（柳鋼金鵬環(huán)保公司，廣西 柳州 545002）

【摘 要】文章主要介紹了太鋼鋼渣廠、鞍鋼廠廢鋼渣的處理工藝、設(shè)備及市場(chǎng)應(yīng)用情況，重點(diǎn)解析鞍鋼廠廢鋼渣超細(xì)粉項(xiàng)目。目的在于為某鋼廠大量的鋼渣尾渣綜合利用提供一定的技術(shù)參考，并為下一步實(shí)施鋼渣綜合利用項(xiàng)目提供可參考的工作思路。

【關(guān)鍵詞】廢鋼渣；超細(xì)粉；利用

【中圖分類號(hào)】TQ172.44 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）04-0064-04

0 引言

我國是世界鋼鐵產(chǎn)量第一大國，隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鋼渣量隨之增加，鋼渣年產(chǎn)量大約10 500萬t，目前堆放未處理的鋼渣約10萬t。鋼渣利用率不高，環(huán)境污染嚴(yán)重，對(duì)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展提出了很大的挑戰(zhàn)[1]。

某鋼廠鋼渣年產(chǎn)約120萬t，廢鋼渣約80萬t，主要用于鋪路、制磚和水泥等，應(yīng)用領(lǐng)域比較單一狹窄，未能充分發(fā)揮鋼渣的特性和價(jià)值。該鋼廠鋼渣有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大量滯銷的情況，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)和環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響。為此，本文對(duì)國內(nèi)幾家鋼廠進(jìn)行考察和研究，為鋼渣資源化、價(jià)值化尋找新的出路。

1 太鋼鋼渣處理

太鋼鋼渣廠是我國進(jìn)行鋼渣綜合利用為較早的單位之一，太鋼鋼產(chǎn)量為1 000萬t，其中300萬t為不銹鋼，鋼渣產(chǎn)量約200萬t/a，其中不銹鋼鋼渣約90萬t/a，碳鋼鋼渣約90萬t/a，固態(tài)渣約20萬t/a。

1.1 處理工藝（如圖1所示）

太鋼鋼渣廠有17個(gè)熱燜渣池，尺寸為7 m×5 m×5.5 m，一鋼廠和二鋼廠及新150鋼廠液態(tài)鋼渣通過渣罐車運(yùn)到鋼渣廠渣場(chǎng)，降溫到300～500 ℃后倒入熱燜渣池進(jìn)行熱燜。

通過考察了解知道，太鋼廢鋼渣熱燜后，大于200 mm以上的鋼渣選出后進(jìn)入液壓破碎設(shè)備進(jìn)行破碎處理，小于200 mm的鋼渣進(jìn)入磁選線進(jìn)行篩分磁選后，50～200 mm的鋼渣進(jìn)入棒磨破碎，破碎之后進(jìn)行篩分磁選。鋼渣如圖2所示，細(xì)廢粉如圖3所示。

1.2 廢鋼渣產(chǎn)品及出路

太鋼廢鋼渣經(jīng)過破碎篩分工藝后，得到2種粒徑的產(chǎn)品，分別為0～6 mm，6～10 mm。其中，0～6 mm提供給水泥廠當(dāng)原料使用，6～10 mm粒徑的產(chǎn)品用于填路和填湖。經(jīng)過了解，廢鋼渣處理也是太鋼鋼渣廠一大難題，該廠現(xiàn)在正在購買廠區(qū)周邊低洼地塊，采用填平的方式消耗大量廢鋼渣。

1.3 太鋼超細(xì)粉項(xiàng)目

山西太鋼哈斯科科技有限公司是由太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司（TISCO）和美國哈斯科公司（HARSCO）于2011年組建成立的合資企業(yè)，注冊(cè)資金為2.5億元，具有獨(dú)立法人資格。鋼渣綜合利用項(xiàng)目一期投資約5億元，占地197 400 m2，位于陽曲縣，為新建項(xiàng)目，項(xiàng)目設(shè)計(jì)鋼渣尾渣的處理能力為150萬t/a（其中：100萬t不銹鋼尾渣和50萬t碳鋼尾渣）。主要建設(shè)內(nèi)容包括5條鋼渣尾渣深加工處理線，分別為100萬t不銹鋼尾渣濕選處理線、35萬t鋼渣路基材料生產(chǎn)線、50萬t不銹鋼尾渣干燥與肥料制造線、30萬t碳鋼尾渣破碎與超細(xì)粉生產(chǎn)線和10萬t煉鋼輔料。該項(xiàng)目于2012年3月開工，2013年5條處理線陸續(xù)建成投產(chǎn)。

