光阳工程技术有限公司 山东莱芜 271100
摘要：我国工业经济发展迅速，带来了日益严重的环境问题，迫切需要钢渣处理利用生产的规范化。钢渣辊压破碎-热能有压热闷技术具有装备自动化水平高，处理效率高，渣铁分离效果好，钢渣安定性合格，生产洁净化程度高，工人劳动强度低等一系列优点，具备显著的技术优势。建议提高钢铁企业钢渣处理排放要求和装备自动化水平，大力推广已有压热闷技术为代表的先进处理技术，淘汰热泼法等落后的钢渣处理工艺；同时加快钢渣资源化处理新技术研发，提高钢渣资源化利用水平，早日实现钢渣的零排放。
关键词：钢渣处理；热能回收
引言：
近些年，我国的钢铁工业在能源消耗上已经有了显著改善，但与世界较先进国家的水平相比还有一定的不足。目前，钢铁企业处理炉渣时通常只考虑炉渣的后续利用，基本没有回收其热量。节约型社会对冶金企业节能降耗的要求越来越高，开发冶金熔渣热能的高效回收利用技术是有效而实用的节能措施，高效、高品质地回收冶金熔渣显热将成为钢铁企业降低综合能耗的一个重要手段和潜力所在。炼钢生产工艺产生的钢渣显热是公认的重要的二次能源。炼钢过程中会产生大量的高温熔渣，主要包括转炉渣、电炉渣、精炼渣，通常温度达1450℃-1650℃，属于高品质的热能资源。即使熔渣平均温度以1400℃计，经热量回收后温度以400℃计，则每吨渣也可回收约1.2GJ的显热。炼钢工序如果在渣处理热能回收工艺上进行开发研究把这些热量加以回收利用，这将是未来钢铁工业节能减排的一项重要发展。
1 钢渣的处理工艺
1.1 冷弃法
钢渣倒入渣罐缓冷后直接运到渣场抛弃，这种处理技术不仅占地大，易形成渣山，而且不利于钢渣加工和合理利用，所以不建议采用此种工艺。
1.2 热泼法
热泼法是向出钢高温钢渣进行喷水急冷，钢渣因其中不同组分在冷却过程产生的应变力和与水反应产生的膨胀力两种作用力下产生大量裂纹，冷却水经裂纹渗入，加速破裂过程。热泼法主要有露天、箱式及浅盘热泼三种方法。热泼法对钢渣的流动性没有具体的要求，但钢渣粉化率低，渣铁分离困难，处理后大块钢渣比例高，不利于后续的破碎筛分磁选；热泼处理后钢渣中游离钙镁氧化物含量为5%-10%，远超3%的资源化利用指标要求，安定性不合格无法直接利用，往往陈化数年才考虑资源化利用；生产过程产生的大量含尘蒸汽无组织排放，生产环境十分恶劣。因此，热泼法工艺落后，应尽快淘汰。
1.3 水淬法
由于钢渣比高炉渣碱度高、黏度大，其水淬难度也大。该法原理是；液态高温钢渣在流出和下降过程中，被压力水击碎、分割，同时高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣在水幕中进行粒化。
1.4 风碎粒化法
装满液态钢渣的渣罐由天车吊运至倾翻支架上，将钢渣倾入中间包。钢渣依靠重力经出渣口进入流渣槽流到粒化器前方，粒化器喷出的高速气流将钢渣击碎，液态钢渣收缩凝固成直径约2mm左右的球形颗粒，落入冷却水池中快速冷却。池中的钢渣通过螺旋机快速提升至干燥器内干燥，然后由皮带机输送经过磁选机实施废钢与尾渣的分离。1mm以上的钢粒返回炼钢生产，1mm以下的钢粉用作烧结熔剂，尾渣用作建材。粒化水淬产生的过热蒸汽回收用于干燥粒化渣。其工艺特点是适合于高温液态渣的处理。排渣速度快，工艺简单，安全可靠，高温液态钢渣首先在空中被粒化为小液滴，然后分散落入水池中迅速冷却为常温固态粒化产品，不存在“渣包水”的爆炸条件；渣钢分离彻底，颗粒均匀，粒化钢渣不含游离氧化钙和游离氧化镁，稳定性好，可代替黄沙直接用于配制C30～C80各等级混凝土；投资少，处理能力大，占地面积小，用水量少，能耗低，可回收热能。
