摘要：随着我国钢铁工业产能的增加，粗钢产量大幅度提高，钢渣产量也急剧上升，因而产生了各种钢渣处理工艺。嘉恒法高温熔渣处理工艺，和其他钢渣处理工艺相比有流程短、成品渣粒度小、设备占地面积小，处理吨渣耗水耗电低，不污染环境，经济效果显著等优势，因而值得推广。

关键词：高温熔渣处理；粒化轮机械破碎；熔渣水淬；成品渣脱水；在线磁选

   世界各国的冶金工业，每生产1 t粗钢都会排放约130 kg的钢渣、300 kg含铁粉渣及其他废料，全世界每年排放钢渣量约1～1．5亿t。有资料介绍，我国积存钢渣已有1亿t以上，钢渣含钢量10％左右，即有1 000万t钢沉淀在废渣中，且每年仍以千万吨的排渣量递增，钢渣的利用率较低，约为10％。传统的钢渣处理工艺缺点是工艺长、费用高、占用土地、污染环境、造成资源的浪费，影响钢铁工业的可持续发展。我国十一个五年规划中，特别强调循环经济，可持续发展，改善环保等产业政策。因此，有必要对钢渣进行减量化、资源化和高价值综合利用的研究。

    钢渣的主要化学成分见表1，有的还含有V₂O₃，TiO₂等，成分有较大范同的波动。

    钢渣的生成温度在1 560℃以上，而硅酸盐水泥熟料的烧成温度在1 400℃左右。钢渣的生成温度高，结晶致密，晶粒较大，水化速度缓慢。因此可将钢渣称为过烧硅酸盐水泥熟料。

    如上所述钢渣不但不是废弃物，而且是非常好的水泥原料，特别是利用其低水化热、膨胀特性生产出适用于大体量防水、防泄露混凝土工程水泥。

1  “嘉恒法”钢渣处理工艺

唐山市嘉恒实业有限公司研究了1条钢渣再利用的工艺线路(图1)，总工艺由3个工艺段组成，即第1工艺段：嘉恒法粒化磁选工艺；第2工艺段：粗磨磁选渣精粉；第3工艺段：超细磨(小于200目)钢渣水泥，达到了钢渣零排放，实现了原

材料的循环利用。

1．1  第1工艺段

  用“嘉恒法”钢渣粒化处理系统，实现高温液态炉渣的粒化、脱水、烘干、磁选。

1．1．1  工艺流程

    (1)钢渣粒化：

    液态钢渣(1 500～1 700℃)南钢渣包运至粒化车间倾翻台上，钢渣经溜槽均匀的流人粒化器，被高速旋转的粒化轮机械破碎，并沿切线方向抛出，同时受粒化器内高压水射流冷却和水淬作用形成水渣产品。

    (2)成品渣的脱水：

    从粒化器下来的渣水混合物落人脱水器筛斗中，通过筛斗中1．0～4．0mm间隙的筛网实现渣水分离形成0～4 mm的颗粒。筛斗中的渣徐徐上升，达到顶部时翻落下来进入受料斗，通过受料斗下面出口落到皮带机上。

    (3)成品渣磁选：

    经脱水器筛网过滤脱水的成品水渣，通过脱水器受料斗卸料口，落到设在脱水器下部的皮带机上，经过在线磁选，实现钢、渣分离，粒子钢选出后进人粒钢仓，粒子钢做为废钢回炉冶炼。

    (4)成品渣运输：

    经过在线磁选后的钢渣，经皮带机上运往储渣仓后进入下一粗磨工序。

    循环供水：通过脱水器筛网过滤的循环水，经溢流口和回水管道进入集水池，在那里用循环水泵打到粒化系统，水在整个系统中循环使用，达到“零”排放。

    (5)辅助设备：

    “嘉恒法”粒化装置需要工业水和0．4 MPa压力的压缩空气。工业水供应的最大供水强度为900m³／h，压力0．3 MPa。需要的压缩空气，用于在处理水渣过程中清扫脱水转鼓筛网，压缩空气消耗量为15m³／h(在标状态下)。

1．1．2  工艺特点

    作业率高、安全可靠：设备运行安全可靠，采用机械破碎与水淬相结合的原理处理熔渣。因此，即使渣中含一部分钢液，也能正常作业，保证熔渣外排畅通，稳定生产，保证工作人员的安全，也不会发生爆炸，避免了因爆炸给生产、生活带来的各种影响和损失。

    在粒化与脱水过程中产生的高温蒸汽，通过集气装置引入脱水器上部的排气装置，高空排放或冷凝后再循环。粒化与脱水过程处于全封闭状态，使操作人员免受蒸汽的危害。

    (1)环境保护好：本技术处理钢渣消除了大量干渣，同时采用射流冷凝技术使大量含有害杂质的蒸汽变成水，本技术设备采用全封闭，消除了钢渣的粉碎、加工、筛选过程中产生大量粉尘及渣棉，故没有空气及水质的污染。

