钢渣热闷处理工艺详解.docx

钢渣热闷处理技术一、概述钢渣由转炉产生，吨钢产渣量约200kg，钢渣的组成来源于铁水与废钢中所含铝、硅、锰等元素氧化后形成的氧化物；金属料带入的泥沙；加入的造渣剂，如石灰、萤石等；作为氧化物或冷却剂使用的铁矿石、烧结矿、氧化铁皮等；侵蚀下来的炼钢炉炉衬材料，脱氧用合金的脱氢产物和熔渣的脱硫产物等。我国的钢铁企业每年产生大量的钢渣，很多采用弃渣法处理，这不仅占用土地资源，污染环境，同时也因堆渣、运渣等问题，影响炼钢的正常生产。我公司根据多年的实践，以最大限度实现钢渣循环利用为目的，总结出钢渣资源化深加工线，它的基本设备构成有：破碎机、辊压机、振动筛、磁选机、皮带机等设备构成，最终产品为一定粒径的钢渣和渣钢。根据不同的需求可作为炉料、冶炼溶剂、干混砂浆，钢渣水泥的原料等。 二、钢渣性质 钢渣性质因不同的钢厂及冶炼方法而有区别。（1）钢渣主要化学成分（见下表）成分SiO2MnOAl2O3CaOMgOFeOFe2O3P2O5含量%11.7-153.1-41-1.649-533.1-1011-176.9-81.7-2 （2）、钢渣主要物化性质 密 度：3.2-3.6g/cm3 容 重：80目标准筛渣粉，1.74g/cm3 易磨性：指数：标准砂1，钢渣为0.7 活 性：高碱性钢渣，C3S C2S含量65% 75% 稳定性：冷却膨胀率约10% 抗压性：压碎值为20.4%-27.5%。 三、钢渣处理工艺总体描述 钢渣资源综合利用工艺包括：预处理工艺和钢渣加工工艺1、预处理工艺 预处理的任务是把转炉排出的热熔渣处理成粒径小于250mm的常温块渣，核心技术是热闷工艺。其处理方法是：熔融状态的钢渣被置于的渣盘中，用平车送到渣跨自然冷却至300400，待炉渣固化后用桥式起重机翻出并装入闷渣池（或热闷罐），待闷渣池（罐）装满后，关闭池（罐）盖水封闭匀热，然后进行间歇喷水热闷处理，通过调节水渣比，喷水强度、排气量并控制排水，使闷渣池（罐）维持足够的饱和蒸汽和较高水浸温度，从而达到满意的处理效果，热闷完毕后开盖，用挖掘机挖出破碎后的钢渣进入钢渣深加工系统。 2、钢渣深加工工艺即破碎、筛分磁选系统，处理工艺如图 钢渣深加工工艺流程框图 钢渣经格筛筛分，粒径大于250mm的渣沱经落锤破碎，磁盘除铁后送陈化场堆放，小于250mm经板式给料机、皮带机送去双层振动筛，筛上（粒径大于80mm)进入带液压保护颚式破碎机，皮带机上安装磁选机，选出的渣钢通过皮带机送入渣钢场。颚破出料和筛下料经皮带机送入下一级振动筛，该皮带机上安装磁选机，振动筛筛上料（粒径大于40mm)进入下一级带液压保护颚式破碎机，破碎机出料和筛下料通过皮带送入辊压机，该皮带机上一样有磁选机选出渣钢。辊压机出料经双层振动筛分出三种产品，即-3mm，3-10mm，10mm以上。 以上流程考虑了物料性质。钢渣是比较难破碎的，为减轻破碎机负荷，在其前设置振动筛进行分流，同时可合理设置磁选机，进行充分磁选，获得渣钢，渣钢可直接进行冶炼。 钢渣的三种产品可做如下应用，-3mm可做干混砂浆原料，也可直接进烧结厂，3-10mm可作为转炉溶剂，10mm（10-40mm)以上物料可用作建筑骨料。 注：该工艺随用户对最终产品的要求不同而不同，其设备选择、布置会有区别。 3、我公司在钢渣综合利用上的优势 （1）该工艺中的主要设备我公司都有独到的技术，已在国内大钢厂内得到应用。 （2）我公司有成套成功运行的工艺工程设计案例。 （3）其中热闷池（热闷罐）的设计是该技术中的核心，对热闷池（罐）的结构以及其施工方法，我们拥有自己的经验，可有效提高其抗冲击变形和较大的热变形。 热闷车间 钢渣加工生产线（远景） 流动性品位废钢罐式热闷冶金钢渣处理更新时间：08-10-7 15:50 基本原理以钢铁企业排放的冶金固体废渣为处理对象，经专用钢渣处理装置，利用其所含余热，采用适当的配水工艺，产生微压蒸气，使大块钢渣在热闷罐内粉化自解，然后磁选出可回收金属，同时在自动流水线上将粉化钢渣分级成不同组距粒径规格，本钢渣处理设备装置及技术为国内首创。技术关健热闷罐及喷淋装置，粉化钢渣的配水工艺技术及自动金属磁选和筛分流水线。典型规模冶金固体废渣处理后利用率100%，产品钢渣中残余金属含量1.5%，产品钢渣压碎值波动区间11.42307%，GB道路标准25%，游离氧化钙5%。环境效益分析本钢渣处理技术可以大规模、高效率地处理冶金固体渣，削除因钢渣自然堆放而产生的扬尘污染和河道水源污染，变废为宝，使钢渣成为有效的再生资源。本处理工艺安全可靠，避免了处理过程中的二次污染。