鋼渣熱悶處理工藝詳解

1、鋼渣熱悶處理技術一、概述鋼渣由轉爐產生，噸鋼產渣量約200kg,鋼渣的組成來源于鐵水與廢鋼中所含鋁、硅、錳等元素氧化 后形成的氧化物；金屬料帶入的泥沙；加入的造渣劑，如石灰、螢石等；作為氧化物或冷卻劑使用的鐵礦 石、燒結礦、氧化鐵皮等；侵蝕下來的煉鋼爐爐襯材料，脫氧用合金的脫氫產物和熔渣的脫硫產物等。我 國的鋼鐵企業(yè)每年產生大量的鋼渣，很多采用棄渣法處理，這不僅占用土地資源，污染環(huán)境，同時也因堆 渣、運渣等問題，影響煉鋼的正常生產。我公司根據多年的實踐，以最大限度實現鋼渣循環(huán)利用為目的，總結出鋼渣資源化深加工線，它的基 本設備構成有：破碎機、輥壓機、振動篩、磁選機、皮帶機等設備構成，最終產品為

2、一定粒徑的鋼渣和渣 鋼。根據不同的需求可作為爐料、冶煉溶劑、干混砂漿，鋼渣水泥的原料等。二、鋼渣性質鋼渣性質因不同的鋼廠及冶煉方法而有區(qū)別。（1）鋼渣主要化學成分（見下表）成分SiO2MnOAlOCaOMgOFeOFeOPO含量11.7-153.1-42 3 1-1.649-533.1-1011-172 J 6.982 5 1.72（2）、鋼渣主要物化性質密 度：3.2-3.6g/cm3容重：80目標準篩渣粉，1.74g/cm3易磨性：指數：標準砂1，鋼渣為0.7活 性：高堿性鋼渣，C3S C2S含量65% 75%穩(wěn)定性：冷卻膨脹率約10%抗壓性：壓碎值為20.4%-27.5%。三、鋼渣處理工

3、藝總體描述鋼渣資源綜合利用工藝包括：預處理工藝和鋼渣加工工藝1、預處理工藝預處理的任務是把轉爐排出的熱熔渣處理成粒徑小于250mm的常溫塊渣，核心技術是熱悶工藝。其處 理方法是：熔融狀態(tài)的鋼渣被置于的渣盤中，用平車送到渣跨自然冷卻至300400C，待爐渣固化后用橋 式起重機翻出并裝入悶渣池（或熱悶罐），待悶渣池（罐）裝滿后，關閉池（罐）蓋水封閉勻熱，然后進行 間歇噴水熱悶處理，通過調節(jié)水渣比，噴水強度、排氣量并控制排水，使悶渣池（罐）維持足夠的飽和蒸 汽和較高水浸溫度，從而達到滿意的處理效果，熱悶完畢后開蓋，用挖掘機挖出破碎后的鋼渣進入鋼渣深 加工系統。2、鋼渣深加工工藝即破碎、篩分磁選系統，

4、處理工藝如圖渣鋼鋼渣深加工工藝流程框圖鋼渣經格篩篩分，粒徑大于250mm的渣沱經落錘破碎，磁盤除鐵后送陳化場堆放，小于250mm經板式給 料機、皮帶機送去雙層振動篩，篩上（粒徑大于80mm）進入帶液壓保護顎式破碎機，皮帶機上安裝磁選機， 選出的渣鋼通過皮帶機送入渣鋼場。顎破出料和篩下料經皮帶機送入下一級振動篩，該皮帶機上安裝磁選 機，振動篩篩上料（粒徑大于40mm）進入下一級帶液壓保護顎式破碎機，破碎機出料和篩下料通過皮帶送 入輥壓機，該皮帶機上一樣有磁選機選出渣鋼。輥壓機出料經雙層振動篩分出三種產品，艮”3mm，3-10mm， 10mm以上。以上流程考慮了物料性質。鋼渣是比較難破碎的，為減輕

