金鑫

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海寶山，201900）

BSSF滾筒法渣處理技術(shù)在鑄余渣處理中的新運(yùn)用

金鑫

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海寶山，201900）

基于現(xiàn)有BSSF滾筒法渣處理技術(shù)，通過對鑄余渣特性的分析，結(jié)合滾筒渣處理裝置本身的優(yōu)勢，對系統(tǒng)進(jìn)行了二次開發(fā)。應(yīng)用效果表明：二次開發(fā)的滾筒法渣處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，增強(qiáng)了處理煉鋼連鑄余渣的能力，鋼渣處理率從30%提高到85%，為鋼渣資源化利用提供了良好條件，符合當(dāng)今社會對環(huán)保及固廢資源循環(huán)利用的需求。

BSSF；滾筒法；鋼渣處理；鑄余渣；環(huán)保；資源再利用

引言

鑄余渣是鋼包內(nèi)鋼水經(jīng)過連鑄或鑄錠后所剩余的鋼水和渣的混合物[1-3]。在鑄余渣處理方面，各大鋼廠處理模式基本相同，主要有直接熱潑和格柵冷卻法。將形成的大渣砣另行處理，而對鑄余渣經(jīng)篩分磁選后形成的塊狀鑄余渣，基本上都是堆積在渣場上，經(jīng)自然陳化處理后，再次篩分磁選。

如此反復(fù)循環(huán)處理后，仍有部分塊狀渣廢棄在場地上，不能得到利用。因此目前各大鋼廠在鑄余渣處理方面存在處理成本高、危險(xiǎn)性大、環(huán)境污染嚴(yán)重等弊端，既不經(jīng)濟(jì)，也不環(huán)保。

1 傳統(tǒng)滾筒法鋼渣處理技術(shù)

寶鋼BSSF全稱是滾筒法渣處理技術(shù)是由寶鋼歷時(shí)十余年開發(fā)的，具有短流程、清潔化、資源化特點(diǎn)的冶金熔態(tài)渣處理技術(shù)[4]，技術(shù)工作原理如圖1所示。

1.1 技術(shù)原理

將高溫熔態(tài)冶金渣在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的密閉容器中進(jìn)行處理，在工藝介質(zhì)和冷卻水的共同作用下，高溫渣被急速冷卻、固化和碎化，實(shí)現(xiàn)渣鋼破碎和分離同步完成。在這個(gè)工藝過程中，由于熔渣與鋼水冷卻的收縮率不同，所以互不包容；同時(shí)熔渣的處理是在滾筒的介質(zhì)中進(jìn)行的，熔渣無法包裹水形成密閉空間，所以不會發(fā)生爆炸，安全性好；在處理過程中，滾筒的工藝介質(zhì)將熔渣充分的顆?；?、同時(shí)冷卻水又將游離氧化鈣消解，因此渣的穩(wěn)定性好。處理過程污水循環(huán)使用，蒸汽集中排放。

1.2 傳統(tǒng)鑄余渣處理工藝

全國大部分鋼廠鑄余渣處理工藝如圖2所示。其中，大多數(shù)鋼廠采用常規(guī)處理方法，也就是直接傾倒，這樣不僅在渣鋼分離上效果不好，而且容易產(chǎn)生非常大塊的塊鋼，在處理過程中必須進(jìn)行相當(dāng)大工作量的破碎切割過程，無論環(huán)保還是效率，都不符合當(dāng)前發(fā)展方向。

圖1 寶鋼BSSF熔渣處理原理示意圖

作為鋼廠渣鋼內(nèi)循環(huán)的原料，勢必需要配備更加龐大的回收系統(tǒng)[2]。

當(dāng)用落錘法（夯實(shí)渣的方法）處理時(shí)，不僅對基礎(chǔ)、廠房、環(huán)境等方面都帶來非常惡劣的影響，也使工業(yè)清潔化生產(chǎn)要求嚴(yán)重不和諧。

當(dāng)用格柵處理法時(shí)（寶鋼系統(tǒng)用），該方法在渣罐接渣之前通過以鋼渣為原材料而制作的格柵放置于渣罐內(nèi)部進(jìn)行初步接渣，從而達(dá)到冷卻后自然分解為小塊的目的，以大量減少落錘工藝所帶來的時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。然而，該工藝并沒有從本質(zhì)上解決根本問題，各種中型尺寸的渣砣還是需要進(jìn)行進(jìn)一步氧氣切割，才可滿足篩分磁選的要求，并且同樣存在轉(zhuǎn)駁運(yùn)輸?shù)葐栴}，也會造成一定的安全隱患。當(dāng)然，該工藝已經(jīng)比傳統(tǒng)工藝大大降低了相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