1.5热闷法
传统热闷法为池式热闷法，将高温钢渣分批次倒入热闷池，依次进行喷水冷却、搅拌，热闷池装满后盖盖喷水热闷。在封闭的空间内高温钢渣遇水产生大量饱和水蒸气，水蒸气和游离钙镁氧化物产生反应。该反应产生体积膨胀，一方面有利于渣铁分离，同时使得游离钙镁氧化物实现了消解稳定化，确保了处理后钢渣的安定性。热闷法对钢渣流动性没有要求，处理后渣铁分离效果好，粒径60%以上小于20mm；同时游离钙镁氧化物和水充分反应消解，处理后游离氧化钙含量在3%以下，能够满足综合利用产品指标要求。热闷法不仅能够实现渣铁高效分离，也解决了钢渣不安定因素，有利于铁资源回收和尾渣的综合利用。自20世纪90年代起，开始钢渣热闷技术的开发，2000年以来对其进行了大规模的产业化应用推广。目前钢渣热闷法已经得到了广泛的认可，新建或技改项目90%以上采用该技术。
2 风淬法热能回收技术
2.1 风淬法热能回收的优点
首先，避免了熔渣遇水爆炸的问题，增加了生产上的安全性，钢渣粒化到5mm以下，减少了后续破碎工序。其次，粒化渣全部进入罩式锅炉内，改善了处理炉渣时的高温、粉尘多的操作环境。最后，显著降低渣中的不稳定成分，有利于钢渣的后续利用；能够以蒸汽形式回收熔渣热量，实现钢渣热能利用。
2.2 风淬法热能回收的原理
高温液态下钢渣分子间的引力较小，用高速气流将在空中降落下的高温液态钢渣流迅速击碎为细小液滴，并随气体定向飞行，在飞行过程中迅速冷却为半固态渣粒。风淬后，渣中不稳定成分都转化为铁酸钙、铁酸镁等稳定成分，可以有效降低渣中fCaO和fMgO含量，有利于钢渣的后续利用。另外由于液态钢水和渣液表面张力不同，风淬过程可使渣铁得到良好分离，减少后续破碎工序。粒化和冷却过程中钢渣中的不稳定相基本消失，由于冷却速度快，钢渣颗粒表面非晶态矿物相显著增加，钢渣的潜在活性提高。风淬法热能回收工艺流程：渣罐接渣后，由行车运到倾翻装置（或吊车吊运倾翻渣灌），倾翻渣罐，熔渣进入中间渣罐后从中间渣罐流出，被粒化器喷嘴喷出的高压气流（氮气或压缩空气）吹散，钢渣破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒中所散发的热量并捕集渣粒，锅炉排除的废气可用于干燥设备或物料。
2.3 技术经济指标
2.4 技术创新点
钢渣粒化可达到5mm以下，钢渣处理后利用率100%，热量回收率大于50%，减少了后续破碎工序。粒化渣全部进入罩式锅炉内，改善了处理炉渣时的高温、粉尘的操作环境，有效减少热量的损失。显著降低渣中不稳定成分，有利于钢渣的后续利用；能够以蒸汽形式回收熔渣热量，实现钢渣热能利用。性质稳定的粒化渣便于开展后续综合利用。
结束语：
钢渣处理过程中钢渣显热是重要的二次能源，把这部分热量加以回收利用，是我国冶金工业实现可持续发展的关键之一。针对现有钢铁企业处理炉渣时只考虑炉渣的后续利用，基本没有回收其热量的现状，本文介绍一种新的钢渣处理热能回收工艺技术，在风淬法处理钢渣工艺的基础上，增加热能回收工艺，实现对钢渣热能的回收，达到投入实际生产的条件。
参考文献：
[1]李冰，唐彪，王星磊.浅谈钢渣的综合利用[J].建材与装饰.2018（12）
论文作者:蔡廷文,李海成
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/22
标签：钢渣论文; 热能论文; 高温论文; 炉渣论文; 热量论文; 液态论文; 工艺论文; 《建筑模拟》2018年第36期论文;