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熔融钢渣池式热闷在新余钢铁钢渣处理中的应用 王纯钱雷杨景玲范永平 中国京冶工程技术有限公司，北京 100088 摘要 介绍了钢渣池式热闷新工艺应用于新余钢铁集团钢渣处理工程的情况， 并将其与原有钢渣处理工艺在处理效果 上相对比， 发现应用钢渣热闷处理工艺， 最大限度地消除钢渣的不稳定因素并实现金属铁与其他连生体的充分解离和 尾渣充分利用是钢渣资源化处理利用的最佳途径， 采用钢渣热闷处理工艺后钢渣产品中渣钢品位在 85 以上， 磁选 粉铁品位达到 40 以上， 尾渣铁品位降至 1. 6 ， 钢渣中 f － CaO 含量小于 3 ， 且钢渣粉化效果较好， 满足用于生产钢 渣微粉的原料要求， 为钢渣的资源化利用提供了良好的前提条件。 关键词 钢渣;热闷处理;钢渣粉 APPLICATION OF POOL HOT STUFFINESS OF MOLTEN SLAG IN STEEL SLAG TREATMENT PROJECT OF XINYU IRON AND STEEL GROUP Wang ChunQian LeiYang JinglingFan Yongping China Jingye Engineering Co． ，Ltd，Beijing 100088，China AbstractIt was introduced use of new process of hot stuffiness of molten slag in steel slag treatment projects of Xinyu Iron and Steel Group，which was compared with treating effect of the original slag treatment process． The result shows that hot stuffy slag treatment process could eliminate possible instable factors of steel slag and realize separation of iron from other metals， which was the best was of making full use of tailings． The iron grade of steel slag in slag products was more than 85 ，the iron grade of the magnetic powder was more than 40 ，the iron grade of tailings iron was lowered to 1. 6 ，the content of f － CaO in steel slag was less than 3 ，and the powder effect of slag was better，which could meet the demand on raw materials for the production of slag powder，and provided a prerequisite for the beneficial utilization of the steel slag． Keywordssteel slag;hot stuffy treatment ;steel slag powder 0引言 钢铁工业是国民经济的基础产业， 2008 年我国 粗钢产量突破 5 亿 t， 较 2002 年的 2. 22 亿 t 增加 1 倍 多 ［1］。每生产 1t 粗钢约产生 100 ～ 150kg 钢渣， 目前 我国钢渣的资源化综合利用率还比较低， 约为 22 左 右。新余钢铁有限责任公司 2008 年三期技改完成后， 钢产量达到 850 万 t， 年产钢渣 116 万 t。由于采用露 天堆放， 打水冷却处理， 使得大量的钢渣堆置， 造成资 源的巨大浪费和环境的污染。如何实现钢渣的资源化 利用， 变废为宝， 成为公司亟待解决的问题 ［2- 3］。 1原有钢渣处理工艺 新钢钢渣处理原有工艺流程见图 1。 在新钢钢渣处理新工艺应用之前， 钢渣的处理工 艺采取场地打水堆存， 并分别于 2005 年、 2006 年建 成两条筛分磁选线。 原有钢渣处理工艺对高温钢渣只采用简单打水 堆放处理， 钢渣粉化程度较差， 不仅使得钢渣堆存形 成渣山， 占用大量土地， 而且在冷却过程中钢渣中不 稳定物质 f － CaO 及 f － MgO 未能得到有效消解， 钢 渣的稳定性较差。后续钢渣筛分磁选工艺流程较简 单， 主要设备只有条筛、 振动给料筛、 永磁除铁器、 磁 滚筒及液压锤等， 其中对钢渣的破碎仅是通过对大块 钢渣进行液压锤破碎， 并通过振动筛对钢渣进行分 级。