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1、莱钢钢渣处理工艺及其资源化利用技术 王? 玮? 赵庆社? 陈利兵 (泰东公司 ) 摘? 要:阐述了莱钢钢渣处理工艺及其资源化利用技术;简要分析了莱钢钢渣处理工艺现 状,总结了莱钢钢渣处理技术的独创性和规模水平;阐述了莱钢结合自身实际,在钢渣资源 化循环利用的技术和应用领域取得的阶段性成果, 提出了莱钢钢渣处理工艺及其资源化技术 应用发展方向。 关键词:钢渣 ? 处理工艺? 资源化利用技术 0? 前言 发展循环经济、实现资源的综合利用是国民经 济和社会发展的战略方针, 是落实科学发展观的具 体体现。莱钢在近 40年的发展历程中,非常重视 各类废弃资源的综合利用, 基本实现了各类资源的 闭路循环。
2、就钢渣资源的开发利用来说,? 十五 以来,集团公司加大对泰东公司的支持帮助力度, 以泰东公司为主体,建立了钢渣资源化循环利用平 台, 实现了钢渣资源的 ? 变废为宝 。 1? 泰东公司钢渣资源化利用现状 ?十五 以来, 泰东公司在钢渣综合利用方面 走出一条以废养废、自我完善、良性循环的可持续 发展道路, 成功探索出 ? 资源 ! 产品 ! 再生资源 ! 再生产品 的循环经济模式,实现所有进厂钢 渣废弃物资源的 100 %处理。主要处理方式有: 1) 铁处理。选出不同的含铁品位渣钢返回炼 钢利用。 2) 回收的钢精粉返回到烧结生产系统利用。 3) 回收的尾泥、尾渣用于建材产品和水泥生 产。 4)
3、 利用钢渣、铁渣作道路基层材料。 2? 钢渣处理工艺 2?1? 节能环保型钢渣全粉化处理工艺 ? 该工艺主要包括: 翻盆装置、自动打水装置、 作者简介: 王? 玮( 1968- ), 男,1991年 7月毕业于西南交通大 学机械专业。高级工程师, 副经理, 分管机动技术。 热焖池、蒸汽回收装置、热焖盖、循环水系统、筛 分贮运系统。 工艺原理:将热融钢渣冷却至 300 800 , 倾入热焖池中, 进行喷水热焖处理, 利用钢渣自身 热量所产生的热应力使大块钢渣裂解,同时在罐中 产生的大量的常压饱和蒸汽与渣中游离氧化钙、游 离氧化镁作用后所产生的化学应力使钢渣进一步破 碎粉化,达到钢渣破碎的目的。消
4、除了钢渣不稳定 因素, 使钢渣在建筑建材上的应用安全可靠, 磁选 尾渣的利用率可为 100 %。该工艺不用大量的水浸 泡,保证了钢渣中水硬性矿物 C3S 、 C2S活性不下 降,同时热焖法对喷溅渣、流动性钢渣都能进行处 理。 图 1? 节能环保型钢渣全粉化处理工艺流程 主要工艺特点 1) 实现了红钢渣盆一次翻盆入池作业,大大 提高了作业效率。通过对喷淋水电动阀门的流量控 制,实现了自动精确喷淋水来粉化钢渣,钢渣 100 % 粉化。 2) 通过优化热焖池壁板坯自由搭接工艺,板 坯安装无螺栓连接, 高温下不变形, 实现了热焖池 的长效利用。 3) 通过在热焖池盖上设计水封装置及防爆 膜,既保证了热
5、焖池蒸汽不外溢, 又能保证蒸汽压 力过大时(超过 1?6 kg /c m 3 ) 池盖不蹦起。 4) 通过在蒸汽管道上加设引风机或电动控制 阀门及自控压力表,实现了蒸汽供暖的回收利用, 8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 莱钢科技 ? ? ? ? ? ? ? 第 3期 (总第 141期 ) 减少蒸汽的放散, 节约了能源。 5) 通过对粉化后钢渣渗水进行收集,并进行 三级过滤,实现了污水的再循环高效利用, 节约了 水资源。 实践证明,泰东公司 100万 t节能环保型钢渣 全粉化工艺及装置,钢渣粉化率基本达到 100 % , 不仅完全能满足莱钢转炉钢渣破碎磁选线磁选前的 热焖粉化需要,
