转炉钢渣有压热闷处理工艺生产线的总体布置浅析

转炉钢渣有压热闷处理工艺生产线的总体布置浅析

张城玮

大连重工装备集团有限公司

摘要：我国作为全球第一大钢铁生产国，每年伴随钢铁生产产生大量钢渣，其中大部分未经过充分利用而被抛弃。转炉钢渣有压热闷处理工艺是一种高效且环保的钢渣处理工艺，经过处理的钢渣符合相关标准，可以作为钢渣水泥原料被充分利用，减少环境污染的同时提高钢渣的经济价值。本文通过分析转炉钢渣有压热闷处理工艺生产线设计方案，说明此类系统的主要组成与布置方式。

关键词：钢渣；热闷；钢渣水泥

0 引言

我国是全球第一钢铁生产大国，根据2024年1月25日国际钢铁协会公布的数据，2023年中国粗钢总产量10.19亿吨，与2022年持平，稳居全球第一。钢渣作为钢铁冶炼中的重要副产物，炼制过程中每吨钢约产生100~140kg的钢渣[1, 2]。大多数钢渣仅经过初步选铁便被弃置一旁，未经深度处理的尾渣无法的到充分利用，不仅对土壤、水资源造成污染，也占用大量土地资源[3, 4]。

根据国标《钢渣矿渣硅酸盐水泥》（GB/T 13590-2022）[5]中的要求，符合国标《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T 20491-2017）[6]中相关技术规定的钢渣粉可以用于制作钢渣硅酸盐水泥。而钢渣中存在的游离氧化钙(f－CaO)会在遇水后体积膨胀，使由钢渣制作的水泥开裂。需要将钢渣中存在的游离的氧化钙充分消解后，使其满足相关标准，才能充分发挥钢渣的经济利用价值。

有压热闷法是在池式热闷的基础上进行的升级改进。作为目前最先进、效率最高、自动化程度最高的钢渣处理工艺，此项工艺通过对钢渣进行预破碎、分批多次进行处理、加压热闷的方式，提高钢渣处理的效率、效果。

本文将通过分析转炉钢渣有压热闷处理的工艺流程，分析各工艺流程的作用，说明此类生产线的主要工序组成与基本布置形式。

1转炉钢渣有压热闷处理工艺的基本流程

转炉钢渣有压热闷处理工艺的基本流程如图1所示。

图 1 转炉钢渣有压热闷的基本流程

（1）转炉出渣：将转炉渣从炉底转运至钢渣处理车间，并将钢渣倾倒在钢渣破碎区域。

（2）钢渣破碎：通过破碎机对钢渣进行搅碎打散并降温，使钢渣成为温度较低的小块，提高钢渣有压热闷处理工序的速度与效果。

（3）有压热闷：将经过破碎处理的钢渣装入有压热闷罐内，对钢渣进行有压热闷处理。

（4）出料：将经过有压热闷处理的钢渣从罐内取出，送往下一步磁选研磨区进行进一步处理。

2转炉钢渣有压热闷处理生产线基本布置

一个典型的转炉钢渣有压热闷处理生产线基本布置如图2所示，。

图 2 转炉钢渣有压热闷处理生产线基本布置

（1）转炉出渣

由转炉将钢渣倒入炉下渣罐中，并由渣罐车运出转炉车间至钢渣处理车间，并将钢渣倾倒至钢渣破碎区。

出渣可以通过同一台转运倾倒车，实现钢渣从炉下直接转运并倾倒在钢渣破碎区。也可以使用厂内原有渣车与轨道，将装满的渣罐从转炉车间运送至钢渣处理车间后，通过吊装方式将装满的渣罐吊装至专用倾倒车上，由倾倒车将钢渣倾倒在钢渣破碎区内。

（2）钢渣破碎

在此阶段中，高温钢渣被倾倒在钢渣破碎区内，由破碎区内的钢渣破碎车对钢渣进行搅动破碎处理。破碎过程包括将大块钢渣打碎成小块的过程，以及钢渣冷却降温的过程。经过破碎处理的钢渣将由熔融态变为较小的碎块，表面积的增加与碎块堆叠后的缝隙可以增加有压热闷工序中钢渣与水蒸气的接触面积要求，提高热闷处理效果。

