袁方明

(中钢国际工程技术有限公司  北京)  

摘要：本文简要介绍了国内常见的钢渣处理工艺，并归纳总结合适的钢渣处理工艺方式组合，可以为钢厂选择各自合适的钢渣处理方式提供参考。简要介绍了钢渣处理最新技术的发展，提高钢渣综合利用价值和拓展应用范围。

关键词：钢渣；渣处理工艺；循环利用

1  前言

在全球环境恶化的今天，对钢铁行业来说，二氧化碳排放的削减、工业废弃物的循环利用等各项环保措施是很重要的课题。钢铁生产过程中，高炉渣、高炉尘、炼钢渣和除尘灰的回收利用是我们长期研究的内容，目前国内各企业根据各自情况也开发了多种回收利用的方法。但大多数钢厂的钢渣处理和回收利用仍然处于一种比较粗放的模式，存在钢渣处理规模与炼钢规模不相匹配，钢渣处理工艺的选择缺乏对钢渣后续利用的考虑。

此外，钢渣的显热如何回收利用也是钢铁领域长期研究的内容和难题，如何综合考虑钢渣处理能耗、钢渣显热利用、提高钢渣后续利用价值几个难题的平衡，钢渣处理最新的技术和研究对此有了初步进展。

2  目前国内常用的钢渣处理工艺简介

钢渣处理工艺的发展一直伴随着钢铁生产过程的发展，陆续出现过多种方式和工艺，其中很多工艺由于成本、处理效率、环保政策等原因而最终被淘汰。有一些国外引进的钢渣处理工艺，如日本的钢渣蒸汽陈化工艺、风淬工艺等，在国内近20年的发展中已经得到极大的改善和革新，其实用性、效率得到根本性的提升。目前国内常用的钢渣处理工艺简述如下。

2.1 热闷坑热闷处理工艺

图1 国内某厂热闷坑热闷工艺

渣罐和渣罐车放置于转炉或电炉平台下出渣位置。接渣后，渣罐车开出平台外，通过轨道或者由吊车将渣罐吊至运输卡车上，运至渣处理车间。也可以用抱罐车将渣罐运至渣处理车间。

吊车将渣罐中的液态渣倒入热闷坑内，加盖，喷入一定量的水。加盖后，水蒸气产生一定的压力，可加速钢渣的消解速度。初步凝固后，揭盖，用挖斗车翻搅后，再倒入下一罐液态渣，反复操作，直至该热闷坑装满。加盖放置约20小时（最短不低于10小时）后，用挖斗车将钢渣挖出，进入破碎磁选生产线。

坑式热闷工艺的优点是钢渣消解比较彻底，f-CaO含量小，尾渣利用程度高。破碎生产线可以回收一部分渣铁。缺点是占地比较大，车间内存在一定的环境污染。

2.2 有压箱式或罐式热闷工艺

图2 国内某厂箱式以及罐式热闷工艺

处理工艺流程类似上述热闷坑，用带盖的罐体或者箱体代替热闷坑。前端配置破碎辊，高温钢渣经过破碎辊破碎并初步冷却后，卸入渣罐，渣罐整体放入热闷罐内，加盖，喷水，利用产生的水蒸气加压，加速钢渣的粉化和f-CaO的消解过程。箱式热闷是将破碎辊处理后的钢渣卸入渣槽，将渣槽放置于特制箱体内，同样是在密闭装置内打水汽化，产生一定的压力从而加速钢渣处理过程。

优缺点类似热闷坑热闷工艺，但更加环保，厂房比较干净，便于高水平的自动化操作、无人操作的设计。

2.3 风淬（干式粒化）工艺

图3 国内某厂风淬工艺

钢渣风淬处理工艺最早于上世纪80年代初在日本福山钢厂开发成功，上世纪80、90年代国内马钢、新抚、石钢和重钢等钢厂先后采用和成功实施。风淬工艺对钢渣流动性要求较高，钢渣所含金属铁的回收困难，一般情况下需要和其他钢渣处理工艺配合使用。

装有液态钢渣的渣罐，用抱罐车、吊车或者液压倾翻台架，将液态钢渣倒入溜槽中，在溜槽出口处，用高速空气流，直接把液态渣打碎、冷却，形成的微小颗粒产品直接落于地面或水槽。

由于风淬工艺处理全量的钢渣比较困难（例如流动性不好的钢渣），并且仍然希望能够回收部分金属铁，近年来我公司采用的设计理念是风淬工艺配合其他工艺如坑式热闷工艺、有压热闷工艺。一方面，如果液态钢渣的流动性较差不适合风淬处理，可以直接送往热闷坑或者有压热闷处理，另一方面，即使流动性良好的钢渣，每罐只风淬处理70%的液态钢渣，罐内剩余30%钢渣含金属铁的比例较高，可以送往热闷坑或有压热闷处理后，破碎、磁选回收大部分的金属铁。

