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1、第八章 转炉钢渣处理第一节 概述 我国是世界最大钢铁生产国，年产钢2亿多吨。目前我国工业废渣堆积量达60亿吨，每个大型钢铁企业为钢渣占地、运输钢渣的支出每年都在几千万元。我国冶金企业每年排出固体废弃物153亿吨，利用率为43。就冶金渣而言，每年产生量为6700万吨，利用率为72，其中高炉渣4100万吨，利用率为83；钢渣为1600万吨，利用率为79；铁合金渣和有色渣为1000万吨，利用率为20，每年约有1800万吨冶金渣继续排放。钢渣处理一直是困扰我国炼钢行业的难题。在过去，这种固体废弃物大部分被用做路基回填材料，利用率一直很低，既占用大量城市土地，又对环境、空气造成严重污染。冶金渣的资源化利
2、用减少了渣占地和环境污染、节能消耗、废弃物排放,这对企业可持续发展有现实意义，同时具有显著的经济效益和社会效益。第二节 冶金渣性质一、 冶金渣矿物组成冶金渣的矿物成分决定了它们的水硬胶凝性。矿物成分取决于化学成分、渣生成的温度及冷却条件等因素。冶金渣由于碱度(CaOSi02)较高，不论急冷或慢冷均生成晶体矿物。钢渣中主要矿物为硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、橄榄石(CRS)、蔷微辉石(C3MS2)、RO等。铁合金渣中铬铁渣主要矿物为硅酸二钙(C2S)、镁黄长石(C2Ms2)、铝黄长石(C2AS)。硅锰渣主要矿物为铝黄长石(QAS)、和橄榄石(CRS)，但水淬后形成玻璃体结构。二、 高炉
3、矿渣性质我国有17的钒钛高炉渣、含放射性稀土元素的高炉矿渣没有利用外，普通高炉矿渣基本上全部利用。高炉矿渣的主要化学成分是CaO、si02、仙03、MgO、Fe203、MnO等。粒化高炉矿渣的活性不仅取决于化学成分而更重要取决于冷却条件。慢冷的矿渣具有相对均衡的结晶结构，主要矿物为钙铝黄长石(C2AS)、镁黄长石(C2MS2)、钙长石(CAS2)、硅酸二钙(QS)和硫化钙(CaS)等。除 QS具有缓慢的水硬性外，其它矿物在常温下水硬活性很差。只有急冷阻止了矿物结晶形成大量的无定形活性玻璃体结构，才具有潜在的活性，在激发剂作用下，活性被激发出来，能起水化硬化作用而产生强度。我国的粒化高炉矿渣主要
4、用于生产矿渣硅酸盐水泥。少量作建筑工程、道路工程的骨料。从二十世纪九十年代开始，利用粒化高炉矿渣生产高性能混凝土掺合料取得成功。三、转炉渣性质1、冶金渣的物理性质表8 1 转炉废弃渣的物理性质粒度组成(mm,%)3mm%平均粒径mm堆比重H20%1010-88-55-33t/m37.676.2314.627.5863.936.13.731.6126.802、转炉冶金渣化学成分转炉废弃渣的矿物组成主要有 : 硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、铁铝酸钙、钙筷橄榄石等。这些矿物都为钙、镁、铁的固熔体,具有自身强度高,熔融温度较低等特点,可以用于烧结做熔剂也可做钢渣硅酸盐道路水泥原料、烧结配料、硅肥材料，砼