（3）碎渣转运

经破碎处理的钢渣碎块通过坑道落入破碎区下方的转运坑内的热闷专用转运罐中，由转运坑内的转运车运出。如场地条件允许，可以考虑通过其他连续工作方式将钢渣运出。因此时钢渣碎块的温度依然有数百摄氏度且较为细碎，需要考虑温度与颗粒度对连续运输设备的影响。

（4）有压热闷

钢渣装入热闷釜后，釜盖密封并开始对钢渣进行喷水。此时的钢渣依然具有较高温度，水遇到钢渣后瞬间气化，并使釜内压力提高，开始有压热闷过程。经过破碎处理的钢渣在此工序中经有压热闷处理，进一步破碎并消解钢渣中含有的游离氧化钙(f－CaO)。

（5）出料

经过有压热闷处理的钢渣，粉化率高，浸水膨胀率小于2%，稳定性好。此时的钢渣可以进入二次处理工序，通过破碎、磁选的方式将钢渣中的铁选出。经破碎、研磨、选铁后的尾渣可用于道路材料、建筑材料、铁水脱磷等多种用途，进一步提高其经济价值。[7, 8]

（6）烟气处理

转炉钢渣有压热闷处理过程中，在钢渣破碎阶段与有压热闷阶段，均会产生大量高温含尘的尾气，需要配套的烟气处理设施进行处理。可采取喷淋洗涤塔+旋流脱水器+湿式电除尘的方式进行处理，以满足环保排放要求。除尘过程中产生的含尘污水亦需要经过处理后循环使用。

（7）污水处理

在转炉钢渣有压热闷处理处理过程中，包括钢渣破碎、有压热闷与烟气处理阶段均需要使用大量的水，且产生大量高含尘的碱性污水。需要对污水进行处理后循环使用，以降低成本，减少排放。生产线区域内需要较大面积的场地用于放置污水处理设施，以满足钢渣处理生产的需要。

4 结论

转炉钢渣有压热闷处理工艺作为目前国内最先进的钢渣处理技术，其充分利用钢渣自身余热，通过自行产生的高温高压饱和水蒸汽快速完成钢渣中游离氧化钙的消解，同时实现钢渣的稳定以及渣铁分离。该工艺方案具有处理工序连续性好、效率高、自动化程度高、处理效果好的优点。

经处理的钢渣粉化率高，选铁效果好，渣铁回收率高。且经过处理的尾渣符合相关标准要求，可以作为生产钢渣水泥的材料，具有较高的经济价值。建设转炉钢渣有压热闷处理生产线既可以解决钢渣环保处理的问题，也可以提高钢厂的经济效益，一举多得。

参考文献:

[1].王会刚等, 钢渣改性研究进展及展望. 环境工程, 2020. 38(05): 第133-137+106页.

[2].王彦鹏, 闷渣磁选环保工艺应用研究. 河北冶金, 2019(09): 第75-78页.

[3].龙红明等, 钢渣改性制备高性能化工填料的研究与应用. 钢铁研究学报, 2021. 33(10): 第1076-1083页.

[4].王吉凤等, 钢渣综合利用研究现状. 中国有色冶金, 2021. 50(06): 第77-82页.

[5].中冶建筑研究总院有限公司等, 钢渣矿渣硅酸盐水泥, 国家市场监督管理总局;国家标准化管理委员会.

[6].中冶建筑研究总院有限公司与中冶节能环保有限责任公司, 用于水泥和混凝土中的钢渣粉, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局;中国国家标准化管理委员会.

[7].殳哲君与陈磊, 钢渣有压热闷处理及资源化利用, in 中国环境科学学会2021年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分会场2021: 中国天津.

[8].林铖, 曾凡波与殳哲君, 某钢厂100万t/a钢渣热闷项目建设案例, in 中国环境科学学会2021年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分会场2021: 中国天津.