1　引言

轉(zhuǎn)爐鋼渣是轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的必然產(chǎn)物，是固體廢棄物的一種。如按每噸鋼產(chǎn)生10%渣量計(jì)算，國內(nèi)年產(chǎn)生的廢棄鋼渣約為3000萬噸。鋼渣是由鈣、鐵、硅、鎂、錳、磷等氧化物構(gòu)成的，其中鈣、鐵、硅、鎂的氧化物占絕大部分。各國都有大量鋼渣棄置堆積［1］，占用土地，影響環(huán)境。所以，轉(zhuǎn)爐鋼渣的循環(huán)利用是鋼鐵冶金技術(shù)研究的重要課題。

本鋼150噸轉(zhuǎn)爐研發(fā)、采用了一種新型的鋼渣處理方式，這種方法使鋼渣完全破碎；鋼與渣充分分離，有利于鋼渣的進(jìn)一步應(yīng)用。與傳統(tǒng)的鋼渣處理方法比較，工藝裝備操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化水平高、處理效率高、占地面積小、投資少，消除了鋼渣對(duì)環(huán)境的污染，�；蟮匿撛欣阡撛难h(huán)利用。

2　工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)轉(zhuǎn)爐高溫液態(tài)爐渣，利用“化整為零”的思想，利用旋轉(zhuǎn)輪齒建立一種新型高溫液態(tài)鋼渣與水的接觸方式，避免形成高溫液態(tài)熔渣“包裹”水而產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象；同時(shí)利用液態(tài)熔渣與水接觸的物理特性，采用快速“激冷”，抑制鋼渣內(nèi)能，使鋼渣完全破碎；鋼與渣充分分離。

其工藝流程為：轉(zhuǎn)爐出渣后，通過車間吊車將渣罐運(yùn)至渣罐傾翻機(jī)，轉(zhuǎn)爐熔渣經(jīng)渣罐傾翻機(jī)均速（速度可調(diào)，處理一爐渣時(shí)間在5～15分鐘內(nèi)）倒入熔渣流槽，流入到粒化器的鋼渣，被高速旋轉(zhuǎn)的�；啓C(jī)械粉碎成粗顆粒。采用高壓水噴射對(duì)熔渣進(jìn)行一次水淬，渣水一同落入二次水淬渣池進(jìn)行二次水淬。經(jīng)兩次遇水急冷收縮產(chǎn)生應(yīng)力集中而碎裂，同時(shí)進(jìn)行熱交換。二次水淬渣池中的�；�(jīng)提升脫水器提升并脫水，形成含水率約10%的成品渣，進(jìn)入皮帶運(yùn)輸機(jī)外運(yùn)。

3　實(shí)踐結(jié)果與分析

3.1　鋼渣水淬的機(jī)理分析

高溫熔渣處理大都離不開水，由于高溫液態(tài)熔渣的熱含量高，當(dāng)與水相遇時(shí)水會(huì)吸熱產(chǎn)生大量的蒸汽，如果環(huán)境封閉，則隨即產(chǎn)生爆炸。如果在鋼渣處理時(shí)避免出現(xiàn)封閉現(xiàn)象，則不會(huì)產(chǎn)生爆炸。

本鋼采用的轉(zhuǎn)爐鋼渣�；椒�，是由裝有高溫液態(tài)熔渣的渣罐在固定式傾翻機(jī)上均勻流出，經(jīng)流渣槽鋪展、穩(wěn)定進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的�；啠瑑�(nèi)部水冷的高速旋轉(zhuǎn)的�；唽⒓械牧鲃�(dòng)渣分散成基本運(yùn)動(dòng)方向相同的大量液態(tài)粒渣，運(yùn)動(dòng)中液態(tài)粒渣與運(yùn)動(dòng)方向的水簾相撞，產(chǎn)生冷卻與淬化，冷卻淬化后的粒渣落入下方水池中產(chǎn)生二次冷卻淬化。由于這種化集中為分散、分段冷卻的方式，完全消除了爆炸的可能性。

轉(zhuǎn)爐鋼渣在�；乃查g，鋼渣顆粒內(nèi)一般存在兩種力的現(xiàn)象。即除去粒化輪旋轉(zhuǎn)撞擊力外，一是快速吸熱產(chǎn)生氣體的膨脹力；二是液態(tài)渣不同組分之間在冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。實(shí)踐證明，液態(tài)渣流出均勻、適度緩慢，粒化效果就越好。

3.2 粒化后鋼渣巖相分析

轉(zhuǎn)爐鋼渣在處理過程中如果噴灑少許水量，因鋼渣冷卻速度的加快，鋼渣的分離度則大大改觀，分解后的渣塊粒度也大大減小。水淬法則是采用快速水冷卻方式，這種方式充分利用了冷卻過程的應(yīng)力促使鋼渣分解與�；�

�；蟮臓t渣狀態(tài)為散、細(xì)小顆粒狀，黑色。照片1～2為轉(zhuǎn)爐鋼渣水淬后與未經(jīng)水淬爐渣的巖相比較。巖相分析表示，快速水冷卻方式使?fàn)t渣的組織形態(tài)更加均勻。

爐渣主要巖相組成為長條狀硅酸三鈣[1]、較大板塊狀硅酸三鈣[2]、硅酸二鈣[3]、方鎂石[4]、鐵酸鈣[5]和RO相[6]。硅酸三鈣呈長條狀、較大板塊狀，其含量約占40%-45%；硅酸二鈣呈粒狀，其含量約占30%；方鎂石呈粒狀，其含量約占10%；鐵酸鈣、RO相呈它形晶，填充在C3S，C2S晶體間，其含量約占20%。

