1 前言

“十五”以來，萊鋼集團泰東實業(yè)有限公司在鋼渣綜合利用方面走出一條以廢養(yǎng)廢、自我完善、良性循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展道路，成功探索出“資源－產(chǎn)品－再生資源－再生產(chǎn)品”的循環(huán)經(jīng)濟模式，建立了鋼渣資源化循環(huán)利用平臺，即環(huán)保穩(wěn)定型鋼渣全粉化處理工藝—節(jié)能高效型渣鐵分離生產(chǎn)工藝—循環(huán)提質(zhì)的含鐵渣粉精選工藝—資源化利用的建材生產(chǎn)工藝—綜合利用的鋼渣微粉生產(chǎn)工藝，再建立輸送物流平臺，形成一體化綜合控制系統(tǒng)，使萊鋼轉(zhuǎn)爐鋼渣得到了100%資源化處理利用。

2 鋼渣處理工藝

2.1 節(jié)能環(huán)保型鋼渣全粉化處理工藝

將熱融鋼渣冷卻至300～800 ℃后傾入熱燜池中，進行噴水熱燜處理，利用鋼渣自身熱量所產(chǎn)生的熱應(yīng)力使大塊鋼渣裂解，同時在罐中產(chǎn)生的大量常壓飽和蒸汽與渣中游離氧化鈣、游離氧化鎂作用所產(chǎn)生的化學(xué)應(yīng)力使鋼渣進一步破碎粉化，達到鋼渣破碎的目的。該工藝主要包括翻盆裝置、自動打水裝置、熱燜池、蒸汽回收裝置、熱燜蓋、循環(huán)水系統(tǒng)、篩分貯運系統(tǒng)等。工藝流程為：鋼渣盆→翻盆倒渣至熱燜池→封蓋打水熱燜淋化→取渣→篩分（＜200 mm 鋼渣）→進入各料倉→皮帶機輸送至破碎磁選生產(chǎn)線受料倉。

該工藝主要特點：1）實現(xiàn)了紅鋼渣盆一次翻盆入池作業(yè)，提高了作業(yè)效率。通過對噴淋水電動閥門的流量控制，實現(xiàn)了自動精確噴淋水粉化鋼渣，鋼渣粉化率100%。2）熱燜法對噴濺渣、流動性鋼渣都能進行處理。通過優(yōu)化熱燜池壁板坯自由搭接工藝，板坯安裝無螺栓連接，高溫下不變形，實現(xiàn)了熱燜池的長效利用。3）通過在熱燜池蓋上設(shè)計水封裝置及防爆膜，既保證了熱燜池蒸汽不外溢，又能保證蒸汽壓力超過0.16 MPa 時池蓋不被頂起。 4）通過在蒸汽管道上加設(shè)引風(fēng)機或電動控制閥門及自控壓力表，實現(xiàn)了蒸汽供暖的回收利用，減少蒸汽的放散，節(jié)約了能源。5）通過對粉化后鋼渣滲水收集，并進行三級過濾，實現(xiàn)了污水的再循環(huán)利用。 2.2 高效可控的渣鐵分離生產(chǎn)工藝熱鋼渣經(jīng)熱燜處理后，粒度＜220 mm 的鋼渣經(jīng)皮帶輸送至粗顎破碎機進行粗破，然后經(jīng)皮帶輸送至細顎破碎機細破，再經(jīng)高細破循環(huán)破碎。三級皮帶上方均安裝懸掛式永磁除鐵器，將較大含鐵塊進行吸除收集，經(jīng)粗細顎及高細破碎機破碎后的原料再經(jīng)皮帶輸送至振動篩，≤7 mm 的細粉直接經(jīng)各料篩匯流至匯集皮帶輸送至渣場區(qū)域；＞7 mm 的粗顆料經(jīng)第3 次破碎后再返送回振動篩篩分破碎，如此循環(huán)處理，加工成為粒度≤7 mm 的尾渣成品。在皮帶機上安裝有4 級永磁滾筒，對破碎后的鋼渣進行磁選，主要包括上料系統(tǒng)、粗顎破碎系統(tǒng)、細顎破碎系統(tǒng)、可調(diào)式高細破碎系統(tǒng)、懸掛除鐵裝置、振動篩分裝置、電磁除鐵裝置、除塵系統(tǒng)和皮帶輸送系統(tǒng)等。

該工藝主要特點：1）在入料前用鑄鋼落料篩控制原料粒度，≤220 mm 的渣塊進入顎破機進行破碎，保護了顎破設(shè)備，保證了生產(chǎn)穩(wěn)定順行。在落料量控制上采用電動給料機進行機械化控制，保持上料均勻性。2）該生產(chǎn)線全部采用皮帶輸送，轉(zhuǎn)運站轉(zhuǎn)運料，設(shè)備垂直布置，尾渣及球磨料均采用匯集皮帶收集輸送至原料場地的方式，占地面積小，減少車輛倒運量，降低物流成本。3）利用“三破七選四篩分”工藝將鋼渣中的含鐵物質(zhì)基本清除，特別是選擇使用了永磁滾筒對匯流尾渣進行最后一道磁選，充分選出鋼渣中的含鐵物質(zhì)，提升鋼渣的最終產(chǎn)品—球磨料和尾渣質(zhì)量，實現(xiàn)全部鋼渣資源的閉路循環(huán)。4）采取了循環(huán)可調(diào)式高細破碎機，經(jīng)過永磁滾筒、振動篩篩選，使尾渣粒度≤7 mm，鐵素含量≤17%，經(jīng)沉化后可直接用于建材產(chǎn)品等，同時達到了鋼渣微粉對原料粒度≤10 mm的要求。該工藝最終產(chǎn)品有3 類，粒鋼和廢鋼可用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，球磨料進水洗球磨生產(chǎn)系統(tǒng)進行深加工處理，尾渣可作為鋼渣微粉及建材原料。

