魏翠萍

（中鋼集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100089）

高爐熔渣的處理方法主要分為出干渣和水淬渣。由于干渣處理時(shí)，對(duì)于環(huán)境污染較為嚴(yán)重，且資源利用率低，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。一般只在事故處理時(shí)，設(shè)置干渣坑或渣罐出渣。目前，高爐熔渣處理主要采用水淬渣，水渣可以作為水泥原料，或用于制造渣磚、輕質(zhì)混凝土砌塊，讓高爐渣得到二次利用。目前，高爐渣處理工藝較多，每種工藝都會(huì)有它的優(yōu)點(diǎn)和不足，本文著重在占地、投資、維護(hù)費(fèi)用、水渣質(zhì)量（玻璃體含量）、循環(huán)水質(zhì)量（含細(xì)渣粒程度）、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境（散發(fā)蒸汽）等六個(gè)方面進(jìn)行相對(duì)比較，供鋼鐵廠新建或大修高爐時(shí)參考。

1 高爐渣概述

高爐渣作為工業(yè)固體廢棄物，如果處理不當(dāng)就會(huì)污染自然環(huán)境。它是高爐冶煉過(guò)程中，由于礦石中含有的脈石、燃料中的灰分以及其他溶劑未揮發(fā)的部分組成的固體廢棄物。其主要成分包括鈣、鋁、硅、鎂的氧化物以及少量硫化物，成分相對(duì)復(fù)雜。

高爐渣在冶煉過(guò)程中是無(wú)法避免的，只能通過(guò)后期處理才能夠有效緩解高爐渣污染問(wèn)題。高爐渣可以用作基建材料，例如機(jī)場(chǎng)以及市政公路地基工程的填料使用；也可作為功能材料如混凝土骨料、鐵路道渣，因此高爐渣的再利用成為了研究熱點(diǎn)。

高爐渣的處理機(jī)理可以概括為兩種，分別是干渣處理和水渣處理。所謂水渣處理，是利用冶煉爐利用高壓噴水設(shè)備在水壓力作用下將爐渣轉(zhuǎn)為水渣，然后通過(guò)過(guò)濾措施，實(shí)現(xiàn)水渣分離，沖渣水循環(huán)使用，成品水渣可作水泥原料、混凝土骨料等。相較于干渣，水渣優(yōu)勢(shì)比較突出，渣粒度均勻尺寸較小，更容易粉碎。同時(shí)自動(dòng)化程度較高，生產(chǎn)效率高，作業(yè)地點(diǎn)較為集中，所以企業(yè)多為水渣處理。

2 高爐渣常用處理工藝

高爐渣的處理工藝較多，目前應(yīng)用較為廣泛地主要有平流沉淀池法、底濾法、INBA法、圖拉法(嘉恒法)、新RASA法（明特法）、大轉(zhuǎn)盤法以及小過(guò)濾池法。不同的處理方法，需要采用不同的設(shè)備，投入不同的人力物力，因此在選擇時(shí)，企業(yè)需要根據(jù)高爐渣的元素含量，選用不同的處理方法。

2.1 平流沉淀池法

圖1 平流法工藝流程

（1）工藝簡(jiǎn)介：高溫熔渣由?；瘒婎^水淬后由沖渣溝流入沉淀池，經(jīng)設(shè)置的多個(gè)沉淀池分級(jí)沉淀后由抓斗吊車將水渣撈至渣場(chǎng)瀝水后外運(yùn)，沖渣水由泵房循環(huán)供至?；瘒婎^，水淬產(chǎn)生的蒸汽由設(shè)置在沖渣溝上的煙囪排空。

（2）主要建筑設(shè)施：沉淀池、沖渣溝、排氣煙囪、沖渣泵房。（3）主要設(shè)備：抓斗吊、渣漿泵及相關(guān)輔助設(shè)施。

（4）工藝特點(diǎn)：占地較多，投資較省，維修費(fèi)用很低，水渣質(zhì)量較好，循環(huán)水質(zhì)量較差，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用：萊蕪鋼鐵股份煉鐵廠老高爐、徐州東南鋼鐵高爐等采用此種渣處理方法。