通過對(duì)水淬爐渣主要物相組成分析，得出以下結(jié)論：

（1）水淬爐渣的巖相組成仍與轉(zhuǎn)爐普通終渣結(jié)構(gòu)基本相同，以長條狀硅酸三鈣、粒狀硅酸二鈣為主；（2）較普通轉(zhuǎn)爐終渣巖相更加均勻，且無游離氧化鈣；（3）水淬工藝對(duì)爐渣的巖相結(jié)構(gòu)無大的影響。

3.3 �；Ч治黾傲ｄ撎崛�

如表1是一組爐渣水淬的數(shù)據(jù)，鋼渣的�；俣仁�6t/min。成品渣平均粒度為Φ3.3～3.5mm。成品渣粒度分析見照片3～6，采用化學(xué)法對(duì)渣中全鐵進(jìn)行了分析，分析結(jié)果：W（TFe）%=24.44。

適度改變鋼渣流入流槽速度，會(huì)相應(yīng)�；箐撛钠骄６�。圖1為不同傾翻速度與成品渣粒度的分布關(guān)系，分析認(rèn)為，由于傾翻速度緩慢，導(dǎo)致鋼渣與水充分接觸碰撞，鋼渣急冷破碎完全，使平均粒度降低。

本鋼采用的這種鋼渣處理方式后，一次渣成型粒度小、且均勻，其鋼渣粒度如上表1，這種粒度的鋼渣大大減少了鋼渣粉化所需要的工作，由于鋼與渣的淬化分離，有利于金屬鐵的提取。如下表2為二組不同爐次采用吸鐵方法，對(duì)渣中金屬鐵的分離結(jié)果，照片7為磁選后的粒鋼，磁選后粒渣的金屬鐵分析為殘余（小于2%），從表2中可以看出不同爐次鋼渣中的鐵含量偏差較大。

照片7　磁選后的粒鋼

 4　技術(shù)要點(diǎn)

轉(zhuǎn)爐鋼渣良好的流動(dòng)性是轉(zhuǎn)爐鋼渣所有水淬法的前提條件，因?yàn)榱己玫霓D(zhuǎn)爐鋼渣的流動(dòng)性能使鋼渣平穩(wěn)、均勻地流出，同時(shí)在流出時(shí)被粒化輪均勻地分散。所以，轉(zhuǎn)爐出渣后，應(yīng)盡快開出渣車、盡快把裝有鋼渣的渣罐吊運(yùn)到傾翻機(jī)上傾翻粒化，以便減少鋼渣溫降。

鋼渣流入流槽的流入速度也是非常重要的，鋼渣快速的流入對(duì)于鋼渣的�；俣仁怯欣模s短了�；瘯r(shí)間；但是，鋼渣過于快速的流入則不利液態(tài)鋼渣與水的熱交換，�；蟮匿撛骄６仍龃�。相反，慢速的鋼渣流入則會(huì)導(dǎo)致鋼渣溫降增大、流動(dòng)性不好，會(huì)產(chǎn)生鋼渣流槽粘渣，增加流槽清理工作量，減少粒化作業(yè)率。所以必須適度增加鋼渣流入速度。

轉(zhuǎn)爐濺渣后的爐渣因鋼渣流動(dòng)性變壞，從而不利于轉(zhuǎn)爐的鋼渣�；�。從理論與實(shí)踐驗(yàn)證，轉(zhuǎn)爐在濺渣護(hù)爐時(shí)，不是轉(zhuǎn)爐內(nèi)的液態(tài)鋼渣越多濺渣效果就越好，因?yàn)闋t內(nèi)的鋼渣殘留過多，會(huì)減弱射流的沖擊力而影響濺渣效果。所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先倒轉(zhuǎn)爐內(nèi)的一部分鋼渣進(jìn)行淬化，而留有適量的爐渣進(jìn)行濺渣護(hù)爐，濺渣后作為下爐的留渣，有利于二者的工藝目的。

5　結(jié)論

本鋼首次研發(fā)成功的轉(zhuǎn)爐鋼渣轉(zhuǎn)輪式水淬處理工藝方法，已應(yīng)用于工業(yè)性生產(chǎn)試驗(yàn)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，提高轉(zhuǎn)爐鋼渣處理的效率，關(guān)鍵在于提高轉(zhuǎn)爐高溫液態(tài)熔渣的比例，減少落地渣和高溫半固態(tài)和固態(tài)爐渣。該工藝方法達(dá)到如下指標(biāo)：

(1) 效率每分鐘高達(dá)8噸、安全可靠；鋼渣分離度好，磁選提取率可達(dá)98%以上；

(2) 工藝布置緊湊，主體設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小(100m2)；

(3) 鋼渣�；簤簝A翻渣罐速度可調(diào)，�；芷诳煽胤秶�，時(shí)間在5～15分鐘內(nèi)；節(jié)水、節(jié)電，耗水量0.457噸水/噸渣，噸渣耗電1.5kWh/t。

(4) 水淬后的鋼渣粒度均勻，粒度小于Φ5mm的比例達(dá)95%以上。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王紹文等.固體廢棄物資源化技術(shù)與應(yīng)用.北京：冶金工業(yè)出版社.2003.6.343

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