由于液压锤破碎效果不佳， 使得处理后钢渣的渣 铁分离效果不佳， 得到的 A1 级渣钢、 A2 级渣钢、 B 级 渣钢及 C 级渣钢的铁品位不高， 而后续对渣钢的处 理采取“湿磨湿选” 深加工工艺， 使得尾渣无法利用， 同时也造成了二次污染。 2现有钢渣处理工艺 2008 年， 新余中冶环保资源开发有限公司建设 09 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 图 1新钢原钢渣处理工艺流程 了一条规模为 116 万 t/a 钢渣热闷、 磁选、 筛分生产 线， 工艺流程见图 2。 在现有工艺中， 钢渣热闷处理主要过程为高温熔 融热渣由渣罐车运至钢渣热闷处理生产线， 用铸造桥 式起重机将渣罐中热渣倒入热闷装置后， 开始打水冷 却直到表面凝固为止， 用挖掘机松动钢渣， 保证装置 内钢渣表面无积水， 然后进行第二次倒渣 重复上一 次过程 ， 直至热闷池倒满钢渣后， 盖上热闷装置盖， 由 PLC 总控制室自动打开喷水系统进行喷雾， 喷雾 装置设置在装置盖顶部。当装置内温度过高时自动 打开排气阀放气。为保证安全， 盖上装有安全阀。温 度传感器设在装置内特殊部位， 以防止碰击和热辐射 对仪器造成偏差。热闷结束后则自动打开排气阀， 卸 出装置内余汽， 用桥式起重机将装置盖移至装置盖支 架后， 热闷装置开始出渣。 而在后续钢渣磁选筛分过程中， 主要设备包括振 动筛、 液压破碎锤、 液压颚式破碎机、 棒磨机、 电磁吸 盘、 电磁除铁器、 干式磁分离机、 磁选机等， 其中通过 液压破碎锤、 液压颚式破碎机及棒磨机很好地实现了 对钢渣的破碎， 破碎后的钢渣中渣铁分离良好， 而整 套工艺的磁选分别针对不同粒级钢渣选用电磁吸盘、 电磁除铁器、 磁选机及干式磁分离机等设备实现， 对 铁的分选效果也较好。而且经分选后的不同粒度的 尾渣可以进行后续资源化利用。 现有钢渣处理工艺与原有钢渣处理工艺相比 1 钢渣热闷处理工艺是利用钢渣本身余热产生 的蒸汽来完成对钢渣中不稳定物质游离化钙 f － CaO 和游离氧化镁 f － MgO 的稳定化， 不仅缩短了 处理周期， 而且提高了处理后钢渣稳定性。 2 破碎筛分磁选工艺采用“干磨干选” ， 全流程 无生产污水和湿式尾渣进入环境; 采用周边排料式干 式棒磨机， 克服了中心排料式干式球磨机处理能力 低、 易堵料等缺点， 使钢渣中相互包裹的渣与金属铁 充分解离; 采用干式盘式钢渣磁分离机， 克服了常规 干式磁选机处理细粒物料由分散差、 磁团聚等造成的 选择性差的缺点。 3 经热闷工艺处理后的钢渣稳定性较好， 解决 了原有工艺处理后钢渣体积不稳定的问题， 从而使得 钢渣能有效用于水泥和建材领域 ［4］。因而， 经现有 工艺处理后得到的磁选尾渣可用于制备钢渣微粉， 可 以做水泥和混凝土的掺合料。相关研究已证明 钢渣 粉的比表面积大， 活性好， 可与熟料粉 掺石膏 混合 配制水泥， 与纯硅酸盐水泥混合配制水泥， 或与纯硅 酸盐水泥、 矿渣粉混合配制水泥， 其掺量可达到 30 左右; 同时由于钢渣粉具有较好的流动性、 耐久性、 体 积稳定性， 可作为混凝土的活性矿物掺和料， 降低水 化热， 提高混凝土的耐磨性， 改善其工作性能、 力学性 能和耐久性 ［5- 6］， 尤其是钢渣粉与矿渣粉双掺作混凝 土掺和料时， 两者有相互活化的作用， 可作为混凝土 工程中理想的活性矿物掺和料， 为制备绿色高性能混 凝土提供有效的新途径， 并实现钢渣资源化和高价值 化 的 综 合 利 用 ［7- 8］。 钢 渣 粉 比 表 面 积 达 到 19 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 图 2新建钢渣处理工艺流程 400 m2/mg， 可等量取代 10 ～ 30 水泥用作混凝土 掺合料， 提高混凝土的后期强度， 改善混凝土的工作 性能 ［9］。 3处理效果 钢渣热闷及破碎筛分磁选线于 2009 年 2 月份投 产， 自投入运行以来， 生产线运转正常， 工艺指标达到 了设计要求， 部分指标优于设计要求。 1 技术指标 渣钢品位达到 85 以上， 可直接返 回炼钢使用; 热闷后钢渣中小于10 mm粒级含量达到 60 以上; 尾渣中 MFe 品位由原来的 3. 8 下降至 1. 6 ， fCaO 含量由原来的 8 降至 3 以下， 满足 用于生产钢渣微粉的原料要求; 磁选粉 TFe 品位达到 40 以上， 经干磨干选深加工处理可达到 65 以上。 2 经济效益 新的钢渣处理工艺与原工艺相比， 每年可多回收废钢资源 2. 5 万 t， 每吨废钢以1 500元 计， 可增加产值3 750万元， 增加利润2 590万元 /年， 尾渣可全部资源化利用。 3 社会效益和环境效益 新的钢渣处理工艺解 决了原有钢渣堆存占用土地、 污染环境的问题， 同时 尾渣用于钢渣粉可等量代替水泥做混凝土掺合料。 生产每吨钢渣粉与水泥相比可节约煤105 kg， 节电 73 kWh， 减排 CO20. 68 t。以生产 80 万 t/a 钢渣粉 计算， 可节约标准煤 8. 