5、破碎機負荷，在其前設置振動篩進行分流， 同時可合理設置磁選機，進行充分磁選，獲得渣鋼，渣鋼可直接進行冶煉。鋼渣的三種產品可做如下應用，-3mm可做干混砂漿原料，也可直接進燒結廠，3-10mm可作為轉爐溶劑， 10mm （ 10-40mm）以上物料可用作建筑骨料。注：該工藝隨用戶對最終產品的要求不同而不同，其設備選擇、布置會有區(qū)別。3、我公司在鋼渣綜合利用上的優(yōu)勢（1）該工藝中的主要設備我公司都有獨到的技術，巳在國內大鋼廠內得到應用。（2）我公司有成套成功運行的工藝工程設計案例。（3）其中熱悶池（熱悶罐）的設計是該技術中的核心，對熱悶池（罐）的結構以及其施工方法，我們 擁有自己的經驗，可有效提高

6、其抗沖擊變形和較大的熱變形。熱悶車間鋼渣加工生產線（遠景）流動性品位廢鋼罐式熱悶冶金鋼渣處理更新時間：08-10-7 15:50基本原理以鋼鐵企業(yè)排放的冶金固體廢渣為處理對象，經專用鋼渣處理裝置，利用其所含余熱， 采用適當的配水工藝，產生微壓蒸氣，使大塊鋼渣在熱悶罐內粉化自解，然后磁選出可回收 金屬，同時在自動流水線上將粉化鋼渣分級成不同組距粒徑規(guī)格，本鋼渣處理設備裝置及技 術為國內首創(chuàng)。技術關健熱悶罐及噴淋裝置，粉化鋼渣的配水工藝技術及自動金屬磁選和篩分流水線。典型規(guī)模冶金固體廢渣處理后利用率100%，產品鋼渣中殘余金屬含量1.5%，產品鋼渣壓碎值 波動區(qū)間11.42307%，GB道路標準2

7、5%，游離氧化鈣5%。環(huán)境效益分析本鋼渣處理技術可以大規(guī)模、高效率地處理冶金固體渣，削除因鋼渣自然堆放而產生的 揚塵污染和河道水源污染，變廢為寶，使鋼渣成為有效的再生資源。本處理工藝安全可靠， 避免了處理過程中的二次污染。工程應用分析1、上鋼五廠轉爐鋼渣生產線采用罐式熱悶工藝建成轉爐鋼渣處理生產線已投入生產二 年，為鋼渣處理技術提供了一條新的途徑，這條以罐式熱悶工藝為特點的鋼渣處理生產線屬 國內首創(chuàng)，經冶金部情報標準研究所檢索，國際上尚未發(fā)現同類生產線。2、該生產線工藝技術可靠，其特點是：流程簡單、能耗低、操作安全、投資回收期限 短、無二次污染，達到了國內先進水平。3、處理后鋼渣粉化效果好，金

8、屬回收率較高、分級清楚，渣產品的性能基本穩(wěn)定，已 在建材、市政及地基基礎處理工程等領域得到應用，具有較高的綜合利用價值。4、生產實踐證明，該生產線有效地解決了排渣問題，可以適應于同類鋼廠的生產要求， 并具有明顯的經濟效益、環(huán)境效益，有較高的實用價值和推廣意義。轉爐鋼渣處理中能源利用的探索與研究摘要：熔融轉爐鋼渣含有大量熱能，如何有效的回收是鋼鐵企業(yè)面臨的重大課 題。本文通過對熔渣熱能利用戰(zhàn)略意義的探討，介紹熱悶工藝和閃蒸發(fā)電技術， 提出利用液壓推拉桿熱悶法回收熔融鋼渣中顯熱的構想，并闡述轉爐熔渣在熱 能回收過程中存在的問題和技術的可行性，從社會效益、經濟效益和環(huán)保效益 等角度說明轉爐鋼渣能源利

9、用的重要性。關鍵詞：轉爐鋼渣能源利用Exploration and Research about Energy Use of Processing BOF Slag英文署名Slag Development Company of Anshan Iron &Steel Group Co.Abstract： Molten BOF slag contains large amounts of heat, how to effectively recycling is a major issue facing the steel industry. This article through to the

10、 slag heat energy use strategic senses discussion, introduced the hot stuffy craft and the flash vaporization power technology, Proposes using the hydraulic pressure push-pull rod hot stuffy method recycling fusing steel slag in the manifested heat conception , and elaborated the BOF slag the questi

