松动或向内倾斜，只需将板坯吊出清空板坯与炉体间的钢渣，然后将板坯吊回安置即可，极大地减少了维修工作量，同时节约了生产成本。

2.转炉钢渣的综合利用

2.1生产球磨铁粒和钢渣精粉

转炉炉下渣、热焖渣半成品、磁选渣半成品等为原料，通过水洗球磨磁选工艺回收钢渣精粉、球磨铁粒，废水先经粗颗粒分离机去除粗颗粒后，再进入沉淀池沉淀，球磨尾泥经板框压滤机脱水后外销，废水循环利用。

2.2钢渣粉返回烧结矿做溶剂

利用钢渣中的钙、镁等有益成份，可以部分代替烧结配矿所需石灰，同时可回收一些铁资源，从而降低烧结矿成本，达到资源二次利用的目的，对降低铁前成本有现实意义。

2.3钢渣作水泥混合材

钢渣中含有水硬性矿物硅酸三钙和硅酸二钙，且含量在50%以上，可视为水泥熟料。又因钢渣的生成温度在1600度左右，比水泥熟料生成温度高200-300℃，钢渣被称为“过烧硅酸盐水泥熟料”，且TFe含量在17%左右，故用于水泥厂做铁质校正材料，代替石灰石和铁粉，降低水泥生产成本、提高水泥的产量、改善水泥的安定性。

2.4钢渣用于道路材料

钢渣作道路垫层、基层材料，其强度、抗沉弯性、抗渗透性均优于天然石材。近几年，在很多市政工程建设中已成功应用。实践证明，钢渣做路基材料完全能达到标准要求；钢渣代替碎石做砼骨料，其防滑性、耐磨性均优于天然石材。此举可以减少废渣堆积占地，节约工程投资，避免或减少由于开采石材对环境造成的破坏。

2.5球磨尾泥综合利用

为解决钢渣进行球磨处理后产生的球磨尾泥造成二次污染环境问题，经过长期研究实践，通过将钢渣球磨尾泥与水渣、钢渣溶剂粉按比例进行中和和均化处理，加入活性成分添加剂，再经烘干、球磨等生产出代替粉煤灰、火山灰、石灰石等生产水泥的辅助原料的矿渣粉。

3.结束语

莱钢转炉钢渣经余热自解热焖处理后，部分消解钢渣中游离氧化钙和氧化镁，为钢渣多途径综合利用创造了条件。在不产生二次污染的前提下，将钢渣资源在本行业及相关行业作为产品原料进行处理，减少和消除废弃物的大量堆存，为实现钢铁企业可持续发展提供了支撑。