萊鋼鋼渣處理工藝及資源化利用技術

1 前言

“十五”以來，萊鋼集團泰東實業有限公司在鋼渣綜合利用方面走出一條以廢養廢、自我完善、良性循環的可持續發展道路，成功探索出“資源－產品－再生資源－再生產品”的循環經濟模式，建立了鋼渣資源化循環利用平臺，即環保穩定型鋼渣全粉化處理工藝—節能高效型渣鐵分離生產工藝—循環提質的含鐵渣粉精選工藝—資源化利用的建材生產工藝—綜合利用的鋼渣微粉生產工藝，再建立輸送物流平臺，形成一體化綜合控制系統，使萊鋼轉爐鋼渣得到了100%資源化處理利用。

2 鋼渣處理工藝

2.1 節能環保型鋼渣全粉化處理工藝

將熱融鋼渣冷卻至300～800 ℃后傾入熱燜池中，進行噴水熱燜處理，利用鋼渣自身熱量所產生的熱應力使大塊鋼渣裂解，同時在罐中產生的大量常壓飽和蒸汽與渣中游離氧化鈣、游離氧化鎂作用所產生的化學應力使鋼渣進一步破碎粉化，達到鋼渣破碎的目的。該工藝主要包括翻盆裝置、自動打水裝置、熱燜池、蒸汽回收裝置、熱燜蓋、循環水系統、篩分貯運系統等。工藝流程為：鋼渣盆→翻盆倒渣至熱燜池→封蓋打水熱燜淋化→取渣→篩分（＜200 mm 鋼渣）→進入各料倉→皮帶機輸送至破碎磁選生產線受料倉。

該工藝主要特點：1）實現了紅鋼渣盆一次翻盆入池作業，提高了作業效率。通過對噴淋水電動閥門的流量控制，實現了自動精確噴淋水粉化鋼渣，鋼渣粉化率100%。2）熱燜法對噴濺渣、流動性鋼渣都能進行處理。通過優化熱燜池壁板坯自由搭接工藝，板坯安裝無螺栓連接，高溫下不變形，實現了熱燜池的長效利用。3）通過在熱燜池蓋上設計水封裝置及防爆膜，既保證了熱燜池蒸汽不外溢，又能保證蒸汽壓力超過0.16 MPa 時池蓋不被頂起。 4）通過在蒸汽管道上加設引風機或電動控制閥門及自控壓力表，實現了蒸汽供暖的回收利用，減少蒸汽的放散，節約了能源。5）通過對粉化后鋼渣滲水收集，并進行三級過濾，實現了污水的再循環利用。 2.2 高效可控的渣鐵分離生產工藝熱鋼渣經熱燜處理后，粒度＜220 mm 的鋼渣經皮帶輸送至粗顎破碎機進行粗破，然后經皮帶輸送至細顎破碎機細破，再經高細破循環破碎。三級皮帶上方均安裝懸掛式永磁除鐵器，將較大含鐵塊進行吸除收集，經粗細顎及高細破碎機破碎后的原料再經皮帶輸送至振動篩，≤7 mm 的細粉直接經各料篩匯流至匯集皮帶輸送至渣場區域；＞7 mm 的粗顆料經第3 次破碎后再返送回振動篩篩分破碎，如此循環處理，加工成為粒度≤7 mm 的尾渣成品。在皮帶機上安裝有4 級永磁滾筒，對破碎后的鋼渣進行磁選，主要包括上料系統、粗顎破碎系統、細顎破碎系統、可調式高細破碎系統、懸掛除鐵裝置、振動篩分裝置、電磁除鐵裝置、除塵系統和皮帶輸送系統等。

該工藝主要特點：1）在入料前用鑄鋼落料篩控制原料粒度，≤220 mm 的渣塊進入顎破機進行破碎，保護了顎破設備，保證了生產穩定順行。在落料量控制上采用電動給料機進行機械化控制，保持上料均勻性。2）該生產線全部采用皮帶輸送，轉運站轉運料，設備垂直布置，尾渣及球磨料均采用匯集皮帶收集輸送至原料場地的方式，占地面積小，減少車輛倒運量，降低物流成本。3）利用“三破七選四篩分”工藝將鋼渣中的含鐵物質基本清除，特別是選擇使用了永磁滾筒對匯流尾渣進行最后一道磁選，充分選出鋼渣中的含鐵物質，提升鋼渣的最終產品—球磨料和尾渣質量，實現全部鋼渣資源的閉路循環。4）采取了循環可調式高細破碎機，經過永磁滾筒、振動篩篩選，使尾渣粒度≤7 mm，鐵素含量≤17%，經沉化后可直接用于建材產品等，同時達到了鋼渣微粉對原料粒度≤10 mm的要求。該工藝最終產品有3 類，粒鋼和廢鋼可用于轉爐煉鋼，球磨料進水洗球磨生產系統進行深加工處理，尾渣可作為鋼渣微粉及建材原料。

