日钢钢铁渣的资源化开发与综合利用

　　摘要：本文阐述了日照钢铁在大力发展循环经济，转变经济增长方式，积极建设资源节约型和环境友好型企业，对高炉矿渣和转炉钢渣的处理工艺和资源化开发情况，并对钢铁渣粉作为水泥混合材进行高附加值利用情况做了介绍。
　　关键词：高炉矿渣、转炉钢渣、粉磨、热闷处理、水泥混合材。
　　1、前言：
　　钢铁渣是钢铁生产的必然产物，经过多年的发展我国的钢产量居世界第一，而钢铁渣的产生量也随之增加。然而，我国钢铁渣的综合利用率还不高，与国家要求2010年利用率达到86%以上还有一定的差距。部分企业仍采用简单的处理方式，造成钢渣不能全部利用，转移至农村，粗选废钢后堆弃、占用土地、污染环境、浪费资源，使企业可持续发展面临严峻挑战。
　　2009年国家实施了《循环经济促进法》，将资源化综合利用作为一项重大的技术经济政策推进，并以法律形式确定。按照科学发展观和走新型工业化道路的要求，加快钢铁渣“零排放”是钢铁企业的责任和一项紧迫的任务。
　　近几年在国家有关法规和政策支持下，日照钢铁在实施节约资源、开展钢铁渣资源化综合开发和转变经济增长方式上，能够大胆尝试、勇于创新，并走在了钢铁行业的最前沿，取得了较好的经济效益、社会效益和环境效益。
　　2、日钢高炉矿渣的资源化开发
　　目前，日照钢铁拥有炼铁高炉16座，生铁年产量为1400万吨，高炉矿渣排放量达600万吨。为使这些高炉矿渣能够高附加值利用，对其进行了资源化开发，日照钢铁08年从德国Loesche公司引进了4条矿渣微粉生产线，对高炉矿渣进行精细加工，其生产工艺及产品性能概述如下：
　　2.1原料准备
　　经水淬粒化的高炉矿渣由皮带输送至矿渣堆场进行控水处理，经自然控水后的矿渣水分由16%降至10%~12%，这样对降低烘干煤耗和提高磨机稳定性起到了关键性作用。
　　2.2矿渣配料站
　　配料站设2座规格为Φ8×20m钢板矿渣配料仓，单库容积约600m3，矿渣由堆场经2条B1000皮带输送机分别爬升至2座配料库顶，将物料卸入配料库内，为防止金属块进入磨内，皮带机上设有电磁除铁器及金属探测器和气动双路阀。金属探测器一旦探测到有金属块通过，气动双路阀就会自动将该段物料旁路出去，避免金属块入仓。同时为防止块状矿渣影响磨机回转喂料阀工作，在矿渣入仓前还加设震动筛对矿渣进行筛分处理，排除块状矿渣及杂质，确保随后系统的顺利工作。每座矿渣配料仓底分别设有2套电子皮带称计量装置。
　　每座配料库内物料经库底2套配料称计量后，经由2条皮带输送机分别送入2个粉磨车间。这样2座矿渣配料仓可同时为4台立磨供料。为了最大限度的排除夹杂在矿渣中的铁质，皮带机上分别另设一台电磁除铁器进行进一步除铁。
　　2.3辊式立磨粉磨
　　由配料站来的湿矿渣分别经由特殊加工的回转喂料阀喂入4台LM56.3+3S立磨内烘干、粉磨兼选粉，立磨烘干热风分别由4台热风炉供给，每台热风炉供热能力为140GJ/h，燃料采用自产煤粉。
　　喂入磨机的矿渣被磨辊在旋转的磨盘上碾压，在一定负荷下被粉碎，粉磨后的矿渣被热风，即上升承载空气送入位于立磨上部的高效选粉机中，分选出粗粉和细粉。细粉（即成品）随同空气送入袋收尘器收集，经由斜槽、提升机等输送设备运至矿渣微粉库储存。磨内选粉机选出的粗粉落在磨盘上再次粉磨，为了节能和除铁，一部分粗粉由磨盘周边的溢流装置排出立磨经除铁器除铁后，由循环物料斗式提升机、循环料仓、电子皮带称、磁鼓分离器、回转喂料阀等送回立磨内循环粉磨。废气经收尘后由排风机经烟囱排入大气。为了充分利用废气余热，其中大部分废气经由循环风管与热风炉出口热风混合进入立磨烘干物料。从而也节省了能源，降低了热耗。
　　2.4矿渣微粉储存及散装
　　来自粉磨车间的矿渣微粉由斗提机、库顶斜槽送入矿渣微粉库中储存。矿渣微粉采用6座φ18×55m圆库储存，每2台立磨对应4座。总储量为80000t。圆库设计为IBAU库，库内设充气箱，可随时进行矿渣微粉的活化、均化。库底装有汽车散装设备，可供汽车散装矿渣微粉外销。库底汽车散装设备共计16台，装车能力每台为120t/h，可实现100%的散装。