5、空心砌块砖和彩砖原料等。第三节 冶金渣处理工艺一、冶金渣处理基本工艺渣处理不仅是炼钢生产的重要环节，也是冶金工业环保的一个方面。由于炼钢炉渣中游离氧化钙的含量高，没有象高炉炉渣一样得到很好的利用。对很多钢厂来说，废弃的钢渣是一大难题。因此，成本低、节能的钢渣处理工艺是现代炼钢生产和环境保护的需求。1、 热泼工艺：热熔钢渣倒入渣罐后，用车辆运到钢渣热泼车间，利用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在渣床上(或渣坑内)喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后用装载机、电铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。需要加工利用的，则运至钢渣处理间进行粉碎、筛分、磁选等工艺处理。2、 盘泼水冷(ISC法)：在钢
6、渣车间设置高架泼渣盘，利用吊车将渣罐内液态钢渣泼在渣盘内渣层一般为30一120mm厚，然后喷以适量的水促使急冷破裂。再将碎渣翻倒在渣车上，驱车至池边喷水降温，再将渣卸至水池内进一步降温冷却。渣子粒度一般为5100mm，最后用抓斗抓出装车，送至钢渣处理车间，进行磁选、破碎、筛分、精加工。3、 钢渣水淬工艺：热熔钢渣在流出、下降过程中，被压力水分割、击碎再加上熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣粒化得到直径小于5mm的颗粒状的水淬物。水淬钢渣工艺见图8一1 ,由于钢渣比高炉矿渣碱度高、粘度大，其水淬难度也大。为防止爆炸，有的采用渣罐打孔，在水渣沟水淬的方法并通过渣罐孔径限制最大渣流量。渣罐或
7、翻渣间的中间罐下部侧面，设一个扁平的节流器，熔渣经节流器流出，用水冲击。淬渣槽的坡度应大于5。冲水量为渣重的1315倍，水压为0.3MPa。水渣混合物经淬渣槽流入沉渣池沉淀，用抓斗吊车将淬渣装入汽车或火车，运往用户图8一1 水淬钢渣1一渣罐；2一节流器；3一淬渣槽；4一沉渣室；5一抓斗吊车；6一排水泵；7一回水池；8一抽水泵；9一阀门4、 风淬法：渣罐接渣后，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。5、 钢渣粉
8、化处理：由于钢渣中含有未化台的游离CaO，用压力02一03MPa，l00的蒸汽处理转炉钢渣时，其体积增加23一87，小于03mm的钢渣粉化率达50一80。在渣中主要矿相组成基本不变的情况下，消除了未化合CaO，提高了钢渣的稳定性。此种处理工艺可显著减少钢渣破碎加工量并减少设备磨损6、 滚筒处理：液态钢渣由渣罐倒人溜槽，从溜槽进入特殊装置的本体内，这时本体旋转并通入冷却水。然后钢渣和废钢同时排出装置外，产生的蒸汽可用蒸汽排风机通过烟筒集中排放处理后的钢渣稳定性好。二、各钢厂典型渣处理工艺1、宝钢盘泼水冷(ISC法)以较小的场地对熔融炉渣进行迅速的连续的冷却处理，用渣罐等设施将熔融的钢渣运到带屋顶
9、的渣处理厂房内。将熔融的钢渣全部倒在放置在平台上的托盘内，托盘有一定的面积，渣层厚100200mm，经过一定时间的自然冷却后再洒水强制冷却。1500的转炉渣面通过热交换和空冷，经1h后表面温度即可降至400，变成完全凝固的。用吊车或液压设备抬高托盘的一端，使其倾斜。由于钢渣的冷却和收缩，钢渣很容易从托盘上剥落。用渣扒将固化的钢渣扒入倾斜的托盘低端侧的中间冷却容器内。待钢渣全部固化后，再将钢渣由中间冷却容器投入位于该容器下方的冷却水池中，这样可以防止未凝固的熔融渣进入水池，从而避免了爆炸。中间容器底而可以开闭。在水池中钢渣急冷，质地变得硬而致密，使用中不会崩裂及产生黄水。急冷后的钢渣可用水池上方
