炼钢炉渣的处理及资源化利用

2007年6月钢铁研究总院冶金工艺所有限资源循环利用炼钢炉渣的处理及其资源化再利用综述一、国内钢铁生产形式钢铁工业是国民经济的基础产业，在经济快速发展的形势下，钢铁工业也呈现出跳跃式发展的态势，钢产量近年来不断提高。据国际钢联（IISI）最新统计显示：2005年中国粗钢产生量达3.48亿吨，占世界粗钢市场份额的30.9%；另据中国钢铁工业协会2007年发布的第一次行业信息：2006年生产粗钢41878.2万吨,比上年增加6533.25万吨，增长18.48%，占全球粗钢产量的33.79%。作为炼钢工艺流程衍生物的钢渣也随着钢产量的提高而递增。另据资料显示：2004年我国钢渣的产生量为3819万ｔ，钢渣利用率仅为10%左右；照此推算距离钢铁企业固体废弃物“零”排放的目标尚远。综述二、国内外钢渣常见处理方式及综合利用现状钢渣是一种很好的“二次资源”，钢渣的利用开发是各国钢铁企业生产很重要的内容。处理方法：目前国内外钢渣资源化处理工艺由于炼钢设备、工艺、造渣制度、钢渣物化性能的多样性及其利用上的多种途径呈现多样化。常见的有冷弃法、闷渣法、热泼法、盘泼法、水淬法、滚筒法、风淬法、粒化轮法、露天蒸汽式钢渣陈化及加压蒸汽式钢渣陈化等。三、钢渣的用途：1、作冶金原料（烧结熔剂、高炉或化铁炉熔剂、炼钢返回渣、回收废钢铁）2、作钢渣水泥，用钢渣水泥和钢渣粉制成混凝土制品3、钢渣用于道路工程：钢渣用于沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、二灰钢渣道路基层，甚至钢渣桩基，港湾工程用材料（压实砂桩材料）。综述日本环保专家介绍的钢渣处理新技术根据合作项目安排“在中国“普及资源循环利用技术”，并于2004年7月至2006年8月日方开始派短期专家到中国的钢铁研究院、首都钢铁公司、鞍山钢铁公司、本溪钢铁公司、石家庄钢铁公司、通化钢铁公司等多家钢铁企业，以技术讲座的形式介绍日本国的“钢渣处理及其资源化利用”技术：1.钢渣的露天蒸汽式钢渣陈化及加压蒸汽式钢渣陈化技术2.先进的高磁通磁选机，对中等品位产物进行加工以制成高品位产物的精制设备。日本露天式蒸汽陈化处理钢渣原理覆い温度計蒸気コンクリート壁製鋼スラグ蒸気噴出し管蒸気流れ蒸汽温度计保温覆盖混泥土墙炼钢炉渣蒸气管蒸汽气流日本露天蒸汽式钢渣陈化处理设备陈化处理原理f-CaO与水作用体积膨胀3~6%钢渣陈化处理的比较：陈化方式处理时间自然陈化2年热水浸陈化1星期露天式蒸汽陈化48小时加压式蒸汽陈化（0.6MPa）2小时日本住友和歌山的SKAP设备照片料仓压力罐台车操作室国内钢渣的来源分析铁水预处理渣（约占炼钢厂钢渣量的3%)转炉吹炼渣（约占炼钢厂钢渣量的89%)按流动性和温度分类：1.高温液态渣（约70%以上）2.高温半液态渣（具有一定流动性）3.高温固态渣（无流动性）4.喷溅落地渣精炼及铸余渣（占炼钢厂钢渣量的8%)钢渣的特性分析铁水预处理渣（约占3％）：渣中S、Fe含量高，流动状态差，粉尘高；转炉冶炼过程渣（约占总渣量的90％）：fCaO含量高；全铁含量高达20%～25%之间，金属铁达3%～5%之间；钢渣流动性差异较大：60％左右的钢渣流动状态好；23％左右钢渣流动性差；2％左右钢渣为高温固态渣；3％左右喷溅落地渣；渣的水化硬度特性好；精炼及连铸铸余渣（约占8％）：硫磷含量低；fCaO含量高；流动状态差；铁及铁的氧化物含量偏低；国内外钢渣处理工艺比较处理方式优点缺点应用厂家热闷法工艺简单，适于处理高碱度钢渣、钢渣活性较高、安定性较好，并能处理固态渣粒度不均匀、后续破碎加工量大、处理周期长鞍钢、首钢、涟钢、宝钢热泼法排渣速度快，冷却时间短、便于机械化生产，处理能力大；钢渣活性较高、生产率高设备损耗大，占地面积大，破碎加工粉尘大，蒸汽量大，车间环境较差；钢渣加工量大。对环境和节能两方面都不利。