2.2 底濾法

（1）工藝簡(jiǎn)介：熔渣由粒化器水淬后，經(jīng)沖渣溝進(jìn)入過(guò)濾池。過(guò)濾池底部鋪有不同粒徑組成的鵝卵石過(guò)濾層，水通過(guò)過(guò)濾層進(jìn)入池底，渣留在濾層上面。當(dāng)一個(gè)過(guò)濾池經(jīng)幾次沖渣后轉(zhuǎn)入抓渣作業(yè)，另一個(gè)過(guò)濾池進(jìn)入沖渣作業(yè)。過(guò)濾池定期進(jìn)行反沖洗，把過(guò)濾層內(nèi)的殘留物反向清入過(guò)濾池中。沖渣水循環(huán)使用。環(huán)保底濾法水渣將安全、節(jié)能、環(huán)保的粒化塔熔渣?；O(shè)施與實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高效的過(guò)濾池過(guò)濾設(shè)施相結(jié)合，形成了環(huán)保底濾法水渣工藝。環(huán)保底濾法中水沖渣工藝系統(tǒng)主要包括熔渣?；O(shè)施采用?；に囕^沖渣溝工藝系統(tǒng)，相較于沖渣循環(huán)水量減小，節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本～30%。且?；に嚾墼；诜忾]的?；?nèi)進(jìn)行，系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽能夠集中高空排放，為爐前清潔生產(chǎn)提供保障。環(huán)保底濾法在渣水分離設(shè)施采用過(guò)濾池進(jìn)行渣水分離工藝，過(guò)濾后的水中懸浮物含量遠(yuǎn)小于采用機(jī)械分離方式進(jìn)行渣水分離工藝，此工藝不用考慮系統(tǒng)中水泵、閥門、管道的耐磨特性，大大節(jié)省了水沖渣系統(tǒng)的建安投資和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)抓渣作業(yè)的高效、自動(dòng)化作業(yè)，對(duì)抓斗起重機(jī)抓渣作業(yè)的工作過(guò)程進(jìn)行跟蹤分析，為解決傳統(tǒng)作業(yè)方式的弊端，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)抓渣系統(tǒng)。

（2）主要建設(shè)設(shè)施：底慮池、沖渣溝、排氣煙囪、沖渣泵房。

（3）主要設(shè)備：抓斗吊、渣漿泵及相關(guān)輔助設(shè)施。

圖2 底濾法工藝流程

（4）工藝特點(diǎn)：占地較多，投資較省，維修費(fèi)用很低，水渣質(zhì)量較好，循環(huán)水質(zhì)量好，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般。環(huán)保底濾法水渣在環(huán)保節(jié)能方面采取如下措施：首先采用冷水沖渣，減小蒸汽發(fā)生量；其次通過(guò)熔渣粒化在?；?nèi)設(shè)置內(nèi)罩、過(guò)濾池上方設(shè)置集汽罩、蒸汽煙囪高空排放等系列措施集成，最終實(shí)現(xiàn)蒸汽的有組織排放；然后對(duì)蒸汽進(jìn)行噴淋冷卻，減小蒸汽排放量、降低系統(tǒng)水消耗量；最后利用沖渣水余熱進(jìn)行換熱、冬季采暖，回收利用部分熱量。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用：唐山東華1580m3高爐及湖北金盛蘭1080m3高爐等采用此種渣處理方式。

2.3 INBA法

（1）工藝簡(jiǎn)介：高溫熔渣在?；?nèi)由?；瘒婎^水淬后先沉入塔內(nèi)的沉渣池，其渣水混合物再經(jīng)短渣溝及渣水分配槽進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓脫水器進(jìn)行渣水分離，成品渣落到尾部插入轉(zhuǎn)筒脫水器內(nèi)的皮帶機(jī)上，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到水渣倉(cāng)或堆渣場(chǎng)，水則透過(guò)篩網(wǎng)流入水槽中溢流至轉(zhuǎn)鼓下方的水池，回水沉淀后被泵打到各用水點(diǎn)循環(huán)使用，細(xì)渣定期通過(guò)抓斗清理。