山西本地由于鋼渣微粉市場(chǎng)用量少，市場(chǎng)接受度低、運(yùn)行成本高（100元/t以上）等原因，已停產(chǎn)；肥料生產(chǎn)因成本高，出口美國市場(chǎng)不景氣，也停產(chǎn)。

2 鞍山鋼鐵公司鋼渣廠鋼渣超細(xì)粉利用

鞍山鋼鐵公司鋼渣廠（簡(jiǎn)稱鞍鋼廠）作為我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)，對(duì)鋼渣綜合利用的技術(shù)開發(fā)給予高度重視，其技術(shù)裝備都處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2.1 燜渣工藝

目前，鞍鋼廠對(duì)鋼渣處理分2種方式，其中西區(qū)主要采用“熱潑”處理工藝，即將鋼渣翻渣后激冷，打水燜渣14 d，讓鋼渣自然粉化，之后進(jìn)行破碎磁選處理。

一煉鋼、二煉鋼及鲅魚圈采用熱燜渣工藝處理，工藝和某鋼渣廠相似。

2.2 破碎磁選工藝

鞍鋼廠目前有2條生產(chǎn)線，其中本部有一條240萬t/a鋼渣生產(chǎn)線，鲅魚圈有一條80萬t/a鋼渣生產(chǎn)線。對(duì)本部生產(chǎn)線進(jìn)行全面考察后發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)線為1986年從德國KIID和EF公司引進(jìn)的一套處理線，主要采用三篩二破三磁選的工藝處理，與某鋼廠的處理工藝相似。

2.3 主要產(chǎn)品

根據(jù)了解，通過工藝處理后，得到10～50 mm、50～100 mm、100～356 mm 3種鐵品位大于62%粒鋼；0～10 mm鐵品位為42%的磁選粉；0～10 mm、10～40 mm的廢粉2種，產(chǎn)品與某鋼廠的產(chǎn)品基本一樣。

3 鞍鋼鋼渣超細(xì)粉項(xiàng)目

多年來，鞍鋼廠一直把冶金渣綜合開發(fā)利用作為集團(tuán)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，不斷加大冶金渣產(chǎn)品開發(fā)力度。2014年，鞍鋼礦渣開發(fā)公司和德國蒂森克虜伯-伯利休斯工業(yè)工程有限公司進(jìn)行戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)出用高壓輥壓機(jī)終粉磨生產(chǎn)鋼渣粉的工藝技術(shù)。于2014年5月開工，2014年9月28日50萬t/年鋼渣粉生產(chǎn)線正式建成投產(chǎn)，年可加工鋼渣尾渣60萬t。該工程為鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司采用EPC模式總承包。

3.1 處理工藝及特點(diǎn)

處理工藝流程圖如圖4所示。

熱燜磁選后的廢尾渣運(yùn)至堆場(chǎng)，磁選、稱重后送入鏈斗式提升機(jī)運(yùn)到靜態(tài)分離器中，分離后的粗物料進(jìn)入高壓輥壓機(jī)，通過高壓輥壓機(jī)破碎后，送回鏈斗式提升機(jī)，再加入原料流，并重新進(jìn)入靜態(tài)分離器進(jìn)行重新循環(huán)。分離后的較細(xì)物料送到旋風(fēng)筒分離器和高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)中分離篩選，篩選后的不合格物料再回到高壓輥壓機(jī)中進(jìn)行碾壓，而合格物料直接進(jìn)入微粉存儲(chǔ)倉中。

工藝特點(diǎn)如下。粉磨效率高：微粉細(xì)度≥450 m2/kg；噪音低：磨機(jī)噪音≤85 dB（A）；環(huán)境污染?。贺?fù)壓工作，粉塵不外溢，無污水排放；節(jié)能效果明顯：與普通球磨機(jī)系統(tǒng)相比，節(jié)能50%以上。

高壓輥壓機(jī)正面如圖5所示；高壓輥壓機(jī)右側(cè)面如圖6所示。

3.2 主要設(shè)備對(duì)比分析

鋼渣超細(xì)粉磨機(jī)性能、能耗對(duì)比見表1。

3.2.1 球磨機(jī)

球磨機(jī)系統(tǒng)能耗高、噪聲大、單機(jī)能力小，但球磨機(jī)投資低，在中小型水泥廠應(yīng)用較多。球磨機(jī)的電耗在幾種設(shè)備中最高，是POLYCOM高壓輥壓機(jī)的2倍；而且每年對(duì)鑄鐵研磨體的消耗量非常大，研磨體的磨損致使鋼渣微粉含鐵量高，質(zhì)量受影響。傳統(tǒng)管磨機(jī)系統(tǒng)對(duì)選鐵無法達(dá)到0.1%以下，對(duì)建材產(chǎn)品質(zhì)量有影響，滿足不了建材產(chǎn)品的應(yīng)用要求。因此，傳統(tǒng)球磨機(jī)并不適合用于鋼渣微粉的生產(chǎn)。