　　2.5矿渣微粉性能指标
　　依照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准对S95级矿渣粉的要求，日钢在进行矿渣粉磨时以比表面积≥400m2/kg进行生产控制，生产的矿渣粉产品性能指标如表1所示：
　　表1：日钢S95级高炉矿渣粉品质指标
　　区分 密度（g/cm3) 比表面积（m2/kg） 7天活性指数（%） 28天活性指数（%） 流动度比（%） 含水量（%） 三氧化硫（%）
　　GB要求（S95） ≥2.80 ≥400 ≥75 ≥95 ≥95 ≤1.0 ≤4.0
　　日钢矿渣粉 2.90 415 96 109 100 0.13 0.15
　　由上表可见，日钢矿渣微粉比表面积在415m2/kg时，其活性指数即远超过S95级的要求，甚至达到S105级的指标。
　　3、日钢转炉钢渣的资源化开发
　　日照钢铁现有60吨转炉4座，120吨转炉4座，年钢产量为1240万吨，钢渣年排放量达170万吨。为对如此大量的钢渣进行综合处理和高价值开发利用，日照钢铁依托中国京冶工程技术有限公司的技术优势，引进其钢渣热闷工艺技术对钢渣进行综合处理，并引进两套法国FCB公司卧辊磨4台，把经热闷、分选后的钢渣尾渣粉磨成超细新型建材产品。钢渣的综合处理工艺分述如下：
　　3.1钢渣热闷处理
　　转炉钢渣由渣盘车运至处理线，由桥式起重机将热熔钢渣倾翻入热闷装置内，每次倾倒完热渣后进行少量喷水冷却。
　　每个热闷装置根据渣盘大小不同倾倒13～32盘渣，装满252吨钢渣，用吊车将热闷装置盖盖上，由PLC总控室自动打开喷雾蝶阀进行喷雾，当装置内温度过高时则自动打开排气阀放汽。为保证安全，盖上另设安全阀，温度传感器设在装置内特殊部位，以防碰击和热辐射对仪器造成偏差。
　　当热闷周期结束约8小时（装置内温度降至60℃以下）则自动打开排气阀，卸出装置内蒸汽。用桥式起重机将装置盖移至装置盖架上，以便操作人员进行例行检查。
　　3.2钢渣磁选分级
　　转炉钢渣经热闷粉化后，由液压挖掘机将装置内粉化钢渣抓运至筛孔为200mm的条筛上过筛，大于200mm的钢渣落入料槽。小于200mm粒级的钢渣进入筛下料仓经棒条闸门和电磁振动给料机送入胶带输送机，在胶带机上安装有电磁自卸除铁器进行磁选。
　　小于200mm的钢渣进入孔径为10mm的振动筛进行分级。粒度为10mm～200mm的钢渣经振动给料机进入400mm×600mm的液压颚式破碎机进行一级破碎，再经液压圆锥破碎机二级破碎，物料返回10mm的振动筛。小于10mm的钢渣由胶带输送机及永磁滚筒进行磁选，磁选后0～10mm的渣钢经胶带输送机送入棒磨机提纯，经过永磁滚筒除铁器的钢渣经振动给料机进入双辊磁选机再次磁选，0～10mm磁性物返回进棒磨机，尾渣经皮带输送机由卸料机送入尾渣库。
　　经过如此反复破碎、磁选处理后的钢渣，根据铁含量高低分别返回炼钢转炉和烧结，尾渣送入渣棚以备下一步粉磨加工。
　　3.3钢渣粉磨
　　3.3.1原料输送
　　钢渣由汽车运至钢渣堆棚进行晾晒，以蒸发水分减少入磨物料的含水率，降低烘干能耗。晾晒后的钢渣由抓斗桥式起重机送到受料斗，经皮带输送机送至钢渣仓，仓下设有皮带秤，经计量后的物料由皮带输送机送入粉磨系统。
　　3.3.2钢渣粉磨系统
　　钢渣粉磨采用从法国FCB公司引进的两套粉磨系统，卧式辊磨4台，规格为φ3800mm，每套系统选粉机和除尘器各一台，称为双姊磨系统。钢渣物料在通过皮带输送机喂入卧辊磨前，首先通过磁选机进行磁选，再通过一个金属探测器将物料中的金属分离，从而对磨机实行保护。入磨物料通过安装在选粉机气体回路上的闪干机来烘干，烘干后的物料一部分随气体进入选粉机，剩下的物料通过三通阀分料后由链式输送机分别进入两台出磨提升机，从提升机出来的物料分四路进入选粉机，选粉机选出的粗粉首先进入一个缓冲仓，分料后重新送入两台磨机。选粉机后是袋式收尘器以及带调节阀门的风机，从而保证选粉机内的风量稳定，选粉机选出的细粉随气体进入袋式收尘器，收集的物料被送入成品储库。
