对转炉钢渣资源综合利用的探讨

1、对转炉钢渣资源综合利用的探讨罗庆泉（湖南涟钢设计咨询有限公司 湖南 娄底 417009）摘要：实现转炉钢渣“零排放”的高价值利用目标，需提升资源综合利用率。本文针对我公司国内首次开发的转炉钢渣热焖生产工艺流程进行了专题研究，并结合我院在全国范围内设计的几条钢渣处理线，得出了结论与建议。旨在为减少环境污染、资源浪费和节约能源，推动钢铁企业转炉钢渣实现高效资源化利用做出自已应有的贡献。关键词：转炉钢渣；综合利用；工业应用；循环生产；工艺流程；研究探讨Study on comprehensive utilization of resources of converter slagLUO QING-Q

2、UAN (Hunan LIANGANG Design Consulting Co., Ltd.，Loudi 417009 China)Abstract：To achieve steel slag "zero emission" high value utilization of the target, must promote the comprehensive utilization of resources. This paper studies the production process of converter steel slag hot stew, the f

3、irst time in the development of design in our company, Combined with our company in several steel slag processing line national design, draws the conclusion and suggestions.In order to reduce environmental pollution, waste of resources and energy conservation, To make its own contribution to promote

4、 the iron and steel enterprises to achieve efficient resource utilization of converter steel slag.Key words：Converter slag; comprehensive utilization; industrial application; the cycle of production; process; Research1、引言 我国是钢铁产量大国，多年产量居世界之最。随着钢铁冶炼产量的逐年增加，其产生的的固体废弃物钢渣也是在逐年递增，仅2012 年国内生产就有约7.17 亿吨粗钢，

5、钢渣排放量占其中的12%20%区间。面对各钢铁企业堆积成山的钢渣，国家早在“十一五”的规划中就曾明确指出过，要求在2010 年国内钢渣综合利用率达到 86% 以上，然而止今，钢铁企业的实际钢渣目前综合利用率却为 50% 60%。因此，提升钢渣资源综合利用，达到“零排放” 已成为众家钢铁企业发展循环经济和加快建设节约环境友好型社会需要作力解决的一项紧迫任务。 转炉钢渣在其资源综合利用方面，与国外那些发达的国家相比较，表现出起步晚，但发展却快，采用的方法基本与国外的相同，也是主要以磁选回收转炉钢渣中的铁（铁粉）和钢渣的尾渣处理，主要开发用于转炉废钢回收；替代原有高炉和烧结作为新的熔剂；用于水泥生产

6、以及建筑材料与工程筑路等。但重要的一点是大多钢铁企业在转炉钢渣资源综合利用中，还是存在许多需要解决的问题，才能缩小与国外之间利用率差别较大的现象，进一步实现“零排放”目标。在此，本文针对我公司国内首次开发的转炉钢渣热焖处理生产工艺流程进行了专题研究，并结合我院在全国范围内设计的几条钢渣处理线，得出了结论与建议。旨在为减少环境污染、资源浪费和节约能源，推动钢铁企业转炉钢渣实现高效资源化利用做出自已应有的贡献。2、转炉钢渣资源综合利用的工业应用研究实现转炉钢渣的高效资源化利用，需根据转炉钢渣的物化性质，结合现行应用工业领域，开发出一套循环的钢渣热焖生产工艺流程，方可促进回收达到“零排放”目标，提高

7、经济收益最大化。本文所述的是以我公司转炉钢渣通用性能为研究对象。2.1转炉钢渣的物化性质在通常情况下按光谱分析，转炉钢渣主要成分有 Fe、Si、Ca、Mg 等，其中Fe 的含量达10%以上，其它含量在4% 5% 以上，钢渣中可直接回收利用的有价金属为铁，其次为Si、Ca、Mg等，这些是根据它们存在形态有一定利用价值，最后那些含量过低的金属元素Mn 、Al、P等均无利用价值。表1序号名称化学成分含量序号名称化学成分含量1CaO4555%5MgO48%2SiO2815%6MnO25%3Fe2O358%7FeO1020%4Al2O323%9P2O512%再进一步分析化学元素和铁的物相分析得知，转炉钢

8、渣中铁以其氧化物的形式存在，如：氧化铁、三氧化二铁、金属铁，约占铁含量的 99%。其余转炉钢渣成分如：氧化钙、二氧化硅和氧化镁的含量占绝大多数，含磷、含硫较低。2.2转炉钢渣资源综合利用现状到目前，转炉钢渣资源综合利用的途径涉及到多个领域，比如：用在冶炼和烧结的熔剂中。在烧结矿石中适当配加5一15%、粒度为8<mm1钢渣，代替原有的石灰石烧结矿石熔剂，从而达到造球气孔大小分布均匀，改善烧结矿宏、微观结构，提高烧结速度，粘结相不易碎裂；又如：用在返回炼钢炉中。将每吨铁水中加入25kg左右的高碱度钢渣，再配以白云石，不但减少了对炉衬的侵蚀提高炉龄使用年限，而且还极大的降低了耐火材料消耗，或者