6、而且该工艺线符合国家产业政策, 在节能、降耗、环保等方面也具有先进性, 达到目 前国内领先水平。 2?2? 高效可控的渣铁分离生产工艺 该工艺归纳为 ? 三破七选四筛分 ,主要包 括: 上料系统、粗颚破碎系统、细颚破碎系统、可 调式高细破碎系统、悬挂除铁装置、振动筛分装 置、电磁除铁装置、除尘系统、皮带输送系统。 主要工艺原理: 热钢渣经热焖熟化处理后,粒度 220 mm的渣块被落料筛挡住, 粒度# 220mm的 渣块进入颚破机进行破碎,有效保护了颚破设备, 保证生产稳定顺行。在落料量控制上采用电动给料 机进行机械化控制,保持上料均匀性。 2) 该生产线全部采用皮带输送,转运站转运 料, 设备
7、垂直布置,尾渣及球磨料均采用汇集皮带 收集输送至原料场地的方式,占地面积小, 减少车 辆倒运量,降低物流成本。 3) 利用 ?三破七选四筛分 工艺将钢渣中的 含铁物质基本清除,特别是选择使用了 3 000GS永 磁辊筒对汇流尾渣进行最后一道磁选,充分选出钢 渣中的含铁物质,使钢渣的最终产品! 球磨料和尾 渣质量大大提升,达到钢渣资源 ? 吃干榨尽 ,实 现全部钢渣资源的闭路循环。 4) 采取了循环可调式高细破碎机, 经过永磁 辊筒、振动筛筛选, 使尾渣和球磨料的粒度得到了 保证, 尾渣粒度 # 7 mm, 铁素含量 # 17 % ,经沉 化后可直接用于建材产品等, 同时适应了钢渣微粉 对原料粒
8、度# 10mm的要求。主要生产工艺流程见 图 2 。 图 2? 磁选工艺流程 2?3? 循环提质的含铁渣粉精选工艺 工艺包括: 上料系统、供水系统、粉磨系统、 钢精粉磁选系统、渣液螺旋分离系统、尾泥压滤系 统及污水净化系统。 主要生产过程: 含铁渣粉通过给料筛、皮带进 入磨机粉磨,筛选后,粒钢经过电磁辊筒磁选选 出,晾干后为粒钢产品; 渣液经过均匀布料后进入 磁选机,选出钢精粉,钢精粉液通过螺旋分离器制 得钢精粉产品; 尾渣液也通过螺旋分离器分离出尾 渣,尾渣利用皮带输出储存销售; 污水进入斜板沉 淀池进行沉淀, 溢出清水进入水循环系统使用,沉 淀出的尾泥经过板框压滤后进行销售和作为建材原 料
9、。各过程脱出的清水与沉淀池上部溢出的清水汇 入循环清水池循环利用。 主要工艺特点: 1) 最大限度地选取含铁渣粉中的金属铁质, 提高附加值。实现水的循环利用, 循环水利用率达 到 90 % 以上。生产工艺设计合理,布料均衡,磁 选机组充分发挥能力,经检验,粒钢品位达 90 % 9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 莱钢科技? ? ? ? ? ? ? ? 2009年 6月 以上,钢精粉品位达 60 % 以上,全部符合返厂标 准要求;尾渣、尾泥中铁素含量均在 11 % 以下, 已不具备再次球磨选铁条件,只作为水泥和建材原 料进行销售和利用。 2) 设计工艺将选矿工艺和污水处理工艺进行 了
10、有效结合, 是目前国内处理能力最大、技术最先 进的一条含铁渣粉精选铁质生产线。该生产线三台 球磨机年可处理钢渣粉 50万 t 。 3) 全线实现 PLC自动控制和系统监控,降低 工人劳动强度,实现生产过程的精确控制。设计安 装自动计量控制系统, 实现生产过程的定量分析和 计量打印。 4) 斜板沉淀池进行有效改进,结合生产实 际, 增加检修放料口和震动装置, 有效避免了斜板 沉淀池堵料事故的发生。 5) 污水处理系统充分结合前期钢渣热泼工 艺, 处理后的水全部应用于热渣的粉化,同时对热 泼后渗水进行收集沉淀净化后再利用, 系统减少钢 渣处理工艺中新水的使用量。 生产工艺流程见图 3 。 图 3?