2.3 循環提質的含鐵渣粉精選工藝

含鐵渣粉通過給料篩、皮帶進入磨機粉磨，篩選后，粒鋼經過電磁滾筒磁選選出，晾干后為粒鋼產品；渣液經過均勻布料后進入磁選機，選出的鋼精粉通過螺旋分離器制得鋼精粉產品；尾渣液也通過螺旋分離器分離出尾渣，尾渣利用皮帶輸出儲存銷售；污水進入斜板沉淀池沉淀，沉淀出的尾泥經過板框壓濾后銷售和作為建材原料。各過程脫出的清水與沉淀池上部溢出的清水匯入循環清水池循環利用。該工藝主要包括上料、供水、粉磨、鋼精粉磁選、渣液螺旋分離、尾泥壓濾和污水凈化等系統。該工藝主要特點：1）最大限度地選取含鐵渣粉中的金屬鐵質，提高附加值。經檢驗，粒鋼品位達 90%以上，鋼精粉品位達60%以上，全部符合返廠標準要求；尾渣、尾泥中鐵素含量均在11%以下，已不具備再次球磨選鐵條件，只能作為水泥和建材原料。2）該生產線是目前國內處理能力最大、技術最先進的一條含鐵渣粉精選鐵質生產線，將選礦工藝和污水處理工藝進行有效結合，3 臺球磨機可處理鋼渣粉50 萬t/a。3）全線實現PLC 自動控制和系統監控，實現了生產過程的精確控制。設計安裝自動計量控制系統，實現生產過程的定量分析。4）改進了斜板沉淀池，結合生產實際，增加檢修放料口和震動裝置，避免了斜板沉淀池堵料。

2.4 資源化利用的建材生產工藝

利用陳化處理后的干渣、尾渣作為骨料，配入水泥，經過攪拌后在高壓制磚機壓制成型。采用鋼渣部分代替混凝土骨料生產彩色地面磚。萊鋼存貯1 a 以上的鋼渣取樣分析指標見表1。表1 中 f-CaO 含量在1%左右，遠小于標準，陳化后尾渣代替混凝土骨料完全可行。建材項目投產以來，主要生產空心砌塊磚、標準磚、植草磚以及彩色地面磚4 種磚型，產品質量完全合格，已應用于各類建筑，為尾渣的處理探索出了新途徑。表1 鋼渣取樣分析指標%

3 鋼渣微粉

鋼渣微粉開發利用研究是近年來國內外興起的熱門課題，其開發利用前景廣闊。鋼渣在轉爐中高溫冶煉后，主要生成過燒熟料，其中C3S、C2S 具有水化活性，游離氧化鈣對水泡強度有一定影響，鋼渣通過磨細，當細度＞450 m2/kg 時，可最大限度清除金屬鐵成分，并激發活性，起到水硬性膠凝材料的作用，作為商品砼摻合料在20%以下等量替代水泥；當與礦渣微粉雙摻時，還具有優勢疊加功效。鋼渣微粉細化后激發機理來源于超細粉，它帶動物料、晶體結構及表面理化性質發生重組轉化并形成新生顆粒內能和表面能，提高混凝土水反應中活性的發揮。鋼渣微粉化技術不僅徹底消除了作為水泥混合原料的易磨性不同產生的均化品質影響，而且將直接推動鋼渣資源的高附加值利用。

泰東公司自2004 年以來就一直致力于鋼渣微粉技術的研究與應用，并進行了充分調研和初步設計，目前該項目已經列入萊鋼循環經濟規劃。伴隨著熱燜技術的應用，鋼渣潛在硬度高、安定性好的特性必將使其成為一種新型建筑材料，今后應將進一步加強鋼渣微粉的應用研究和商品化工作。

4 結語

實踐證明，鋼渣資源化處理平臺技術研究與應用是成功的，實現了鋼渣資源高效利用，達到了鐵與尾渣有效分離。選出的渣鐵與粒鋼、豆鋼TFe 90%、鋼精粉TFe 60%，生產的尾渣與尾泥產品經儲存沉化后用于建材，鋼渣微粉生產，實現了固體廢棄物的零排放，年創經濟效益兩千余萬元，同時，滿足了環保標準要求，社會效益及環保效益顯著，為鋼渣處理技術開辟了一條新的高效綜合利用途徑。