2 滾筒法鋼渣處理技術(shù)的二次開發(fā)

運(yùn)用滾筒渣處理裝置進(jìn)行鑄余渣的處理，可實(shí)現(xiàn)鋼廠工業(yè)清潔化，解決安全隱患等問題，還能使產(chǎn)品適用面更廣，提升產(chǎn)品品牌效應(yīng)。

2.1 鑄余渣成分分析

根據(jù)分析研究表明，連鑄鑄余渣成分組成如下[3]：

圖2 傳統(tǒng)鑄余渣處理工藝

表1 鑄余渣組成

轉(zhuǎn)爐渣成分組成如下：

表2 轉(zhuǎn)爐渣組成

2.2 核心設(shè)備性能與原料矛盾

從物理性質(zhì)而言，鑄余渣的組成與轉(zhuǎn)爐渣類似，同樣主要由CaO、Al2O3組成，唯一區(qū)別在于鋼水含量。轉(zhuǎn)爐渣內(nèi)含有鋼水量根據(jù)鋼種和冶煉工藝的區(qū)別會略有區(qū)別，但一般情況下轉(zhuǎn)爐渣含鋼量在10%左右，鑄余渣含鋼量在30%~50%之間。接近一倍多的鋼水量的提高，對于整個(gè)設(shè)備目前情況而言，需要首先解決幾個(gè)問題：

（1）鋼水含量的增加帶來鑄余渣整體渣溫的上升，對于設(shè)備的穩(wěn)定性影響較大；

（2）轉(zhuǎn)爐渣的旋轉(zhuǎn)進(jìn)料裝置并不適用于鋼水含量高的鑄余渣，容易使鋼水粘結(jié)在漏斗表面，堵塞漏斗；

（3）鋼水進(jìn)入滾筒渣處理裝置后難以清理筒體內(nèi)部冷鋼；

（4）產(chǎn)品生產(chǎn)工藝可能需要根據(jù)設(shè)備二次開發(fā)后進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

2.3 二次開發(fā)及解決方案

為解決上述問題，BSSF滾筒渣處理裝置需要進(jìn)行漏斗、耐材、清渣裝置及生產(chǎn)工藝等方面的改進(jìn)。

2.3.1 進(jìn)料裝置

滾筒渣處理裝置原有進(jìn)料漏斗高度約3.8m，漏斗下口通徑（耐材砌筑后）口徑約0.8 m2，在分析鑄余渣鋼水含量高，容易粘結(jié)在漏斗表面的情況后，從設(shè)計(jì)角度將將漏斗整體高度降低至2.9 m，直段從1.3 m降低至0.86 m，從而減少鋼水粘結(jié)面積，便于在線清理以及離線翻渣。同時(shí)，漏斗通徑增加到2 m2，通過增加通過率提高產(chǎn)能[5]。

圖3 進(jìn)料裝置三視圖與設(shè)計(jì)圖

2.3.2 耐材

鑄余渣由于溫度過高，從高空下落后容易沖刷落渣點(diǎn)，導(dǎo)致進(jìn)料漏斗開裂，損壞漏斗，因此需對漏斗內(nèi)壁進(jìn)行保護(hù)。在選用耐材時(shí)，設(shè)計(jì)上需兼顧耐沖刷強(qiáng)度及耐高溫性能[6]。

鎂碳磚（圖4）是以高熔點(diǎn)堿性氧化物氧化鎂（熔點(diǎn)2 800℃）和難以被爐渣侵潤的高熔點(diǎn)碳素材料作為原料，添加各種非氧化物添加劑，用炭質(zhì)結(jié)合劑結(jié)合而成的不燒炭復(fù)合耐火材料。鎂碳磚主要用于轉(zhuǎn)爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內(nèi)襯，以及鋼包的渣線等部位。

鎂碳磚作為一種復(fù)合耐火材料，有效地利用了鎂砂的強(qiáng)抗渣侵蝕能力和碳的高導(dǎo)熱性及低膨脹性，補(bǔ)償了鎂砂耐剝落性差的最大缺點(diǎn)。其主要特點(diǎn)有：①耐高溫性能良好；②抗渣能力強(qiáng)；③抗熱震性好；④高溫蠕變低。

由于鑄余渣相比普通轉(zhuǎn)爐渣，鋼水含量高，針對鋼水冷卻后形成硬質(zhì)鋼片難以在線清理的問題，考慮對耐材進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在確保耐材強(qiáng)度的情況下，將原有鎂碳磚的含碳量從14%降低至10%，提高其保溫率，減低鋼水溫降速度，便于清理。對于耐材的修補(bǔ)、填縫等工作，同時(shí)在磚縫的填補(bǔ)現(xiàn)場采用HC-1轉(zhuǎn)爐爐口噴補(bǔ)料。