3.2.2 立式磨機(jī)

國產(chǎn)立式磨機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低，技術(shù)尚不成熟，需要進(jìn)口，設(shè)備投資較高，但是其運(yùn)轉(zhuǎn)電耗節(jié)省，與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比，可節(jié)電35%左右。而且，設(shè)備操作維護(hù)簡(jiǎn)單。因此，目前在礦渣微粉領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，輥壓磨盤上會(huì)出現(xiàn)金屬雜質(zhì)的“富集現(xiàn)象”，在生產(chǎn)過程中，被磨物料料床中金屬雜質(zhì)的含量越來越高，微粉部件磨損進(jìn)展加速，電耗迅速提高，產(chǎn)能急劇下降。只有停機(jī)清空磨內(nèi)物料，才能重新啟動(dòng)設(shè)備恢復(fù)生產(chǎn)。目前，有個(gè)別公司采用立式磨機(jī)進(jìn)行鋼渣微粉的生產(chǎn)時(shí)，都遇到這個(gè)問題。因此，輥式立磨并不適合鋼渣微粉的生產(chǎn)。

3.2.3 輥壓機(jī)+球磨機(jī)

相對(duì)于傳統(tǒng)的球磨機(jī)，粉碎是一個(gè)隨機(jī)的過程，而磨輥研磨過程中利用兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的輥來擠壓料層。料層由許多聯(lián)結(jié)在一起的粒子組成，所施加的壓力能造成強(qiáng)烈的相互擠壓和破碎。顆粒間破碎微粉大大提高了研磨效率。輥壓機(jī)節(jié)能的最大潛能體現(xiàn)在閉合回路研磨。但國內(nèi)生產(chǎn)的輥壓機(jī)由于壓力小、設(shè)備制造精度低，耐磨層材質(zhì)強(qiáng)度不夠等原因，導(dǎo)致通過國內(nèi)生產(chǎn)的輥壓機(jī)生產(chǎn)的鋼渣微粉細(xì)度不夠（比表面積為280～320 m2/kg），需通過增加一道球磨機(jī)，將細(xì)度不足的鋼渣微粉繼續(xù)研磨，使其達(dá)到合格的細(xì)度。但其球磨內(nèi)研磨必定會(huì)增加微粉中鐵的含量，無法控制其微粉中鐵的含量，可能會(huì)導(dǎo)致微粉成分不符合要求。

3.2.4 臥式輥磨

法國FCB公司的HRM型臥式輥磨，過去主要用于水泥微粉的生產(chǎn)，其工作原理類似于立磨和輥壓機(jī)。產(chǎn)品細(xì)度接近合格時(shí)，產(chǎn)量?jī)H有保證設(shè)計(jì)產(chǎn)量的40%左右。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，只有加大液壓壓力，但會(huì)造成液壓系統(tǒng)的漏油。因此，臥輥磨也不適合鋼渣微粉的生產(chǎn)。

3.2.5 POLYCOM高壓輥壓機(jī)

相對(duì)于傳統(tǒng)的球磨機(jī)，粉碎是一個(gè)隨機(jī)的過程，而高壓磨輥研磨過程中利用兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的輥來擠壓料層。 料層由許多聯(lián)結(jié)在一起的粒子組成，所施加的壓力能造成強(qiáng)烈的相互擠壓和破碎。顆粒間破碎微粉大大提高了研磨效率。高壓輥壓機(jī)節(jié)能的最大潛能體現(xiàn)在閉合回路研磨，使原料直接成為高質(zhì)量的成品。與普通球磨機(jī)系統(tǒng)相比，高壓輥壓機(jī)微粉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超過54%的節(jié)能效果。

球磨機(jī)、立式磨機(jī)、臥式輥磨機(jī)等微粉生產(chǎn)設(shè)備在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，都會(huì)出現(xiàn)金屬雜質(zhì)在微粉設(shè)備內(nèi)部的“富集現(xiàn)象”，即系統(tǒng)中的物料金屬鐵和冶金雜質(zhì)的含量越來越高，微粉部件磨損進(jìn)展加速，電耗迅速提高，產(chǎn)能急劇下降[2]。直至被迫停機(jī)清空磨內(nèi)物料。針對(duì)上述問題，根據(jù)鋼渣微粉的條件，進(jìn)行改進(jìn)，利用在輥壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，微粉料流是在極短的瞬間一次性通過高壓對(duì)輥的擠壓，可保證不會(huì)出現(xiàn)金屬雜質(zhì)的富集，解決了上述問題，使微粉部件使用壽命延長(zhǎng)，系統(tǒng)電耗節(jié)省。