10、的吊车及抓斗掏出，用卡车或输送带等设备运出厂房。这种处理方法不需要使用承受一定热负荷从而必须采取冷却措施的自行台车。见图8-2 ISC法工艺图.图8-2 ISC法工艺图2、宝钢新型的滚筒钢渣处理装置宝钢开发了新型的滚筒处理钢渣处理装置并将其从05tmin的渣处理试验装置进一步开发成为工业生产实用技术。并制造出了工业化生产设备，于1998年5月成功地应用于宝钢二炼钢渣处理生产上。其特点是：高温液态钢渣在装置内急冷固化、破碎，钢渣与废钢分离同时进行，一次完成，并能得到稳定的、能直接利用的钢渣。（1）新型钢渣处理装置的流程液态钢渣由渣罐倒人溜槽，从溜槽进入特殊装置的本体内，这时本体旋转并通入冷却水。
11、然后钢渣和废钢同时排出装置外，产生的蒸汽可用蒸汽排风机通过烟筒集中排放，新型钢渣处理装置见图8-3。图8-3 新型钢渣处理装置流程图 （2）工况条件 新型钢渣处理装置处理的钢渣为宝钢三期工程两台250t转炉炼钢产生的液态炉渣，其温度在15501650C之间。其设备构成及主要规格参数：转炉（33m3）、渣罐（40t）、 渣罐台车（120t）、行车（2250t）、新型钢渣处理能力（3tmin）、 处理装置风机 （740rmin）、冷却水系统供水泵（功率22kW、扬程30m、130m3h）、水池（50 m3）。 （3）新型钢渣处理装置主要技术指标。 项 目 内容设计出力； 3t/min 入渣温度 1
12、4001500出渣温度 70一lOO排放蒸汽含尘浓度 150 mg/m3出渣粒度 120mm出渣游离氧化钙(fCaO) 800mm磁选粉含铁40%5-7烧结厂(每吨80元返回)渣粉010mm4347以每吨7元卖给商人，作深加工为精矿粉和铁粉渣粒050mm3035暂无买主，堆积在渣山总比例100评价l 鞍钢的渣处理未能做到零排放，废弃的渣量达到3035%。l 引进的德国渣处理系统除尘设备配置较少，并现在已经全部停用。l 这条渣处理线没有配置磨渣粉设备及精处理设备。三、综述1、由于冶金渣中有的含有C2S、C3S等具有水硬活性的矿物，有的经急冷后形成具有潜在活性的玻璃体，在激发剂的作用下也具有水硬活
13、性。通过化学激发和机械激发冶金渣的颗粒粒径为030m可达90以上，颗粒形态可为圆球性。可作高标号水泥和混凝土的高效掺合料。在配制混凝土进可等量取代水泥lO一40，混凝土的强度等级可达到 C60以上。与不掺入掺合料的混凝土相比，在水灰比相同时，混凝土拌合物坍落度增大lOcm以上，流动性、抗分离性、间隙通过性良好。可提高混凝土的密实性和抗渗透能力。降低水化热，提高抗冻性等，同时可提高混凝土的耐久性、延长建筑物使用寿命，降低工程造价等。因此，该产品具有广阔市场。2、冶金渣作水泥和混凝土掺合料是冶金渣资源化利用的重要途径、减少排渣占地，保护环境，有利于冶金企业可持续发展，对节能、降耗、减少C02的排放
14、等都具有重大的经济效益和社会效益。3、加快不同规模冶金渣粉工厂的建设、促进冶金渣粉掺合料的大量生产和应用，为二十一世纪建筑业提供质优价廉的建筑材料。4、冶金部建筑研究总院工业渣处理利用研究室对国内一些冶金企业的冶金渣的粉磨效果进行了试验。同时对国内外现有的高压辊压磨、立磨、带内选粉的管磨、卧辊磨、气流磨、振动磨、盘式磨、雷蒙磨、冲击式粉碎机等进行了调研和试验分析，曾为企业提出建设性参考意见。上述粉磨设备都有各自的特点，各企业在选择设备时应根据本企业所用冶金渣性质、产品细度要求，经过实际粉磨试验观其结果再做最后决定。因此，成本低、节能的钢渣处理工艺是现代炼钢生产和环境保护的需求。思考题1、什么要对冶金渣进行处理?目前本单位冶金渣处理的现状如何?2、高炉矿渣的主要化学成分是什么?3、转炉矿渣的主要化学成分是什么?4、我国钢渣处理工艺有哪些?5、本单位冶金渣处理用的是什么工艺?有何特点?6、冶金渣处理用水淬法需哪些前体条件?7、转炉钢渣磨细深加工处理后有什么用途?8、转炉钢厂将产生哪些渣?
