蔣 松，高 原

（寶武環(huán)科金資公司，湖北 武漢 430081）

1 研究背景

鋼渣是鋼鐵企業(yè)在煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，如何從鋼渣中有效地回收廢鋼和高價值利用的鋼渣是煉鋼行業(yè)面臨的重要課題。目前，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的鋼渣沒有高價值利用，而鋼渣的堆放不僅占用土地，還會淤塞溝渠，污染水系，破壞環(huán)境質量，而且還是鋼渣資源的巨大浪費，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，需將鋼渣的正確處理和利用工藝納入煉鋼生產(chǎn)環(huán)節(jié)，用以充分回收鋼渣中的殘鋼，以便進一步提高資源利用率，同時，改善廠區(qū)環(huán)境，減少排渣占地，實現(xiàn)“清潔生產(chǎn)”、“文明工廠”的目標，這也是鋼鐵企業(yè)建設和發(fā)展的重要工作內容之一。

以武鋼條材總廠為例，在2019年8月份以前，總廠內的一分廠和CSP分廠的鋼渣通過火車集中運送到幾公里外的渣場，在直立墻下翻卸冷卻、分揀回收[1]。這種簡單的敞開式的處理方式存在的主要問題是：（1）產(chǎn)生的大氣污染物不能集中收集，導致大氣污染物無組織排放；渣場區(qū)域揚塵嚴重；鋼渣冷卻后的污水并沒有經(jīng)合格處理達標后集中外排，嚴重污染周圍環(huán)境。（2）熱潑處理的鋼渣，渣與鋼分離效果差，后續(xù)篩分磁選難度大。（3）鋼渣中的游離氧化鎂和游離氧化鈣無法完全消解，造成鋼渣穩(wěn)定性不好，其尾渣不能作為建材和建材制品以及道路材料使用，因此利用率低。

2 研究目的

為充分利用現(xiàn)有的地理優(yōu)勢與經(jīng)濟條件，合理規(guī)劃項目建設，武鋼有限公司與寶武環(huán)科金資公司于2018年10月開始實施《條材廠鋼渣處理工藝環(huán)保改造項目》，項目于2019年7月完工，8月熱負荷試車成功后投入生產(chǎn)。雙方希望能生產(chǎn)出適銷對路的鋼渣產(chǎn)品以及衍生品，達到鋼渣資源的高效循環(huán)利用，使周邊的生態(tài)環(huán)境得到保護，并取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，

3 渣箱熱悶處理工藝

3.1 熱悶工藝原理

條材廠鋼渣處理工藝環(huán)保改造項目是針對轉爐渣一次處理采用的環(huán)保型熱悶工藝。該工藝的原理是，將熱態(tài)熔融鋼渣傾倒在地面式熱悶渣箱中，當溫度冷卻至800 ℃左右時，蓋上裝置蓋，進行噴水以產(chǎn)生飽和蒸汽，利用水蒸汽與鋼渣中的游離氧化鈣（f-CaO）和游離氧化鎂（f-MgO）發(fā)生反應后產(chǎn)生的體積膨脹應力，使鋼渣冷卻、龜裂，進而鋼渣粉化。鋼渣粉化后，消除了鋼渣的不穩(wěn)定性，鋼和渣也自然分離，便于金屬回收。該工藝鋼渣處理范圍較廣，只要溫度不低于300 ℃的轉爐都可以進行處理。當熱悶后的鋼渣粒徑小于20 mm的比例不低于60%時，粉化效果較好，而后續(xù)的分選破碎工作量會減小，渣產(chǎn)品的性能也基本穩(wěn)定。同時，還可以實現(xiàn)蒸汽有組織排放，污水循環(huán)利用，環(huán)境污染小，而生產(chǎn)環(huán)境也相對較好。

3.2 熱悶工藝流程

用火車將渣罐運入轉爐渣處理廠房內，用100/32 t鑄造起重機吊起轉爐渣罐并將熱熔鋼渣傾倒至地面熱悶渣箱中，然后將空罐返回火車。渣箱每次倒入鋼渣后，打水冷卻直到表面凝固為止，用挖掘機翻動、打碎大塊渣，保證鋼渣表面無積水，再進行下一次打水、搗渣，重復上述過程2～3次，等待下一次裝渣。當熱悶渣箱內裝滿鋼渣時，用吊鉤將密封蓋頂蓋和側蓋分別裝在熱燜渣箱上，工作人員會將打水管路接到密封蓋頂蓋上，自動控制噴水后產(chǎn)生的蒸汽對鋼渣進行消解處理，8～12 h后待渣箱內蒸汽溫度降至60 ℃以下時，將打水管路從密封頂蓋上分離并通過吊車將渣箱密封蓋移走，用履帶式挖掘機將鋼渣鏟出，通過自卸車倒運至二次處理加工生產(chǎn)線[2]，工藝流程如圖1所示。

圖1 熱悶工藝流程圖

3.3 轉爐渣熱悶處理效果

一次處理車間轉爐渣處理的區(qū)域布置有11個地面式熱悶渣箱，每個渣箱尺寸約為7 m×8 m×4 m（長×寬×深），幾何容積約為224 m3，每個渣池裝渣量為：224×2×0.5=224 t。

根據(jù)2019年至2020數(shù)據(jù)統(tǒng)計，熱悶處理轉爐渣罐數(shù)平均為1100罐/月，其中，平均每天處理37罐轉爐渣，其渣罐容積為16 m3，每罐渣重約：16×2=32 t，每天處理的轉爐渣量為：37×32=1184 t。

若在生產(chǎn)過程中，每個翻渣池作業(yè)周期是：翻渣、打水、冷卻、裝車等合計約24 h，理論上每天處理1184 t轉爐渣,需每個渣箱翻罐數(shù)為：