（2）主要設(shè)施：?；_渣管道、沉淀池、轉(zhuǎn)鼓平臺(tái)。

（3）主要設(shè)備：脫水轉(zhuǎn)鼓、渣漿泵、輸渣皮帶及相關(guān)輔助設(shè)施。

（4）工藝特點(diǎn)(熱INBA)：占地較少，投資較高，維修費(fèi)用較高，系統(tǒng)布置緊湊，自動(dòng)化程度較高，水渣質(zhì)量一般，循環(huán)水質(zhì)量較差，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境良好。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用：萊蕪鋼鐵型鋼3#高爐及東阿金華鋼廠高爐采用此種渣處理方式。

2.4 圖拉法(嘉恒法)

（1）工藝簡(jiǎn)介：高爐熔渣經(jīng)?；啌舸蚣傲；瘒婎^噴水雙重作用下水淬，渣水混合物經(jīng)沖渣溝進(jìn)入脫水器篩斗中，通過(guò)篩斗的篩網(wǎng)實(shí)現(xiàn)渣水分離，水渣留在篩斗中隨著脫水器旋轉(zhuǎn)達(dá)到頂部時(shí)翻落進(jìn)受料斗，再通過(guò)受料斗下面溜槽落到輸渣皮帶機(jī)上。水則透過(guò)篩網(wǎng)流入回水槽返回沉淀池，經(jīng)沉淀后循環(huán)使用。

（2）主要設(shè)施：?；?、沖渣管道、沉淀池、轉(zhuǎn)鼓平臺(tái)。

（3）主要設(shè)備：轉(zhuǎn)鼓、渣漿泵、皮帶機(jī)。

圖3 INBA法工藝流程圖

圖4 嘉恒法工藝流程圖

圖5 新RASA法工藝流程圖

圖6 大轉(zhuǎn)盤法工藝流程圖

（4）工藝特點(diǎn)：圖拉法包括爐渣?；⒗鋮s；水渣脫水；水渣輸送與外運(yùn)；沖渣水循環(huán)。系統(tǒng)安全性高，因?yàn)槿墼械蔫F首先被?；鉀Q了爆炸的安全隱患；整個(gè)流程處于分析狀態(tài)，環(huán)保效果好；循環(huán)水量小，動(dòng)力能耗低。同時(shí)成品渣含水率低，質(zhì)量較好。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用：萊蕪鋼鐵型鋼3#高爐及東阿金華鋼廠高爐采用此種渣處理方式。

2.5 新RASA法 （明特法）

（1）工藝簡(jiǎn)介：熔渣經(jīng)粒化器沖渣后進(jìn)入一個(gè)斜坡小存渣池，用插入池內(nèi)的絞龍取渣，經(jīng)皮帶機(jī)運(yùn)至堆渣場(chǎng)，小存渣池內(nèi)的水溢流進(jìn)入一個(gè)沉渣池。水經(jīng)過(guò)一個(gè)帶濾網(wǎng)的轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾后重復(fù)使用，池內(nèi)的沉渣用吊車進(jìn)行清理。

（2）主要設(shè)施：存渣池、沉淀池、沖渣管道、水泵房。

（3）主要設(shè)備：絞龍、過(guò)濾轉(zhuǎn)鼓、抓斗吊車、渣漿泵。

（4）工藝特點(diǎn)：該方法優(yōu)點(diǎn)在于工藝布置靈活，爐渣?；浞?，成品渣含水率低，質(zhì)量好，沖渣時(shí)產(chǎn)生大量的有害氣體經(jīng)過(guò)處理后排除，減少對(duì)于空氣的污染；缺點(diǎn)在于設(shè)備較為復(fù)雜，耗電量大，渣泵及運(yùn)輸管道容易磨損，因此目前改法處理較少應(yīng)用。