钢渣安定性差唐钢、武钢二炼钢等盘泼法快速冷却、占地少、处理量大、粉尘少、钢渣活性较高渣盘易变形、工艺复杂、运行和投资费用大。钢渣安定性差新日铁、宝钢水淬法排渣快、流程简单、占地少、投资少，处理后钢渣粒度小(5ｍｍ左右)，性能稳定熔渣水淬时操作不当，易发生爆炸，钢渣粒度均匀性差。只能处理液渣济钢、齐齐哈尔车辆厂、美国伯利恒钢铁公司滚筒法排渣快、占地面积较小，污染小，渣粒性能稳定钢渣粒度大，不均匀(9.5ｍｍ达18%)，活性差，设备较复杂，且故障率高，投资大。只能处理液态渣宝钢二炼钢国内外钢渣处理工艺比较（续）处理方式优点缺点应用厂家风淬法安全高效，排渣快、工艺成熟，占地面积较小。污染小，渣粒性能稳定，粒度均匀且光滑(5ｍｍ没有)，投资少只能处理液态渣（一般能够风碎处理的钢渣不超过总钢渣的50％）、噪声大日本钢管公司福山厂、台湾中钢集团、重钢粒化轮法排渣快、是处理量大，速度快，效率高，成品渣颗粒直径小，粒度均匀，f-CaO含量低可以直接应用；设备占地小，投资低渣钢分离不好，只能处理液态渣和半液态渣本钢、柳钢、沙钢等陈化处理法钢渣陈化工艺通常作为钢渣处理的后续工艺，用来提高钢渣的稳定性，消解其中的f-CaO和MgO，有利于钢渣的综合利用。需要额外的热能设备复杂日本国内钢铁企业焖渣处理工艺设备钢渣的闷渣处理工艺及特点钢渣的热焖处理工艺（目前使用此处理方法的企业：涟源钢厂、北台钢厂、太钢（新建）等）优点：环境污染少部分回收热能钢渣处理后，渣钢分离好，可提高废钢回收率f－CaO经过消解，钢渣的稳定性得到改善，有利于钢渣的综合利用。缺点钢渣需要预处理（钢渣降温到700℃以内，不能有液态渣存在）轮淬式钢渣粒化工艺设备本溪钢铁钢铁集团炼钢厂的液态钢渣轮淬粒化处理新工艺。轮淬式钢渣粒化基本参数水淬率≥85%吨渣耗新水（吨水/吨渣）0.4-0.5吨渣耗电（kwh/吨渣）1.5成品渣粒度（mm）≤10一次资源回收率≥85%系统设备占地面积（M2）≤500m2渣处理环境无粉尘，环保渣处理周期（分钟/炉）≤14分钟渣处理过程排放物符合国家环保标准渣处理系统自动化程度高工人劳动强度低国内外常见钢渣处理工艺比较结论1.从液态钢渣流动性的角度考虑：滚筒法、风淬法、水淬法和粒化轮法只能处理流动性好的钢渣；盘泼法、热泼法和热闷法可以处理流动性差的渣；2.从工艺繁杂程度、装置投资角度考虑：风淬法、热闷法较简单，投资少、设备磨损小；3.从节能和环境保护角度考虑：风淬法、热闷法、滚筒法、粒化轮法产生的污染物在控制范围内，产生的蒸汽可以回收；4.从处理后钢渣粒度的大小考虑，风淬法、粒化轮法处理后得到的钢渣粒度小而且较为均匀；5.从处理后钢渣的安定性考虑，风淬法和热闷法处理后fCaO含量低。转炉吹炼过程渣处理流程根据转炉吹炼过程渣的状态采取“轮淬式钢渣粒化工艺＋热闷＋机械破碎”相结合的处理方式，液态渣半液态渣热固态渣喷溅落地渣粒化热闷机械破碎磁选钢粒回收破碎建筑水泥原料路基材料金属压块机“轮式粒化＋热焖”钢渣处理工艺特点液固态渣同时处理；满足快节奏转炉生产需要；成品渣质量好(粒度小于5mm占85%)；粒化率高(可达80%以上)；粒钢的提取率高(达98%)；节约资源，部分回收热能；节电省水(用水量0.45～0.6t/t渣；1.5kwh/吨渣)处理时间短，效率高，减少钢渣罐占用量；布置紧凑，占地面积少，环境污染小；基本实现炼钢厂内固体废弃物零排放。“轮淬粒化＋热焖”钢渣处理车间布置实例（为武钢做的方案）处理流程图（武钢）武钢渣处理方案的特点（与目前热泼工艺比）钢厂全部钢渣本地处理，处理后钢渣直接利用，无须二次处理；（利用现钢渣厂仅有的4700m2面积，放置了轮淬、焖渣设备，以及破碎磁选、成品渣储运设备）减少环境污染，减少蒸汽、粉尘外溢；能有效解决热泼工艺所带来的钢渣加工量大的问题；减少钢渣处理过程中的水资源消耗及污水的二次处理量；2007年7月