4 渣箱熱悶系統(tǒng)改進工藝

在渣箱熱悶系統(tǒng)運行一年多以來，鋼廠的保產(chǎn)情況基本正常，但同時也發(fā)現(xiàn)一些需要解決的實際問題，如設備、工藝、操作等方面，所以，鋼廠針這些對問題分別制定了相應的措施并一一進行整改。

4.1 渣箱箱體系統(tǒng)改進工藝

（1）渣箱側蓋改進：原有渣箱側蓋長7300 mm，高4400 mm。但由于側蓋高度太高，側蓋只能掛在渣箱口的掛耳上，這樣側蓋就著地了，如果渣箱門口的渣子有一定高度，側蓋就被渣子頂住掛不住，甚至會翻掉下來，造成安全隱患，而且，在實際工作中根本看不到渣箱里面的打水情況。基于這種情況，工藝人員將側蓋高度降低改為長7300 mm，高3000 mm，這樣側蓋掛在渣箱口的掛耳上就會懸空了，不會出現(xiàn)掛不上去的現(xiàn)象，同時，也便于觀察渣箱里面的打水情況。因而消除了安全隱患，渣箱側蓋的改進取得了良好的效果。

（2）渣箱側蓋掛耳改進：渣箱原有的側蓋掛耳是通過4根預埋在混凝土里的Φ12 mm的螺紋鋼焊接在渣箱壁上，其強度不夠，經(jīng)常被撞脫落，存在側蓋倒覆的安全隱患，而且側蓋掛耳又短又淺，用于懸掛側蓋困難且費時，經(jīng)過工藝人員分析研究，將掛耳加長100 mm,加深100 mm，焊在渣箱頂蓋的兩側，通過長長的焊縫提高側蓋掛耳的強度，達到了懸掛側蓋又快又穩(wěn)，消除了側蓋掛耳脫落和側蓋倒覆的安全隱患。

（3）渣箱上蓋打水水管改進：渣箱上蓋打水水管原來分為三級，一級主水管為中間一根的Φ150 mm的水管，二級分水管為主水管兩側各4根Φ75 mm的水管，三級支水管為二級分水管下6根長200 mm，Φ15 mm的水管，循環(huán)水經(jīng)過三級水管后從第三級支水管噴出。由于第三級支水管又細又長，頻繁堵塞，而且疏通有相當困難，滿足不了打水要求，為了擴大打水能力，作業(yè)區(qū)取消第三級支水管，直接從二級分水管上開8個Φ25 mm的孔向下噴水，使打水的流量得到加大，疏通除垢更為容易，打水水管改進也取得了良好的效果。

4.2 打水工藝改進

原來的渣箱打水工藝是由程序控制的，打一段時間，停一段時間，然后再打一段時間，再停一段時間，依次循環(huán)，共11個階段。雖然各個階段的打水時間、流量均可通過程序調整，但是一旦設定，就成為了固定模式，不會根據(jù)現(xiàn)場的實際情況而自行調整，經(jīng)常會出現(xiàn)打水打多了，水到處橫流；打水打少了，鋼渣沒有被打透。工藝人員經(jīng)多次試驗，最后確定打水時間為16 h，這樣既能將水打透有效降低作業(yè)安全隱患，又能保證渣箱周轉不會影響生產(chǎn)。

4.3 悶渣后處理工藝改進

轉爐渣經(jīng)過一次加工后，運至二次渣加工中心進行二次加工生產(chǎn)。其主要工藝為破碎、磁選、篩分，最后的產(chǎn)品為爐渣（0～10 mm）和渣鋼，其中渣鋼返回煉鋼廠入轉爐重新利用，爐渣（0～10 mm）則作為加工產(chǎn)品外銷，主要用作水泥熟料生產(chǎn)硅酸鹽水泥。在鋼渣二次生產(chǎn)加工過程中，如鋼渣含水率高則會出現(xiàn)粘料和粘附皮帶現(xiàn)象，顆粒大的鋼渣容易堵塞篩網(wǎng)，不易再加工。因此，在一次處理時需降低鋼渣含水率、提高粉化率，以有利于二次加工，為達到該目的，一次渣加工中心需要采取以下措施：

（1）爐渣每翻一罐就打水、攪拌，因為分層攪拌打水能加大鋼渣與高溫蒸汽的反應程度，既減少打水時間，又達到了預計粉化率和含水率；

（2）根據(jù)條材廠生產(chǎn)節(jié)奏，如果沒有多余時間分層打水攪拌的，作業(yè)區(qū)應根據(jù)現(xiàn)場的實際環(huán)境及生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)節(jié)奏制定合理的打水流程和打水時間，確保鋼渣能有效的進行熱悶粉化反應；

（3）在渣箱開采過程中做好初選，將未粉化的大塊鋼渣分選后進行現(xiàn)場二次破碎；

（4）對渣箱排水溝及時進行清理，減少渣箱積水，降低開采時鋼渣的含水率；

（5）裝車過程中不挖渣箱含水底渣，裝車后濾水10 min，確保運至二次加工線的鋼渣含水率達標。

經(jīng)過一次渣加工中心不斷的調整和優(yōu)化加工工藝，目前鋼渣含水率已降低至10%以內，粉化率達到了90%以上，滿足了二次加工的條件。

5 結論

本文總結了轉爐渣渣箱熱悶處理的工藝和生產(chǎn)過程中遇到的問題及改進措施，通過不斷的總結、完善，提高了轉爐渣處理的效率和質量。同時，逐步優(yōu)化了轉爐渣二次加工，為客戶提供了高質量、高規(guī)格的的鋼渣產(chǎn)品。