2.3 循環(huán)提質(zhì)的含鐵渣粉精選工藝

含鐵渣粉通過給料篩、皮帶進入磨機粉磨，篩選后，粒鋼經(jīng)過電磁滾筒磁選選出，晾干后為粒鋼產(chǎn)品；渣液經(jīng)過均勻布料后進入磁選機，選出的鋼精粉通過螺旋分離器制得鋼精粉產(chǎn)品；尾渣液也通過螺旋分離器分離出尾渣，尾渣利用皮帶輸出儲存銷售；污水進入斜板沉淀池沉淀，沉淀出的尾泥經(jīng)過板框壓濾后銷售和作為建材原料。各過程脫出的清水與沉淀池上部溢出的清水匯入循環(huán)清水池循環(huán)利用。該工藝主要包括上料、供水、粉磨、鋼精粉磁選、渣液螺旋分離、尾泥壓濾和污水凈化等系統(tǒng)。該工藝主要特點：1）最大限度地選取含鐵渣粉中的金屬鐵質(zhì)，提高附加值。經(jīng)檢驗，粒鋼品位達 90%以上，鋼精粉品位達60%以上，全部符合返廠標(biāo)準(zhǔn)要求；尾渣、尾泥中鐵素含量均在11%以下，已不具備再次球磨選鐵條件，只能作為水泥和建材原料。2）該生產(chǎn)線是目前國內(nèi)處理能力最大、技術(shù)最先進的一條含鐵渣粉精選鐵質(zhì)生產(chǎn)線，將選礦工藝和污水處理工藝進行有效結(jié)合，3 臺球磨機可處理鋼渣粉50 萬t/a。3）全線實現(xiàn)PLC 自動控制和系統(tǒng)監(jiān)控，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的精確控制。設(shè)計安裝自動計量控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的定量分析。4）改進了斜板沉淀池，結(jié)合生產(chǎn)實際，增加檢修放料口和震動裝置，避免了斜板沉淀池堵料。

2.4 資源化利用的建材生產(chǎn)工藝

利用陳化處理后的干渣、尾渣作為骨料，配入水泥，經(jīng)過攪拌后在高壓制磚機壓制成型。采用鋼渣部分代替混凝土骨料生產(chǎn)彩色地面磚。萊鋼存貯1 a 以上的鋼渣取樣分析指標(biāo)見表1。表1 中 f-CaO 含量在1%左右，遠小于標(biāo)準(zhǔn)，陳化后尾渣代替混凝土骨料完全可行。建材項目投產(chǎn)以來，主要生產(chǎn)空心砌塊磚、標(biāo)準(zhǔn)磚、植草磚以及彩色地面磚4 種磚型，產(chǎn)品質(zhì)量完全合格，已應(yīng)用于各類建筑，為尾渣的處理探索出了新途徑。表1 鋼渣取樣分析指標(biāo)%

3 鋼渣微粉

鋼渣微粉開發(fā)利用研究是近年來國內(nèi)外興起的熱門課題，其開發(fā)利用前景廣闊。鋼渣在轉(zhuǎn)爐中高溫冶煉后，主要生成過燒熟料，其中C3S、C2S 具有水化活性，游離氧化鈣對水泡強度有一定影響，鋼渣通過磨細，當(dāng)細度＞450 m2/kg 時，可最大限度清除金屬鐵成分，并激發(fā)活性，起到水硬性膠凝材料的作用，作為商品砼摻合料在20%以下等量替代水泥；當(dāng)與礦渣微粉雙摻時，還具有優(yōu)勢疊加功效。鋼渣微粉細化后激發(fā)機理來源于超細粉，它帶動物料、晶體結(jié)構(gòu)及表面理化性質(zhì)發(fā)生重組轉(zhuǎn)化并形成新生顆粒內(nèi)能和表面能，提高混凝土水反應(yīng)中活性的發(fā)揮。鋼渣微粉化技術(shù)不僅徹底消除了作為水泥混合原料的易磨性不同產(chǎn)生的均化品質(zhì)影響，而且將直接推動鋼渣資源的高附加值利用。

泰東公司自2004 年以來就一直致力于鋼渣微粉技術(shù)的研究與應(yīng)用，并進行了充分調(diào)研和初步設(shè)計，目前該項目已經(jīng)列入萊鋼循環(huán)經(jīng)濟規(guī)劃。伴隨著熱燜技術(shù)的應(yīng)用，鋼渣潛在硬度高、安定性好的特性必將使其成為一種新型建筑材料，今后應(yīng)將進一步加強鋼渣微粉的應(yīng)用研究和商品化工作。

4 結(jié)語

實踐證明，鋼渣資源化處理平臺技術(shù)研究與應(yīng)用是成功的，實現(xiàn)了鋼渣資源高效利用，達到了鐵與尾渣有效分離。選出的渣鐵與粒鋼、豆鋼TFe 90%、鋼精粉TFe 60%，生產(chǎn)的尾渣與尾泥產(chǎn)品經(jīng)儲存沉化后用于建材，鋼渣微粉生產(chǎn)，實現(xiàn)了固體廢棄物的零排放，年創(chuàng)經(jīng)濟效益兩千余萬元，同時，滿足了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，社會效益及環(huán)保效益顯著，為鋼渣處理技術(shù)開辟了一條新的高效綜合利用途徑。

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