11、 循环提质的含铁渣粉精选工艺流程 2?4? 资源化利用的建材生产工艺 工艺生产技术: 利用陈化处理后的干渣、尾渣作为骨料,然后 配入水泥 (生产彩色地面砖再配少量彩色水泥 ), 经过搅拌后在高压制砖机压制成型,养护即得产 品。 工艺流程见图 4 。 图 4? 资源化利用的建材生产工艺流程 ? ? 采用钢渣部分代替混凝土骨料生产彩色地面 砖。 莱钢存贮一年以上的钢渣取样化验分析主要化 验指标见表 1 。 表 1? 钢渣取样化验分析主要化验指标? % Si O2 CaOM gO A l 2O3 f- Ca O Fe2O3 13?1444?718?182?561?030?85 10?739?6410
12、?161?921?219?68 ? ? 表 1中 f- CaO含量在 1% 左右,远小于标准 ( 5 % ) 的含量。因此陈化后尾渣代替混凝土骨 料完全可行。 配方的确定: 通过反复实验,得出标准砖的 配方:干渣 55 % , 球磨尾渣 35 % ,水泥 10 %;空心砖:干渣 60 % , 球磨尾渣 25 % ,水泥 15 %;植草砖:干渣 50 % , 球磨尾渣 35 %,水泥 15 %;彩色地面砖: 干渣 57 %,球磨尾渣 30 % , 普通水泥 10 %,彩色 水泥 3 % 。按照以上配方生产出的各类砖型,经过 检测强度都达到使用要求。 建材项目投产以来, 主要生产空心砌块砖、标 准
13、砖、植草砖以及彩色地面砖四种砖型, 产品质量 完全合格, 已应用于各类建筑,为尾渣的处理方向 探索出新途径。 技术特点: 建材产品的开发过程,暴露出较多 问题, 经过反复实践,逐一解决, 主要存在问题及 解决办法见表 2 。 表 2? 主要存在问题及解决办法 存在问题原因分析解决方案 新生产的砖容 易内塌 搅拌时料过湿 积累经验, 确定搅拌时料水比 例 新砖搬运过程 裂缝 运输过程颠簸 平整场地, 增设降板机, 购置 平稳运输工具 ? ? 实践证明: 利用尾渣废资源生产建材产品是完 全可行的, 是一项环保项目的开发利用, 旨在消化 钢渣尾渣,实现莱钢钢渣循环经济产业链条的延 伸,为下一步探索尾
14、渣利用方向奠定基础,社会效 益及环保效益显著。 10 王? 玮,等:莱钢钢渣处理工艺及其资源化利用技术? ? ? ? ? ? 第 3期(总第 141期 ) 3? 钢渣微粉项目的技术储备 钢渣微粉开发利用研究是近年来国内外兴起的 热门课题,其开发利用前景非常广阔。钢渣在转炉 中高温冶炼后,主要生成过烧熟料,其中 C3S、 C2S具有水化活性, 游离氧化钙对水泡强度有一定 影响,钢渣通过磨细,当细度大于 450 m 2 /kg时, 可最大限度清除金属铁成分,并激发活性, 起到水 硬性胶凝材料的特性,作为商品砼掺合料在 20 % 以下等量替代水泥;当与矿渣微粉双掺时, 还具有 优势叠加功效。钢渣微粉
15、细化后激发机理来源于超 细粉,它带动物料、晶体结构及表面理化性质发生 重组转化并形成新生颗粒内能和表面能,提高混凝 土水反应中活性的发挥。钢渣微粉化技术不仅彻底 消除了作为水泥混合原料的易磨性不同产生的均化 品质影响,而且将直接推动钢渣资源的高附加值利 用。 泰东公司自 2004年以来就一直致力于钢渣微 粉技术的研究与应用, 为钢渣资源化利用技术的转 化而努力,并进行了项目充分调研和初步设计, 项 目已经列入莱钢循环经济规划。虽然因标准、市场 等仍处于推广开发阶段影响还未实施,但只要技术 不断完善, 必将大有可为。伴随着热焖技术的应 用,钢渣其潜在硬度高、安定性好的特性必将使其 成为一种新型建
16、筑材料, 泰东公司将进一步为钢渣 微粉的推广应用和商品化转换加大工作力度。 4? 结语 人类赖以生存的资源是有限的, 科学的综合利 用资源是义不容辞的责任。泰东公司经过多年的不 懈努力和持续发展,已经建立起了一套完整、高 效,在全国处于领先水平的闭路的钢渣处理技术平 台,具备了精细处理莱钢所有钢渣的能力,在降低 成本、增加效益和环境保护等方面发挥了重要作 用。对比综合利用国际先进水平, 科学利用钢渣资 源,开拓尾渣利用途径, 降低企业生产成本, 还具 有广阔的空间, 公司将继续努力、加大投入, 进一 步提升现有钢渣综合循环利用技术水平, 力争取得 更大的成果。 特邀编辑:管山吉 Laigang s Steel making Slag Processing Technique and the Technology for Recycling Utilization of Resources W angW ei? Zhao Qingshe? Chen L ibing (T aidong Industry Co.