4 万 t/a， 节电 5840 万 kWh/ a， 减排 CO254. 4 万 t/a。 4结语 1 钢渣热闷处理工艺可有效解决钢渣的粉化和 稳定化问题， 是钢渣利用先进可靠的处理工艺。 下转第 113 页 29 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期 图 22005、 2007、 2009、 2010 年监测点的 环境质量排名示意 解， 炮校、 东软、 张士污染程度最轻。2009 年太原街、 二毛污染程度最重， 文艺路、 小河沿、 张士污染程度次 之， 东软、 炮校污染程度最轻。2010 年太原街、 文艺 路污染程度最重， 二毛、 小河沿、 北陵污染程度次之， 东软、 张士、 炮校污染程度最轻。在这 6 年时间里虽 然有波动， 但起伏不大; 由此可知 沈阳市大气污染程 度在空间上呈现出从市中心区至近郊区再到远郊区 逐渐减弱的特征; 原因可能是市中区人口密集、 车流 量大， 排放汽车尾气对大气产生了严重污染， 炮校、 张 士、 东软相对人口密度小、 车流量较小， 汽车尾气对大 气的污染程度相对较轻。 在从时间与空间动态组合方面看， 20052010 年大气污染程度在总体呈现出下降趋势的基础上， 市 中区的大气污染程度逐步减轻， 郊区大气的污染程度 呈现出相对逐步上升的特征。这反映出随城市的扩 大， 沈阳市的工业区由市中区向郊区逐步转移， 城市 拓展区变化增加强的结果。 3结论 大气环境质量在年际变化方面呈现出波动中总 体逐年下降趋势的特征; 反映了沈阳市大气环境质量 在近 9 年间逐渐转好的事实。在年内变化方面呈现 出的特征为 20072009 年三年内呈现两头高中间低 的“U” 字型变化趋势， 主要是东北取暖期燃煤所致。 在大气环境质量时、 空动态变化方面呈现出的总体下 降趋势背景下， 郊区相对逐步上升的特征; 反映了城 市近年扩张、 城市拓展区变化增强， 工业污染向拓展 区迁移的事实。 参考文献 ［1］国家统计局． 中国环境统计年鉴［M］． 北京中国统计出版 社，2003- 2010． ［2］沈阳市统计局． 沈阳统计年鉴［M］． 北京中国统计出版社， 2002- 2010． ［3］辽宁省环保局． 辽宁省环境状况公报［M］． 沈阳 辽宁省环保 局，2002- 2009． ［4］张文霖． 主成分分析在 SPSS 中的操作应用［J］． 市场研究， 2005 12 31- 34． ［5］陈胜可． SPSS 统计分析从入门到精通［M］． 北京 清华大学出 版社，2010． ［6］刘玉彻，王连仲，杨柳， 等． 沈阳 2007 年城市热岛研究［J］． 环境科学与技术，2011，34 6 96- 101． ［7］刘莎莎． 哈尔滨市大气环境质量现状研究与预测［D］． 哈尔 滨 哈尔滨工业大学，200835- 40． 作者通信处朱瑞娟100124北京市朝阳区平乐园 100 号北京工 业大学环能学院 E- mailruijuanzhu emails． bjut． edu． cn 2011 － 11 － 21 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 92 页 2 采用先进的分选工艺与设备， 实现钢渣中金 属铁与其他连生体的充分解离是实现钢渣优化分选、 最大限度回收资源的有效方法。 3 钢渣微粉用于水泥和混凝土做掺合料， 是钢 渣应用的趋势和发展方向。 参考文献 ［1］王少宁， 龙跃， 张玉柱， 等． 钢渣处理方法的比较分析及综合利 用［J］． 炼钢，2010 4 75- 76． ［2］朱桂林． 发展循环经济， 科学选择钢渣处理工艺及综合利用途 径实现钢铁渣 “零” 排放［J］． 中国废钢铁， 2005 6 10- 15． ［3］冷光荣， 朱美善． 钢渣处理方法探讨与展望［J］． 江西冶金， 2005 4 44- 46． ［4］甄云璞， 苍大强， 宗燕兵， 等． 钢渣在建筑材料中的易磨性和稳 定性研究［J］． 环境工程， 2009， 27 6 105- 106． ［5］孙宝云． 用于水泥和混凝土中的钢渣粉［J］． 四川建材， 2005 3 34- 36． ［6］李云峰， 王玲， 林晖． 掺钢渣粉混凝土工作性和力学性能研究 ［J］． 混凝土， 2008 9 38- 39． ［7］刘天成， 杨华明． 超细钢渣及高性能混凝土掺和料的最新进展 ［J］． 金属矿山， 2006 9 8- 13． ［8］孙家瑛， 黄成华． 矿渣钢渣复合超量替代水泥的高性能混凝土 性能研究［J］． 新型建筑材料， 2004 7 13- 15． ［9］凌庆璋． 钢渣粉用作混凝土高效掺合料［J］． 江苏建材， 2005 1 11- 15. 作者通信处范永平100088北京市海淀区西土城路 33 号环保院 E- mailwangshen54321 126． com 2011 － 10 － 21 收稿 311 环境工程 2012 年 8 月第 30 卷第 4 期