11、on which and the technical feasibility exists in the heat energy recycling process, from social efficiency, economic efficiency and environmental protection benefit explanation BOF steel slag energy use necessity.Keyword： BOF slag Energy use刖言轉爐鋼渣是煉鋼過程中產生的副產品，轉爐鋼渣的產生釋放大量的熱能。大 部分鋼渣處理方法都是將熱態(tài)鋼渣進行冷卻后進行破

12、碎-篩分-磁選加工，提取金 屬后再加以利用。而熔融鋼渣從1600C冷卻到常溫，鋼渣中含有豐富熱能都被 浪費，在冷卻過程中浪費大量的水，通過自然冷卻的方法處理鋼渣則需要大量的 占地并造成對周圍環(huán)境的污染。如能利用熔渣中的顯熱不但能減少污染，且節(jié)約 資源巨大，如何利用鋼渣顯熱成為需要攻克的一個難題。1鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義10億噸全球約4 %-5 %的二氧化碳來自鋼鐵業(yè)，減少傳統燃料式能源利用新 型環(huán)保能源將成為未來鋼鐵業(yè)能源發(fā)展的方向，每燃燒一噸煤1.2節(jié)能效益分析國家大力提倡循環(huán)經濟，建資源節(jié)約型、清潔型企業(yè)，熔渣熱能是典型的清 潔節(jié)約型能源。據測算，2008年鋼鐵企業(yè)電力總消耗為2153億千

13、瓦時，其中 鋼廠自發(fā)電比例約占總用電量的28%,外購電量約占72%,即1550億千瓦時， 隨著電價的不斷升高，鋼鐵業(yè)的電力成本不斷加大，積極利用二次能源發(fā)電，擴 大自發(fā)電量成為節(jié)約能源和降低成本的最有效措施。如果將2009年全國鋼渣熱 能100%回收用于發(fā)電，可發(fā)電440億千瓦時，接近全國年發(fā)電總量的1/70， 相當于3個葛洲壩水電站發(fā)電量，相當于22個中等火力發(fā)電站的發(fā)電量，既減 少鋼鐵企業(yè)外購電量，又節(jié)約能源，同時大大降低企業(yè)成本。熔渣余熱除用于發(fā) 電外，還可以用于余熱鍋爐的供熱、供水、供氣等領域，真正實現清潔能源的循 環(huán)利用。1.3經濟效益分析煉鋼產生的熔融態(tài)鋼渣在1600C左右，含有大

14、量熱能。據實驗測得，每千 克鋼渣含有熱量2000KJ (1600C)。如全部回收，09年鞍鋼產生的300萬噸 鋼渣所蘊含的總熱量超過6X1012KJ。單從降低煤耗一點即可為企業(yè)每年節(jié)省上 億元。而1014KJ，相當于節(jié)省約350萬噸標準煤，省煤效益超到28億元，如熱 量全部回收用于發(fā)電，經濟效益超過200多億元。鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義主要體現在既節(jié)能減排，減少了能源的浪費，且在 環(huán)境保護等方面有著重大綜合效益，高品質、高效的回收轉爐熔渣顯熱也將成為 鋼鐵企業(yè)降低綜合能耗的重要手段，給企業(yè)帶來巨大經濟效益的同時，實現低碳 經濟。2鋼渣能源利用的可行性2.1熱悶工藝熱悶法是近些年興起的一種先進的鋼

15、渣預處理工藝，它利用熔融鋼渣余熱使 水汽化，從而達到快速膨脹自解的過程，熱悶后鋼渣中f-CaO和f-MgO狀態(tài)發(fā) 生根本變化，使f-CaO和f-MgO由有害物質變成有用物質，變害為利的同時使 鋼渣應用的穩(wěn)定性得到保證。熱悶工藝的原理是利用鋼渣余熱使水迅速汽化，產 生飽和蒸汽，飽和蒸汽與鋼渣中CaO、MgO以及游離態(tài)CaO、MgO迅速發(fā)生 反應，在這個過程中產生化學應力、相變應力和熱應力，在這些力的作用下，鋼 渣發(fā)生迅速自膨現象。主要反應方程式：CaO+H2O=CaOH2MgO+H2O=MgOH2 f-CaO+H2O=CaOH2 f-MgO+H2O=MgOH2 2.2閃蒸發(fā)電技術 閃蒸是指水的一

