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鋼渣熱悶技術(shù)的應(yīng)用論述

2016-10-31 06:23:27北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司張建國
資源再生 2016年7期
關(guān)鍵詞:尾渣振動篩鋼渣

文 / 北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司 張建國

鋼渣熱悶技術(shù)的應(yīng)用論述

Discussion on applications of stuffy hot slag technology

文 / 北京瀚川鑫冶工程技術(shù)有限公司張建國

本文簡要介紹了鋼渣熱悶技術(shù)原理、工藝及熱悶后加工所得產(chǎn)品的利用情況;生產(chǎn)實(shí)踐表明,鋼渣熱悶技術(shù)可以充分回收鋼渣中的殘鋼,提高鋼渣再利用率。

鋼渣 再利用 熱悶技術(shù)

鋼渣是煉鋼生產(chǎn)的副產(chǎn)品,我國鋼產(chǎn)量居世界第一,而鋼渣的產(chǎn)生量也隨之增加,但是我國鋼渣的綜合利用率為48.7%左右,大多數(shù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的鋼渣沒有充分利用,形成鋼渣堆置,占用土地、污染環(huán)境、浪費(fèi)二次資源,不但嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,也給鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為此,加快鋼渣處理技術(shù)的研究,實(shí)現(xiàn)鋼渣“零排放”成為目前鋼鐵企業(yè)一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。

國內(nèi)外鋼渣處理技術(shù)主要有冷棄法、熱潑法、熱悶法、淺盤法、水淬法、風(fēng)淬法、滾筒法、?;āS捎跓掍撨^程中為脫硫、脫磷,常加入石灰、白云石等高鈣、高鎂材料作造渣劑,采用濺渣護(hù)爐技術(shù)也增加了鎂質(zhì)材料,導(dǎo)致渣粘度的進(jìn)一步提高,流動性變差,處理難度增加。這些技術(shù)中只有熱悶技術(shù)不受渣的流動性限制,能充分回收鋼渣中的殘鋼、并保證鋼渣的質(zhì)量,是目前最先進(jìn)的鋼渣處理技術(shù)。

一、鋼渣熱悶技術(shù)

1.鋼渣熱悶技術(shù)原理

鋼渣熱悶技術(shù)原理是通過提供反應(yīng)條件,使導(dǎo)致鋼渣膨脹的不穩(wěn)定因素游離氧化鈣(f—CaO)、游離氧化鎂(f—MgO)和C3S通過各自反應(yīng),生成穩(wěn)定產(chǎn)物。鋼渣膨脹機(jī)理主要有以下兩種情形:

(1)鋼渣中氧化鈣和氧化鎂不能和二氧化硅等充分反應(yīng),形成了f—CaO和f—MgO,這兩種物質(zhì)不穩(wěn)定,遇水即發(fā)生下列反應(yīng):

①和② 反應(yīng)過程中,鋼渣體積分別膨脹97.8%和148%。

(2)渣中C3S冷卻到某溫度下分解,反應(yīng)式如下:

式 ③ 反應(yīng)過程中,鋼渣體積也發(fā)生膨脹。通過提高余熱自解裝置內(nèi)的蒸汽壓力,可加快消解速率,縮短處理周期,處理后的鋼、渣分離效果好。

2.生產(chǎn)工藝

鋼渣熱悶工藝流程主要包括鋼渣熱悶處理系統(tǒng)、熱悶渣排汽系統(tǒng)、干渣熱潑系統(tǒng)、鋼渣篩分一輸送一儲存系統(tǒng)、變電供電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和噴水除塵系統(tǒng)。圖-1為國內(nèi)某廠轉(zhuǎn)爐鋼渣熱悶處理工藝流程。