3.2.6 伯利休斯最新一代選粉機(jī)技術(shù)使分離效率更高

最新一代靜態(tài)選粉機(jī)STATOSEP和動(dòng)態(tài)選粉機(jī)STATESV，其分離效率更高，單憑輥壓機(jī)和選粉機(jī)組成的終微粉系統(tǒng)，產(chǎn)品細(xì)度就能夠能達(dá)到400 m2/kg比表面以上，甚至能達(dá)到更高的產(chǎn)品細(xì)度要求。

3.3 鋼渣微粉產(chǎn)品及使用情況

2006年，對(duì)鋼渣微粉生產(chǎn)線立項(xiàng)調(diào)研，歷時(shí)8年方才建成，項(xiàng)目投資1億元，占地面積為19.5 m×24.5 m，2014年9月28日投產(chǎn)，計(jì)劃2年收回投資，生產(chǎn)線運(yùn)行只需16人，生產(chǎn)成本只有50元/t，其主要產(chǎn)品為450 m2/kg鋼渣微粉（如圖7所示）。

4 結(jié)論

通過對(duì)太鋼鋼渣廠、鞍鋼廠的了解可以看出，廢鋼渣處理的方式主要為熱潑和熱燜，但是熱燜基本成為當(dāng)前工藝的主流，也是為下一步處理利用廢鋼渣做超細(xì)粉奠定了基礎(chǔ)。

各廠鋼渣通過破碎磁選產(chǎn)生的產(chǎn)品基本與某鋼廠一致，主要有渣鋼、磁選鐵、磁選粉、細(xì)廢鋼渣、粗廢鋼渣等成品。產(chǎn)品的處理方式根據(jù)區(qū)域情況不同，處理也不一樣。渣鋼、磁選鐵、磁選粉3種產(chǎn)品，太鋼鋼渣廠、鞍鋼廠都是給集團(tuán)內(nèi)部使用。對(duì)于廢鋼渣，太鋼鋼渣廠目前主要用于鋪路、地面的填平補(bǔ)齊；鞍鋼廠的廢鋼渣主要生產(chǎn)免燒磚、植草磚、魚礁、肥料、水泥原料、鋼渣微粉等，真正實(shí)現(xiàn)鋼渣的零排放，并提高了廢鋼渣的利用價(jià)值。

通過了解和比較后提出建議。

（1）某鋼渣廠熱燜工藝和破碎磁選工藝基本達(dá)到同行水平，熱燜工藝為進(jìn)一步利用加工成超細(xì)粉提供了有利條件，下一步鋼渣廠應(yīng)該對(duì)廢鋼渣進(jìn)行細(xì)化，并分級(jí)處理，打開更廣闊的使用領(lǐng)域。

（2）建議繼續(xù)重點(diǎn)關(guān)注鞍鋼鋼渣微粉項(xiàng)目。鞍鋼廠能實(shí)現(xiàn)50元/t成本，該設(shè)備有巨大優(yōu)勢(shì)，目前行業(yè)成本為70元/t。下一步要密切聯(lián)系鞍鋼廠的相關(guān)人員，了解設(shè)備運(yùn)行性能和生產(chǎn)成本，同時(shí)了解鞍鋼廠的微粉在市場(chǎng)上的使用情況及市場(chǎng)反饋，為項(xiàng)目決策做好資料收集。

（3）建議運(yùn)50 t廢鋼渣給鞍鋼鋼渣微粉廠進(jìn)行生產(chǎn)，進(jìn)一步了解生產(chǎn)情況和生產(chǎn)成本，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面分析，全面掌握某鋼廠鋼渣微粉的性能，為市場(chǎng)推廣做準(zhǔn)備。

（4）對(duì)本市周邊攪拌站、磨粉廠進(jìn)行調(diào)研，了解市場(chǎng)的接受度和容量，并選取幾家作為鋼渣微粉使用的試點(diǎn)。在磨粉技術(shù)逐步成熟后，市場(chǎng)將決定鋼渣微粉項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因數(shù)。

（5）建設(shè)資金可采取EPC模式或BOT等模式，可以解決資金、技術(shù)問題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]那寶魁.鋼鐵企業(yè)安全生產(chǎn)管理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2015.

[2]薛正良.鋼鐵冶金概論[M].北京：冶金工業(yè)出版，2014.

[3]陳寶智.冶金環(huán)保設(shè)備[M].第2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2014.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡(jiǎn)介】龍順紅，男，廣西靈川人，廣西柳鋼金鵬環(huán)保公司副經(jīng)理，工程師，研究方向：冶金環(huán)保。