16、種相變過程，即在一定壓力和溫度下的未飽和水，當壓力下 降至某溫度下的飽和壓力時，就會進入飽和區(qū)而開始汽化，并且隨著壓力的下降， 其汽化程度不斷提高。閃蒸余熱發(fā)電技術是在常規(guī)余熱發(fā)電系統的主機以外增設 閃蒸和閃蒸型除氧器，當機組正常運行帶負荷后，從省煤器集箱中抽取達到參數 要求的一部分熱水引入閃蒸器，熱水在閃蒸器內迅速擴容降壓后閃蒸分離出低壓 飽和蒸汽和低壓飽和熱水。分離出的低壓飽和蒸汽和余熱鍋爐的主過熱蒸汽分別 進入多進汽汽輪機的低壓氣缸和高壓氣缸做功發(fā)電，而分離出的低壓飽和水進入 除氧器作為除氧熱源進行充分利用。充分利用余熱發(fā)電緩解電力資源的緊張，利 用回收的余熱代替?zhèn)鹘y火力發(fā)電燃煤所產生的

17、熱量不但減少燃煤對環(huán)境的污染， 同時大大增加企業(yè)的經濟效益。熱悶法是通過打水將熱悶裝置內的高溫熔渣冷卻的過程，閃蒸技術是利用高 溫蒸汽、熱水帶動汽輪機發(fā)電，即熱能一動能一電能的過程，將1600C的熔渣 通過噴淋降溫至200C以下，其本身是一種熱能浪費過程，而閃蒸發(fā)電技術恰恰 能夠利用熔渣降溫的熱能，將鋼渣熱悶技術和閃蒸發(fā)電技術有效結合不但能夠解 決熱能的浪費，也減少熱悶噴淋打水過程中大量水資源的浪費，鋼渣熱能用于發(fā) 電是鋼渣顯熱回收的一種新途徑。3熱悶法顯熱回收構想熱悶顯熱回收總體上可以分為兩個過程，第一個過程是以余熱水的方式回 收，另一個回收過程是對蒸汽的回收?；厥诊@熱除用于發(fā)電外，還可用于

18、工業(yè)余 熱鍋爐和民用的供暖、供熱等。熱悶法顯熱回收工藝流程圖見圖1。將熔融鋼渣從渣罐倒入熱悶裝置中，啟動悶渣池壁和液壓推拉桿中水循環(huán)系 統，使水注入其中并保持動態(tài)循環(huán)，啟動液壓系統推動液壓推拉桿（圖2）向上 運動，此時液壓推拉桿均勻而有效的分布在悶渣池中并充分接觸熔融鋼渣，推拉 桿和悶渣池壁中的水循環(huán)系統充分吸收熱能并將其輸送出去，將回收的余熱水通 入發(fā)電裝置內進行發(fā)電，待悶渣池內鋼渣溫度達到熱悶要求時，打開水霧噴淋裝 置進行熱悶，同時打開蒸汽回收裝置進行蒸汽回收，同樣將回收的蒸汽也通入發(fā) 電裝置，待悶渣結束后，關閉蒸汽回收裝置，使液壓推拉桿向下運動至悶渣池底， 停止所有水循環(huán)系統，打開熱悶蓋，將鋼渣清出。熱悶顯熱裝置俯視圖見圖3。4熱悶顯熱回收的問題和技術可行性4.1熱悶顯熱回收的問題硅酸鹽類爐渣有如下特點：導熱系數低，14001500C的液相階段約為0.10.3 W/mK ；粘度隨溫度降低急劇升高。雖然熔渣熱焓大，但是由于 其導熱率低，換熱慢，換熱介質難以選擇，鋼渣中的熱含量隨著渣的溫度變化波 動很大見圖4,其中液態(tài)階段溫度為1400C1600C，當溫度進一步下降，逐漸 喪失流動性。圖4鋼渣熱含量隨溫度變化曲線4.2熱悶顯熱回收的技術可行性由于鋼渣導熱性差，粘度隨溫度降低急劇升高，鋼渣冷卻成坨后中心熱量不 易回收，導致顯熱回收效率低，液壓推拉桿法采用均勻分布的