2.3.3 清渣裝置

滾筒在處理鑄余渣時(shí)，無論是料斗，還是進(jìn)入滾筒內(nèi)的鋼水，都會凝結(jié)成大塊冷鋼。由于鑄余渣含鋼量高，漏斗內(nèi)凝結(jié)的鋼片以及滾筒渣處理裝置內(nèi)部冷鋼的清理頻率也隨之大大增加。因此考慮在現(xiàn)場設(shè)置專用裝置，清理漏斗中的粘鋼（渣），同時(shí)能夠在清理滾筒內(nèi)部的冷鋼時(shí)候充當(dāng)?shù)蹙撸鐖D5所示。

圖5 清渣裝置

2.3.4 生產(chǎn)工藝改進(jìn)

不同于轉(zhuǎn)爐渣，鑄余渣如果使用滾筒渣處理裝置進(jìn)行處理，需在生產(chǎn)操作制度上進(jìn)行一定改進(jìn)：

（1）遵循滾筒原設(shè)計(jì)初衷，噴淋角度與上噴淋水量保持不變，下噴淋不開，冷鋼在排完之前勿關(guān)閉滾筒裝置；

（2）確保連續(xù)生產(chǎn)，在漏斗內(nèi)鋼水沒有凝固之前繼續(xù)第二爐，將熔融狀態(tài)的鋼水盡可能通過倒渣沖刷進(jìn)滾筒，提高生產(chǎn)效率；

（3）處理完畢后，除非需要將漏斗吊下來清理，勿打水；

（4）增加漏斗周轉(zhuǎn)數(shù)量及漏斗清理工序。

3 應(yīng)用效果

通過對滾筒渣處理裝置的二次開發(fā)，提高了滾筒設(shè)備對鑄余渣的適用性及穩(wěn)定性，并在此基礎(chǔ)上形成了處理線系統(tǒng)；結(jié)合原有滾筒渣處理裝置所創(chuàng)造的三位一體技術(shù)，提高了滾筒渣處理率；提出“渣不落地”的處理理念，使之實(shí)施到工程項(xiàng)目中的鑄余渣鋼渣處理率從30%提高到85%，且極大改善了環(huán)境污染問題。

4 結(jié)語

滾筒法渣處理技術(shù)具有清潔化、短流程、資源化的特點(diǎn)，符合當(dāng)今社會對環(huán)保及固廢資源循環(huán)利用的需求，有顯著的社會環(huán)保效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。橫向開拓滾筒渣處理技術(shù)的處理領(lǐng)域，將極大提高產(chǎn)品的市場認(rèn)可度。未來將繼續(xù)完善開發(fā)滾筒法工藝及設(shè)備，實(shí)現(xiàn)滾筒法對煉鋼鋼渣的全覆蓋。

[1]呂寧, 許薔. 連鑄鑄余渣處理方法初探[J]. 現(xiàn)代冶金, 2007, 35(3): 54-55.

[2]周立祥. 固體廢物處理處置與資源化[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2007.

[3]郭奠榮. 攀鋼鑄余渣熱態(tài)循環(huán)利用實(shí)踐[J]. 四川冶金, 2013, 35(5): 1-6.

[4]張建國. 滾筒法渣處理工藝技術(shù)應(yīng)用論述[J]. 資源再生, 2015(1): 66-68.

[5]李嵩. BSSF滾筒渣處理技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展[C]// 尾礦與冶金渣綜合利用技術(shù)研討會. 2014.

[6]胡治春. 寶鋼滾筒法渣處理工藝的發(fā)展現(xiàn)狀與改進(jìn)分析[J]. 科技促進(jìn)發(fā)展, 2012(4): 68-71.

An Innovative Application on Treatment of Casting Residue Using BSSF Drum-type Slag Treatment Technology

JIN Xin
(Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd., Baoshan, Shanghai,201900, China)

Based on the existing BSSF drum-type slag treatment technology, through analysis on the characteristics of casting residue, and combined with the advantages of drum slag treatment device, a secondary development for such a system has been carried out. The application effects show that the system of drum-type slag treatment system runs stably, and enhances the ability of slag treatment for steel casting. The treatment rate increases from 30% to 85%, providing a good condition for the use of steel slag resources, as well as meeting the needs of environmental protection and recycling of solid waste resources nowadays.

BSSF; Drum-type; Slag Treatment; Casting Residue; Environmental Protection; Resource Utilization

TF4

A

2095-8412 (2016) 06-1205-04

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.041

金鑫(1982-)，男，回族，浙江海寧人，工學(xué)學(xué)士，主任工程師。研究方向：鋼渣綜合處理。

E-mail: 21866626@qq.com