圖-1 轉(zhuǎn)爐鋼渣熱悶處理工藝流程

由圖-l可知,鋼渣熱悶工藝過程為,轉(zhuǎn)爐車間出渣后,熱熔鋼渣由行車運(yùn)至渣處理工位,倒入熱悶裝置中,移動式排蒸汽罩移動到熱悶裝置上,開始打水冷卻直到熱悶裝置表面凝固為止。打水產(chǎn)生的蒸汽通過排蒸汽罩有組織排放后,排汽罩移走,用挖掘機(jī)松動鋼渣,保證裝置內(nèi)鋼渣表面無積水。進(jìn)行第二次倒渣(重復(fù)上一次過程),在倒完8罐渣后,蓋上熱悶裝置蓋,開始噴水霧。噴水一定時(shí)間,停止噴水,熱悶,再噴水,如此反復(fù)進(jìn)行到14小時(shí)后開蓋,用挖掘機(jī)將渣挖出送人孔徑為200mm的振動給料篩。大于孔徑的鋼渣落入渣鋼槽,經(jīng)裝載機(jī)裝渣、液壓錘擊破、電磁吸盤選鐵后,小于200mm的運(yùn)至鋼渣加工車間。而小于振動給料篩孔徑的鋼渣經(jīng)振動給料篩落入倉下的1號膠帶輸送機(jī),再經(jīng)中轉(zhuǎn)的2號、3號膠帶輸送機(jī)輸送到中間倉由汽車運(yùn)到破碎、篩分、磁選加工生產(chǎn)線。

3.熱悶后鋼渣的主要性能指標(biāo)

連續(xù)做3次實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)熱悶后鋼渣的主要性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)條件為260t 轉(zhuǎn)爐,33min出一次渣,平均每個(gè)渣罐裝渣量為30t,4.8h出8罐鋼渣,裝入一個(gè)熱悶裝置內(nèi)處理。裝渣完畢后熱悶,悶渣14h后挖掘機(jī)出渣,出渣時(shí)間3h,清渣時(shí)間1.3h,一個(gè)工作周期為23h。對熱悶后的鋼渣取樣進(jìn)行粒度分析、浸水膨脹率檢測及溫度測定。表1為國內(nèi)某廠熱悶后的鋼渣檢驗(yàn)結(jié)果。

由表l可知,3項(xiàng)主要指標(biāo)均達(dá)到目標(biāo)要求。表明該工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)合理,滿足產(chǎn)品性能和質(zhì)量的要求。

表-1 熱悶后鋼渣的主要性能指標(biāo)

4.工藝技術(shù)特點(diǎn)

鋼渣熱悶技術(shù)的特點(diǎn)如下:

(1)鋼、渣分離效果好,含鐵品位較高的大粒徑渣鋼可直接返回?zé)掍撌褂谩?/p>

(2)粉化率高,粒度小于20mm的鋼渣占60%以上,易磨,省去了鋼渣熱潑工藝的多級破碎設(shè)備,也提高了應(yīng)用于建材行業(yè)的粉磨效率。

(3)鋼渣穩(wěn)定性好,經(jīng)熱悶處理后的鋼渣可充分消解f—CaO和f—MgO,消除了鋼渣的不穩(wěn)定因素。

(4)機(jī)械化程度較高,勞動強(qiáng)度低。

(5)由于采用濕法處理鋼渣,環(huán)境污染少。

圖-2 某鋼廠鋼渣處理車間

二、熱悶后鋼渣的加工及利用

1.熱悶后鋼渣的加工

鋼渣加工主要包括破碎、篩分、磁選等工藝。國內(nèi)某廠鋼渣熱悶后的加工工藝流程見圖-3所示。

料倉中的鋼渣通過振動給料機(jī)由膠帶輸送機(jī)輸送至孔徑為50mm的l號振動篩。在膠帶輸送機(jī)上設(shè)有電磁自卸除鐵器,將0~200mm的大塊渣鋼吸出暫落至渣鋼槽中。

1號振動篩篩下的物料通過膠帶輸送機(jī)送至孔徑為10mm的2號振動篩,篩上物料進(jìn)入1號液壓顎式破碎機(jī),破碎機(jī)的出料口大小為80mm,經(jīng)破碎機(jī)破碎后的物料通過電磁自卸除鐵器將0~80mm的渣鋼選出并落入渣鋼槽中。

圖-3 鋼渣熱悶后的加工工藝流程

0~80mm的鋼渣經(jīng)過膠帶輸送機(jī)進(jìn)入2號液壓顎式破碎機(jī),該破碎機(jī)的出料口大小為50mm。經(jīng)破碎機(jī)破碎后的0~50mm鋼渣經(jīng)過膠帶輸送機(jī)返回2號振動篩。