　　3.3.3成品储存及散装系统
　　钢渣粉库采用φ18×55m圆库，储存量为2×13000吨，库内设充气系统，对出库物料进行均化。每个库底设两个出料口，其中一个出料口安装散装设备，可供散装汽车装车外运，以满足钢渣粉用户的需要，装车能力为每台120t/h。
　　3.4钢渣微粉性能指标
　　依照GB/T20491-2006《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》国家标准对二级钢渣粉的要求，日钢在进行钢渣粉磨时以比表面积≥400m2/kg进行生产控制，生产的钢渣粉产品性能指标如表2所示：
　　表2：日钢二级钢渣粉品质指标
　　区分 密度（g/cm3) 比表面积（m2/kg） 7天活性指数（%） 28天活性指数（%） 流动度比（%） 含水量（%） 三氧化硫（%）
　　GB要求（二级） ≥2.80 ≥400 ≥55 ≥65 ≥90 ≤1.0 ≤4.0
　　日钢钢渣粉 3.81 417 62 73 98 0.15 0.20
　　由上表可见，日照钢铁钢渣微粉的性能指标完全满足国家标准二级钢渣粉的指标要求。
　　4、日钢钢铁渣粉的高附加值利用
　　日照钢铁在大力发展循环经济，转变经济增长方式，寻求新的利益增长点上又向前迈出了一步，即建成并投产了年产480万吨的水泥生产线项目，这标志着日照钢铁从冶金到建材行业的真正跨越。日钢的战略实践证明，在钢铁厂建水泥生产线，对实现冶金渣的高附加值利用、提高经济效益是极其有效的。日钢水泥生产线工艺简述如下：
　　4.1熟料储存
　　外来熟料进厂后在卸车坑卸料，熟料经皮带机进熟料库储存，熟料的总储存量为30000t。熟料库底设调速皮带秤，熟料计量后经胶带输送机送至水泥粉磨系统。
　　4.2石膏破碎及储存
　　石膏由汽车运输进厂，堆场存放，由装载机喂入卸车坑，经板式喂料机送入破碎机破碎后，经胶带输送机送至水泥配料库中的的石膏库储存。
　　4.3熟料粉配料及输送
　　每台水泥磨机设配料皮带一条,每种物料均由库下的定量给料机按比例计量控制卸出，并经胶带输送机送至水泥粉磨系统。
　　4.4熟料粉粉磨
　　熟料粉粉磨共设二套粉磨系统，每套粉磨系统采用由辊压机＋V型选粉机＋球磨机＋O-Sepa选粉机组成的双圈流辊压联合粉磨工艺，生产比表面积320～340m2/kg熟料粉时系统能力为150t/h。
　　4.5水泥混料站
　　水泥混料站设置两台混料能力400t/h的混料机，设置三个中间仓，一个储存来自水泥粉磨的熟料粉，另外两个储存来自现有钢渣、矿渣生产线的微粉。作为水泥混合材的矿渣、钢渣微粉与熟料粉经固体流量计按比例计量后，经混料机搅拌均匀后送至水泥成品散装库。
　　5、结束语
　　日钢把钢铁渣的资源化开发和综合利用作为发展循环经济、转变经济增长方式的重点项目，现已形成年产480万吨矿渣粉、年处理170万吨钢渣、年产100万吨钢渣粉和年产480万吨水泥的新型建材产业链。
　　该产业链的建设符合国家产业政策和地方区域经济发展规划，实现了真正意义上的废渣零排放和全部综合利用，为钢铁公司和所在地区的社会发展与经济建设做出了积极贡献。
　　日钢钢铁渣的资源化开发与综合利用不仅大大提高了钢渣、矿渣的附加值，为企业带来丰厚的经济效益，而且能减少废渣占地，从根本上解决了矿渣、钢渣等的污染问题，是一个生态产业项目、环保产业项目、间接的节能降耗产业项目，对钢铁公司实现钢铁渣的高附加值开发利用和“零排放”极具积极的示范意义。

《日钢钢铁渣的资源化开发与综合利用》

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