2.4 渣处理工艺的组合

最近几年，根据我公司提供给国内外客户各类钢渣处理工程项目，总结出几种钢渣处理工艺的组合。

（1） 坑式热闷+破碎棒磨磁选线；

（2） 风淬（干法或湿法）+坑式热闷+破碎棒磨磁选线；

（3） 风淬+辊破+有压罐闷或箱闷+破碎棒磨磁选线；

（4） 辊破+有压罐闷或箱闷+破碎棒磨磁选线；

（5） 其他已经取得初步效果的新工艺。

以上各种组合各有其特点，可以适用于各种炼钢生产规模、现有设施改造。钢铁企业的环境综合治理过程中，钢渣处理量远大于比烟气粉尘、污水废液等污染源的处理量。国内很多钢厂已经投入巨额资金，建成一批整齐洁净的渣处理车间，同时取得较大的经济效益和社会效益。

4  钢渣处理新技术的发展

4.1  钢渣的还原和重构技术

前文已经提及不同的钢渣处理工艺对钢渣的成分、性能会有较大的影响，从而影响钢渣的最终利用途径。我国目前对钢渣的综合利用，基本上是根据钢渣处理过程中的物理性能变化或者其他少量处理介质手段，如水（热闷消解）、空气（风淬急冷）等影响钢渣的部分化学性能，来初步确定钢渣的最终用途。

我公司近年来的研究和工程实践表明，炼钢渣在高温熔融状态加入特定的还原剂和改性剂，一方面可以直接还原钢渣中铁的氧化物成为金属铁回收利用，改变了传统钢渣处理工艺只能选出部分磁性物的情况，另一方面，改变了炼钢渣的性能，拓宽了炼钢渣的利用途径，例如，钢渣经过改性和粉磨后，可以达到S95级矿渣粉的活性，也可以用于制作石棉等材料。此外，炼钢渣处理所选用的特殊炉型以及随后的冷却过程控制的设计，使得高温钢渣的潜热得以回收利用。

4.2  精炼渣的处理技术

精炼渣由于其独特的组成，如何高效的回收金属铁和处理粉尘污染，一直是钢厂环保和综合利用的难点之一。传统的打水冷却、破碎处理，一方面金属铁的回收效率较低，另一方面粉尘污染严重，现场操作环境恶劣，需要改进处理方法。

近年来，对钢厂渣处理工程的设计，已经采取了很多改善精炼渣处理的方法，简述如下：

（1）渣罐格栅、渣盘格栅的采用，减少了大块凝固钢渣的切割工作，提高了金属铁的回收效率。

（2）统一规划精炼渣（包括脱硫渣）处理区域，将精炼渣、脱硫渣集中在渣罐后，统一布置区域，加盖密闭，自动控制打水过程，蒸汽热能回收，粉尘收集处理，可以极大的改善车间操作环境。

近年来我公司深入研究精炼渣处理最新工艺，完成的工程设计旨在进一步提高金属铁的回收效率，加快精炼渣的处理周期，尽可能的回收精炼渣热能。精炼渣处理的新技术，例如连续直凝法、裂解粒化法和还原重构法，已经在中试过程以及实际生产中使用并获得了明显的经济效益，具有极大的推广应用价值。其中裂解粒化法采用加入药剂和精炼渣发生化学反应的方式，将精炼渣分解成小块的同时还降低了精炼渣的温度，既解决了产生大块废钢的问题，又减少了精炼渣打水冷却的时间，大幅度缩减了精炼渣处理成本和周期。

5  结语

钢渣处理工艺和综合利用是一个大课题，在如今对环境保护和资源循环利用的政策要求和引导下，需要更进一步的研究和完善。例如，目前钢渣的处理工艺对于钢渣尾渣利用基本上没有改善作用，只是将钢渣冷却后选出内部磁性物，剩余大量的钢渣尾渣找不到出路，是大部分钢铁企业面临的困境；目前精炼渣的处理工艺没有解决大块废钢的问题，在大块废钢倒运、切割过程中，造成环境污染和处理成本增加，也是现在大部分钢铁企业的痛点。

所以，选择不同的钢渣处理工艺需要结合后续的钢渣应用需求。不同的应用场合，对钢渣的特性是有要求的，例如粒度、消解程度、物理性能、化学成分等，而这些特性，是可以通过对钢渣的前端处理来实现的，比如水解、风淬急冷等方法，达到钢渣综合利用所需要的性能指标。我们还可以采用钢渣还原和重构的方法，拓展钢渣的应用途径。

各钢厂应根据本厂的条件，如处理场地面积大小、厂内厂外运输条件、炼钢出渣条件等因素来选择适合自己的渣处理工艺，此外，还需要结合周边资源利用状况，即钢渣最终用途、销路等因素来综合考虑。