工程应用分析1、上钢五厂转炉钢渣生产线采用罐式热闷工艺建成转炉钢渣处理生产线已投入生产二年，为钢渣处理技术提供了一条新的途径，这条以罐式热闷工艺为特点的钢渣处理生产线属国内首创，经冶金部情报标准研究所检索，国际上尚未发现同类生产线。2、 该生产线工艺技术可靠，其特点是：流程简单、能耗低、操作安全、投资回收期限短、无二次污染，达到了国内先进水平。3、处理后钢渣粉化效果好，金属回收率较高、分级清楚，渣产品的性能基本稳定，已在建材、市政及地基基础处理工程等领域得到应用，具有较高的综合利用价值。4、生产实践证明，该生产线有效地解决了排渣问题，可以适应于同类钢厂的生产要求，并具有明显的经济效益、环境效益，有较高的实用价值和推广意义。转炉钢渣处理中能源利用的探索与研究摘要：熔融转炉钢渣含有大量热能，如何有效的回收是钢铁企业面临的重大课题。本文通过对熔渣热能利用战略意义的探讨，介绍热闷工艺和闪蒸发电技术，提出利用液压推拉杆热闷法回收熔融钢渣中显热的构想，并阐述转炉熔渣在热能回收过程中存在的问题和技术的可行性，从社会效益、经济效益和环保效益等角度说明转炉钢渣能源利用的重要性。关键词：转炉钢渣能源利用Exploration and Research about Energy Use of Processing BOF Slag英文署名Slag Development Company of Anshan Iron &Steel Group Co.Abstract：Molten BOF slag contains large amounts of heat, how to effectively recycling is a major issue facing the steel industry.This article through to the slag heat energy use strategic senses discussion, introduced the hot stuffy craft and the flash vaporization power technology,Proposes using the hydraulic pressure push-pull rod hot stuffy method recycling fusing steel slag in the manifested heat conception, and elaborated the BOF slag the question which and the technical feasibility exists in the heat energy recycling process, from social efficiency, economic efficiency and environmental protection benefit explanation BOF steel slag energy use necessity.Keyword：BOF slagEnergy use前言转炉钢渣是炼钢过程中产生的副产品，转炉钢渣的产生释放大量的热能。大部分钢渣处理方法都是将热态钢渣进行冷却后进行破碎-筛分-磁选加工，提取金属后再加以利用。而熔融钢渣从1600冷却到常温，钢渣中含有丰富热能都被浪费，在冷却过程中浪费大量的水，通过自然冷却的方法处理钢渣则需要大量的占地并造成对周围环境的污染。如能利用熔渣中的显热不但能减少污染，且节约资源巨大，如何利用钢渣显热成为需要攻克的一个难题。1钢渣能源利用的战略意义10亿吨全球约4-5的二氧化碳来自钢铁业，减少传统燃料式能源利用新型环保能源将成为未来钢铁业能源发展的方向，每燃烧一吨煤1.2节能效益分析国家大力提倡循环经济，建资源节约型、清洁型企业，熔渣热能是典型的清洁节约型能源。据测算，2008年钢铁企业电力总消耗为2153亿千瓦时，其中钢厂自发电比例约占总用电量的28，外购电量约占72，即1550亿千瓦时，随着电价的不断升高，钢铁业的电力成本不断加大，积极利用二次能源发电，扩大自发电量成为节约能源和降低成本的最有效措施。如果将2009年全国钢渣热能100回收用于发电，可发电440亿千瓦时，接近全国年发电总量的1/70，相当于3个葛洲坝水电站发电量，相当于22个中等火力发电站的发电量，既减少钢铁企业外购电量，又节约能源，同时大大降低企业成本。熔渣余热除用于发电外，还可以用于余热锅炉的供热、供水、供气等领域，真正实现清洁能源的循环利用。1.3经济效益分析炼钢产生的熔融态钢渣在1600左右，含有大量热能。据实验测得，每千克钢渣含有热量2000KJ（1600）。如全部回收，09年鞍钢产生的300万吨钢渣所蕴含的总热量超过61012KJ。