9、减少萤石的用量。再如：用于建筑材料方面。一方面利用钢渣中的水硬性矿物，反应生成成本低，周期短、投产快的系列氢氧化钙、水化硅酸钙新的钢渣砖和砌块等，另一方面与一定量的高炉水渣、烧石膏、锻水泥熟料及少量激发剂配和球磨，生产出无熟料钢渣矿渣水泥和少熟料钢渣矿渣水泥等等。2.3转炉钢渣资源综合利用的循环工艺流程在如今转炉钢渣工业应用多个领域的现实条件下，我们将与钢渣的物化性质有机联系起来，开发出配套的转炉钢渣循环资源综合利用生产工艺流程，这对钢铁企业提高钢渣综合利用率，实现“零排放”的目标将起着重要的引领、启发作用。此“零排放”的工艺流程可将其分为三步，首先通过钢水热焖处理，然后进行磁选清理出最大金属

10、含量的Fe，再综合利用其氧化物，经过球磨成不同粗细度用于建材制造。2.3.1钢渣热焖处理工艺。将刚刚凝固还处于高温的钢渣倒入焖罐炉内、或者将液态钢渣直接倒入焖罐炉内，利用钢渣本身所含有的余热，采用焖罐该盖上的自动喷水工艺，将钢渣中含有大量的游离氧化钙在0. 05 kg/cm的微压蒸汽中遇水产生不均匀冷缩，体积膨胀增加到23 87%，这样使大块的钢渣生成氢氧化钠自解粒化粉碎，粒化效果最好的可有60%80%达到小于20mm 2的钢渣。同时由于消除了游离氧化钙，在钢渣矿相基本不变情况下提高了稳定性，也便于钢渣粉后期的综合利用。最后采用挖掘机挖掘出料，进入下一步破碎磁选工艺。此工艺的特征是可适应任何种

11、类和流动性钢渣，它不但节能，还改善钢渣稳定性，避免钢渣粉在后期利用时，如：回填场地或者生产建材制品出现开裂现象。这也是钢渣实现“零排放”的前期重要的一环节。 图1 焖罐炉工艺断面图钢渣磁选破碎筛分生产处理工艺。这也是钢渣循环处理的核心工艺。由于钢渣所含铁矿物比天然铁矿石较为复杂，因此，将热焖自解后的转炉钢渣送至磁选生产线，首先通过磁选出铁粒、铁粉，同时对于大于30mm小于400mm的钢渣进行破碎，然后再通过层层的分级磁选，磁选回收细粒铁颗粒和磁性氧化铁，分别返回炼钢和烧结。当磁选粒度在-10mm下时，通过筛分磁选出用作于熔化剂粉和粗渣的钢渣，余下的炉下钢渣进行下一道工艺流程。在磁选中需分类进行

12、不同操作方式，对+ 130 mm + 70 mm 的粒级大块渣钢回收，可直接采取棒条筛和人工拣选等方式，将其中高品位含铁的大块渣钢选出，保证后续流程畅通，但须注意劳动工作量与重复性。对于70 mm低品位钢渣，采用分级干式和磁选抛尾方式，将再回收钢渣中低品位的颗粒金属铁和氧化铁集合体时，同时将抛除的大量低品位尾渣在简化后续处理量和生产成本的同时，可依据其主要含有与水泥熟料相似的硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸盐成分，以及熟料中一些水硬胶凝性矿物，按相应国标与行标要求，生产出钢渣酸盐水泥。图2 磁选破碎线工艺断面图2.3.1钢渣球磨生产处理工艺。将上一层的炉下钢渣尾渣按8mm、+8mm磁选标准，经过对7

13、0 mm 全粒级湿式磨矿筛选再筛选分离和精选的方法，获得合格的铁精矿。注意粉磨的时间，其越延长粉磨细度就越细，同时细粉中会回收到少量薄片状或呈圆珠状的金属铁。其中将8mm作为钢渣精粉，用于代替原石灰石作为治炼和烧结矿的熔化剂，对余下的球磨尾泥可外销。经实践证证明，每吨烧结矿配加4%钢渣，烧结利用系数提高1%，石灰石消耗量减少约30kg3，其不但可提高烧结矿强度还显著提高烧结矿原性能，提高了经济效益。另将+8mm磁选铁粒返回钢炉进行治炼，余下的球磨粗渣用于外销。图3 水洗球磨线工艺断面图3、转炉钢渣资源综合利用的结论与建议诚然，要实现转炉钢渣“零排放”的高价值利用目标，建立一套钢渣循环资源综合利

14、用生产工艺流程还是不行的，其间还要进一步探索其工艺最佳配方，提升加工制造的工业应用技术水平，才能在钢渣综合利用上突破性的取得社会及环保显著效益。同时我们建议在实行钢渣循环资源综合利用生产工艺流程过程中，应该注意到以下几点事项；一是在烧结中配加钢渣，注意磷富集问题。按照已有的实践资料证明，当钢渣配比增加10kg/t时，烧结矿的磷含量将增加约0.0038%，而相应铁水中磷含量将增加0.0076%，因此，要降低磷的富集，必须想办法控制烧结矿中钢渣的配入比例，同时也可在烧结矿生产过程中停止配加钢渣，待磷降下来后再恢复配料；二是防止钢渣粒度过大，它会在烧结混合料中产生偏析，造成烧结矿碱度波动直接给高炉生产带来不利影