2號振動篩篩下的物料經(jīng)膠帶輸送機(jī)送至雙輥磁選機(jī),選出0~10mm的磁選粉直接進(jìn)入磁選粉庫,0~10 mm的尾渣通過膠帶輸送機(jī)進(jìn)入尾渣庫。2號振動篩篩上10~50mm的物料經(jīng)膠帶輸送機(jī)送至單輥磁選機(jī),選出l0~50的渣鋼進(jìn)入渣鋼庫,10~50mm尾渣經(jīng)膠帶輸送機(jī)進(jìn)入尾渣庫。

2.產(chǎn)品利用

表2為某廠鋼渣熱悶加工后的產(chǎn)品利用情況。由表2可知,鋼渣經(jīng)熱悶工藝處理及加工后,鋼渣中的廢鋼全部回收,渣鋼可返回?zé)掍?,磁選粉可供燒結(jié)配料,尾渣按不同粒級入庫儲放,可用作筑路材料或生產(chǎn)鋼渣粉,實(shí)現(xiàn)了鋼渣高價(jià)值資源化利用。

表-2 鋼渣熱悶加工后產(chǎn)品的再利用情況

三、鋼渣再利用效果

鋼渣熱悶技術(shù)在國內(nèi)上鋼五廠、上鋼三廠、湖南漣源鋼廠等鋼鐵企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用。近幾年經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新又在本溪北營鋼鐵公司46萬t/a的鋼渣處理生產(chǎn)線、太鋼90萬t/a鋼渣處理生產(chǎn)線、天津天鐵集團(tuán)公司60萬 t/a鋼渣處理生產(chǎn)線以及韶關(guān)鋼鐵公司50萬t/a鋼渣處理生產(chǎn)線上應(yīng)用。

該工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)、安全可靠的特點(diǎn)。應(yīng)用效果如下:

1、廢鋼回收利用

采用鋼渣熱悶技術(shù)后,至少多回收5%的金屬鐵。如年產(chǎn)80萬t的鋼渣企業(yè),每年從鋼渣中可多回收4萬t金屬鐵。每噸廢鋼以1000元計(jì)算,總價(jià)值約4000萬元。

2、鋼渣的利用

鋼渣含有氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化鐵、氧化硅等化學(xué)成分,在高溫下生成硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸鈣、橄欖石等礦物,是水泥和建筑材料的優(yōu)良原料。水泥工業(yè)對礦產(chǎn)資源依賴性很強(qiáng),lt水泥要消耗1.1t石灰石和0.18t粘土質(zhì)原料。我國已探明石灰石礦儲量約450億t,冶金、建材、輕工、醫(yī)藥以及發(fā)電廠煙氣脫硫都需要大量石灰石,用于水泥生產(chǎn)的石灰石可采儲量僅約250億t。

3、節(jié)能減排

水泥的主要原料是石灰石。高溫煅燒熟料,在煅燒時(shí)石灰石分解,有44%的CO2排放到大氣中,燃料燃燒也放出CO2。每生產(chǎn)1t水泥會產(chǎn)生0.815tCO2。鋼渣中的CaO是以硅酸鈣的形態(tài)存在,生產(chǎn)鋼鐵渣粉不需高溫煅燒,因此沒有CO2放出。每噸鋼鐵渣粉與水泥相比可節(jié)約煤25kg,節(jié)電30kW?h,少排C02氣體0.815t。

三、結(jié)束語

鋼渣熱悶技術(shù)能夠充分消解鋼渣中的不穩(wěn)定因素,達(dá)到渣、鐵充分分離。熱悶處理后的鋼渣經(jīng)加工,渣鋼可返回?zé)掍摚胚x粉可供燒結(jié)配料,尾渣按不同粒級入庫儲放,可用作筑路材料或生產(chǎn)鋼渣粉,實(shí)現(xiàn)了鋼渣的高價(jià)值利用。

[1]舒型武.鋼渣特性及其綜合利用技術(shù)[J]。有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2007,28(5):3l-34.

[2]趙費(fèi)軾等.德國冶金渣及其綜合利用情況[J].硅酸鹽通報(bào),2006,25(6):165-170.

[3]李丙明.低堿度鋼渣配制復(fù)合膠凝材料研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2009.

[11]甘萬貴.武鋼鋼渣用作瀝青混凝土集料研究[J].武鋼技術(shù),2006,44(5):55-58.

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