    (2)节水节电，设备总装机容量小：本技术设备使水量分布最合理，使宝贵的水资源得到最充分的利用，同时还要将蒸汽冷却回收，再次循环使用；在节电方面使处理每吨熔渣的耗电量低于3kW·h。

(3)占地面积小：采用本技术则将钢渣粒化成水渣，重新利用，从而消除了渣山，节省了土地。本技术设备占地面积仅100 m²左右。

1．1．3  产品性能及用途

    本阶段产生的0～4 mm的粒子钢，回炼铁烧结或打包进炼钢炉，作为炼钢人炉废钢；0～4 mm的矿渣进入下一道工序磨粉。

1．2  第2工艺段

  粗磨磁选渣精粉。

1．2．1  工艺流程

    (1)矿渣粗选：经“嘉恒法”对炉渣粒化脱水磁选粒子钢后的矿渣经本流程粗磨、再磁选可得到2种产品：渣精粉和尾矿。

    (2)渣精粉再入炉：将湿的渣精粉(ω(水)为6％～7％)，直接过磅装入编织袋，然后运至废钢钢跨，将渣精粉袋装入废钢斗，随废钢、铁块一并加入转炉中．先加渣精粉和废钢，后兑铁水。

1．2．2  产品性能及用途

    (1)渣精粉的粒度较粗，2 mm～100网目占74％左右、制粒效果较差。渣精粉的含全铁量很高，一般在80％左右，其中50％左右以金属铁形式存在。技术取样分析后化学成分见表2。

    渣精粉中的铁粒小，很容易被铁水熔化、FeO很快被铁水中的[Si]还原为Fe。因渣精粉中含有大量的Fe，同时加人后又能降低钢水温度。

    (2)加入转炉中炼钢，在济南钢铁集体公司第二炼钢厂已有实验应用。

1．3  第3工艺段

  超细磨钢渣水泥。

1．3．1  工艺流程

    (1)计量配料、超细研磨：将第2工艺段提出渣精粉后剩余的尾况，经皮带运输至本流程段进行超细研磨加一定量的其他掺和物；

    (2)产品分装：经超细研磨后的钢渣产品进行分类称量入袋。

1．3．2产品、性能及用途

    (1)钢渣水泥，可用于民用建筑的梁、板、楼梯、砌块等方面；也可用于工业建筑的设备基础、吊车梁、屋面板等方面。

    (2)作为水泥掺合料，钢渣中含有硅酸二三钙、硅酸二钙等物质，具有水硬胶凝性，同时还含有较高的Fe₂O₃，很适合替铁矿粉用于水泥生产的掺合料。

3   钢渣综合利用前景展望

    (1)烧结配料：10mm以下钢渣做烧结配料用，利用1 t钢渣相当于节约750kg石灰石，代替含铁40．5％的铁矿石600 kg，同时在烧结时由于节省了石灰石的分解热，使每吨烧结矿节省燃料12 kg。

    (2)钢渣水泥：以钢渣为主要成分，加入一定量的其他掺和物和适量石膏，经磨细而制成的水硬性胶凝材料，称为钢渣水泥。钢渣水泥的标号有225、275、325、425号，可用于民用建筑的梁、板、楼梯、砌块等方面；另外钢渣水泥具有微膨胀性能和抗渗透性能，可广泛应用在防水混凝土工程方面。

    利用钢渣生产水泥，我国有50多家钢渣水泥厂，年产钢渣水泥超过300万t，全国每年有200多公顷的土地因此免于被钢渣占用。每生产1 t钢渣水泥比生产普通硅酸盐水泥可节电10kW·h和煤25 k。

    (3)作为水泥掺合料：钢渣中含有硅酸三钙、硅酸二钙等物质，具有水硬胶凝性，同时还含有较高的Fe₂O₃，很适合替铁矿粉用于水泥生产的掺合料。一般作水泥掺合料的钢渣粒度小于12 mm为人磨粒度，掺人量小于10％，目前，国内很多钢厂都在分选小于12 mm的钢渣作为水泥掺合料，上海、江苏、浙江、湖南等地应用较好。

4  结  论

    纵上所述在炼钢工艺中的每吨钢15％的钢渣中有10％的废钢，以我国目前3．5亿t粗钢为基数，即每年产生5 250万t钢渣，近500万t废钢。不仅占用了数千亩的土地，造成环境污染，而且也是对资源的浪费。若嘉恒渣处理工艺系统得到推广每年将提取废钢500万t，实现效益50亿元；生产成品钢渣水泥4 750万t，实现效益47．5亿元；节约土地3000亩，1．5亿元。即每年可实现直接经济效益89亿元，同时节约标准煤近1 500万t，节电近5亿kW·h，和不可估量的环境效益。