单从降低煤耗一点即可为企业每年节省上亿元。而1014KJ，相当于节省约350万吨标准煤，省煤效益超到28亿元，如热量全部回收用于发电，经济效益超过200多亿元。钢渣能源利用的战略意义主要体现在既节能减排，减少了能源的浪费，且在环境保护等方面有着重大综合效益，高品质、高效的回收转炉熔渣显热也将成为钢铁企业降低综合能耗的重要手段，给企业带来巨大经济效益的同时，实现低碳经济。2钢渣能源利用的可行性2.1热闷工艺热闷法是近些年兴起的一种先进的钢渣预处理工艺，它利用熔融钢渣余热使水汽化，从而达到快速膨胀自解的过程，热闷后钢渣中f-CaO和f-MgO状态发生根本变化，使f-CaO和f-MgO由有害物质变成有用物质，变害为利的同时使钢渣应用的稳定性得到保证。热闷工艺的原理是利用钢渣余热使水迅速汽化，产生饱和蒸汽，饱和蒸汽与钢渣中CaO、MgO以及游离态CaO、MgO迅速发生反应，在这个过程中产生化学应力、相变应力和热应力，在这些力的作用下，钢渣发生迅速自膨现象。主要反应方程式：CaO+H2O=CaOH2MgO+H2O=MgOH2f-CaO+H2O=CaOH2f-MgO+H2O=MgOH22.2闪蒸发电技术闪蒸是指水的一种相变过程，即在一定压力和温度下的未饱和水，当压力下降至某温度下的饱和压力时，就会进入饱和区而开始汽化，并且随着压力的下降，其汽化程度不断提高。闪蒸余热发电技术是在常规余热发电系统的主机以外增设闪蒸和闪蒸型除氧器，当机组正常运行带负荷后，从省煤器集箱中抽取达到参数要求的一部分热水引入闪蒸器，热水在闪蒸器内迅速扩容降压后闪蒸分离出低压饱和蒸汽和低压饱和热水。分离出的低压饱和蒸汽和余热锅炉的主过热蒸汽分别进入多进汽汽轮机的低压气缸和高压气缸做功发电，而分离出的低压饱和水进入除氧器作为除氧热源进行充分利用。充分利用余热发电缓解电力资源的紧张，利用回收的余热代替传统火力发电燃煤所产生的热量不但减少燃煤对环境的污染，同时大大增加企业的经济效益。热闷法是通过打水将热闷装置内的高温熔渣冷却的过程，闪蒸技术是利用高温蒸汽、热水带动汽轮机发电，即热能动能电能的过程，将1600的熔渣通过喷淋降温至200以下，其本身是一种热能浪费过程，而闪蒸发电技术恰恰能够利用熔渣降温的热能，将钢渣热闷技术和闪蒸发电技术有效结合不但能够解决热能的浪费，也减少热闷喷淋打水过程中大量水资源的浪费，钢渣热能用于发电是钢渣显热回收的一种新途径。3热闷法显热回收构想热闷显热回收总体上可以分为两个过程，第一个过程是以余热水的方式回收，另一个回收过程是对蒸汽的回收。回收显热除用于发电外，还可用于工业余热锅炉和民用的供暖、供热等。热闷法显热回收工艺流程图见图1。将熔融钢渣从渣罐倒入热闷装置中，启动闷渣池壁和液压推拉杆中水循环系统，使水注入其中并保持动态循环，启动液压系统推动液压推拉杆（图2）向上运动，此时液压推拉杆均匀而有效的分布在闷渣池中并充分接触熔融钢渣，推拉杆和闷渣池壁中的水循环系统充分吸收热能并将其输送出去，将回收的余热水通入发电装置内进行发电，待闷渣池内钢渣温度达到热闷要求时，打开水雾喷淋装置进行热闷，同时打开蒸汽回收装置进行蒸汽回收，同样将回收的蒸汽也通入发电装置，待闷渣结束后，关闭蒸汽回收装置，使液压推拉杆向下运动至闷渣池底，停止所有水循环系统，打开热闷盖，将钢渣清出。热闷显热装置俯视图见图3。4热闷显热回收的问题和技术可行性4.1热闷显热回收的问题硅酸盐类炉渣有如下特点：导热系数低，14001500的液相阶段约为0.10.3 WmK；粘度随温度降低急剧升高。虽然熔渣热焓大，但是由于其导热率低，换热慢，换热介质难以选择，钢渣中的热含量随着渣的温度变化波动很大见图4，其中液态阶段温度为14001600，当温度进一步下降，逐渐丧失流动性。图4钢渣热含量随温度变化曲线4.2热闷显热回收的技术可行性由于钢渣导热性差，粘度随温度降低急剧升高，钢渣冷却成坨后中心热量不易回收，导致显热回收效率低，液压推拉杆法采用均匀分布的多个水冷系统与熔渣内外部充分接触的方式，从而有效的吸收钢渣不易被吸收的中心热量，克服熔渣粘度大、导热性差的缺点，充分回收钢渣释放的热量，显热回收率高，并且克服传统热闷法热能和水资源大量浪费的缺点。5.结论热闷法显热回收采用水冷壁与熔渣内外部充分接触的热能回收方式，利用水冷璧和蒸汽回收装置回收余热水和热蒸汽，从根本上解决传统显热回收中热能回收率低的弊端，其回收率预计可达80，从经济效益上看，按2009年鞍钢的钢渣排放量300万吨计算，热量回收值可超过4.81012KJ，回收的热量相当于14亿千瓦时的电量，发电创造的经济效益可达6亿元，由此可见，熔融钢渣热能回收是非常必要的。