2.6 大轉(zhuǎn)盤法

（1）工藝簡(jiǎn)介：熔渣流入?；哿；?，用壓縮空氣泵（耗氣量300m3/min），將渣水一起提升后進(jìn)入環(huán)形大轉(zhuǎn)盤進(jìn)行脫水。脫水轉(zhuǎn)盤分成十多格，每格底部鋪有鋼絲網(wǎng)帶有底開(kāi)門。轉(zhuǎn)盤慢速旋轉(zhuǎn)，連續(xù)接渣，每格接渣后在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)接近一圈時(shí)打開(kāi)底門，脫水后的水渣落在解了皮帶機(jī)上，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)到一條高架懸臂皮帶機(jī)上，?；短炻涞囟殉梢粋€(gè)圓錐形料堆。隨時(shí)用鏟車裝上汽車外運(yùn)。從脫水轉(zhuǎn)盤濾出的沖渣水被收集過(guò)濾后循環(huán)使用。

（2）主要設(shè)施：粒化槽、鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)架、煙囪、水泵房、空壓機(jī)房。

（3）主要設(shè)備：脫水轉(zhuǎn)盤、抓斗吊車、檢修吊車、皮帶機(jī)、空壓機(jī)。

（4）工藝特點(diǎn)：該工藝技術(shù)成熟、可靠，并具有安全、環(huán)保、高效、節(jié)能和占地面積小等特點(diǎn)，作業(yè)率高，可不設(shè)干渣坑；成品渣含水率低，適于遠(yuǎn)距離輸送；設(shè)備故障少，壽命長(zhǎng)；該裝置全封閉運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)污水零排放，節(jié)能環(huán)保，很好地適應(yīng)了現(xiàn)代大型高爐的生產(chǎn)需要。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用：天津三軋廠

2.7 小過(guò)濾池法

（1）工藝簡(jiǎn)介：熔渣由?；魉愫?，經(jīng)沖渣溝流入存渣池，存渣池末端帶有混凝土擋渣板（上面高出水面底面到池底留有通廊）。其功能是擋住浮渣。帶有半懸半浮的沖渣水，能從擋板底部流出后，經(jīng)過(guò)分配槽進(jìn)入兩邊對(duì)稱的幾個(gè)小過(guò)濾池（小過(guò)濾池的大小和數(shù)量由設(shè)計(jì)人確定），小過(guò)濾池結(jié)構(gòu)與底濾法相同，過(guò)濾池入口設(shè)閥，當(dāng)需要反沖洗或檢修時(shí)，可關(guān)閉入口閥。從小過(guò)濾池反沖洗出來(lái)的臟水從渣池兩側(cè)的溝自流到存渣池端頭，臟水經(jīng)存渣過(guò)濾，不需要有二次過(guò)濾設(shè)施。該工藝的特點(diǎn)是過(guò)濾后的循環(huán)水特別干凈，不存在磨損泵和管道問(wèn)題，可以使用清水泵，維修費(fèi)用極低。

（2）主要設(shè)施：沖渣溝、存渣池、過(guò)濾池、水泵房。

（3）主要設(shè)備：抓斗吊車、水泵。

（4）工藝特點(diǎn)：占地較大，投資較低、維修費(fèi)用最低、水渣質(zhì)量較好，循環(huán)水質(zhì)量最好，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)用：河北涉縣天津鐵廠。

3 結(jié)語(yǔ)

高爐渣作為冶煉產(chǎn)業(yè)鏈條中的固體廢棄物，如果不能處理妥當(dāng)，就會(huì)危害自然環(huán)境，破壞生態(tài)系統(tǒng)，因此做好高爐渣處理極為重要。每種渣處理工藝都有它的優(yōu)點(diǎn)和不足，選擇哪種渣處理工藝，還要結(jié)合項(xiàng)目自身的條件，選擇最適合項(xiàng)目的工藝。