（南京鋼鐵股份有限公司  江蘇 南京 210035）

摘要：南鋼板材事業部第一煉鋼廠150噸×3座轉爐產生的鑄余渣采用傳統的熱潑法工藝處理，受工藝、場地條件限制，存在粉塵及水污染嚴重的問題，隨著國家環保政策執行力度加大，鑄余渣處理現狀嚴重影響了企業的生存發展，如何有效處理鑄余渣已成為迫在眉睫的問題。

為徹底解決鑄余渣目前存在的問題，專利技術設計的“滴罐粉化”處理工藝，在專用廠房內以水硝化鑄余渣方法把粉塵控制在可接受范圍，合理設計也可以保證高堿度水實現循環利用。采用該工藝處理后的尾渣經磁選后可銷售于水泥廠作為原料使用，實現資源綜合利用。

論文介紹了新建鑄余渣處理封閉廠房，建設一條與150噸×3座轉爐相配套的處理加工生產線，采用滴罐粉化工藝降塵，區域內部水全部匯集到旋流池，解決區域揚塵嚴重和高堿度水污染問題。

關鍵詞:鑄余渣；粉塵；水污染；滴罐粉化；資源綜合利用

1  緒論

1.1  項目背景及建設必要性

1.1.1  項目背景

目前，國內煉鋼產生的鑄余渣（精煉渣）主要采用傳統的熱潑法工藝處理，由于鑄余渣固有特性，其含CaO成分高，熱潑灑水及后處理過程中，粉塵污染極其嚴重，且高堿度水未能實現循環利用，鑄余渣已成為國內鋼鐵企業鋼渣處理的最大難題之一^[1]。南鋼板材事業部第一煉鋼廠150噸×3座轉爐產生的鑄余渣采用傳統的熱潑法工藝處理，受工藝、場地條件限制，目前同樣存在粉塵及水污染嚴重的問題，隨著國家環保政策執行力度加大，鑄余渣處理現狀嚴重影響了企業的生存發展，如何有效處理鑄余渣已成為迫在眉睫的問題。

1.1.2項目建設必要性

（1）還原渣直接熱潑處理，場地區域粉塵產生量大，直接威脅到崗位員工職業健康以及廠房構筑物安全。由于現還原渣處理在相關對封閉的廠房內進行，場地區域粉塵含量嚴重超出了崗位粉塵濃度標準值，員工長時間在該環境下作業，其健康會受到嚴重影響；另一方面大量的粉塵會慢慢沉積到廠房屋面及鋼構件上，構筑物超負載，威脅著建筑物及相關設施的安全，可能引起廠房坍塌^[2]。

（2）環保督查高壓嚴管成為常態，現行的處理方式無法達到環保要求。由于現場缺乏必要的抑塵措施，在現場傾翻和人工灑水冷卻過程均發生大量揚塵，存在人工灑水不均勻，處理周期長，粉塵向擴散等問題，嚴重污染周邊環境^[3]。

（3）煉鋼鑄余渣熱潑工藝采用人工灑水熱潑，若操作不當，還會發生高溫鋼渣遇場地積水發生爆炸現象，存在安全隱患。

由于第一煉鋼廠目前采用傳統熱潑工藝處理處理存在以上弊端，因此，實施還原渣處理技術改造很有必要^[4]。

1.2項目選址

項目擬建于老焦化廠地塊，方便運輸及后續尾渣的處理，新建場地距離第一煉鋼廠約2公里。

本項目處理渣進料由一煉鋼廠用渣罐運輸車運入，進料運輸路線為：

一煉鋼：經A1路→B2路→A3路→高線路→石灰車間內部道路→小焦化區域新上道路至本項目廠房。

處理后的尾渣出料路線由本項目廠房經小焦化區域新上道路至12#崗，出廠后運至盛達公司渣處理廠或采購單位；處理后的廢鋼汽車運回各自廠內處理、回爐。

2  項目設計與建設

2.1  生產工藝方案設計

2.1.1  生產工藝流程

2.1.2生產工藝流程說明

煉鋼車間鑄余渣罐現場冷卻至300℃以下，通過專用75/25起重機吊運至70t渣罐運輸車上，通過渣罐運輸車裝車轉運至新建鑄余渣處理車間處理。

鑄余渣處理采用鑄余渣粉化工藝處理，鑄余渣罐用75/25起重機吊運至粉化區域，按工藝要求控制水量及時間進行粉化，待渣罐外部溫度達到工藝要求后，用75/25起重機翻渣作業，并用起重機電磁吸盤進行分選渣鋼作業，鏟車輔助作業，分離后的廢鋼運回煉鋼車間，尾渣外賣用于水泥等建材深加工。

鑄余渣水處理系統主要處理噴淋灑水系統用水，其特點是直接冷卻，用后水溫略微升高，水質含有少量的渣質。本項目主要采用沉淀等處理設施進行處理，經處理后的水循環使用^[5]。

各噴淋灑水裝置使用過的回水通過排水明溝自流至集水井，再經平流沉淀池沉淀，處理后的水自流入清水池，最后經水泵房內的污水泵（2臺，1用1備）加壓分別送噴淋裝置直接冷卻使用^[6]。整個系統的補充水由生產新水管網供給。

2.2生產能力及設備配套

2.2.1生產能力及設備配套

（1）年處理能力

第一煉鋼廠150噸×3座轉爐，每年產生的鑄余渣約10萬噸/年。

（2）粉化裝置工位數量

轉爐冶煉周期約40分鐘，11立方米的渣罐可裝6爐鑄余渣，由此可計算出：1#連鑄機后倒渣點一個渣罐的循環周期為：40/2*6/60h(倒渣時間2h)+1h(現場冷卻時間)+0.5h（運輸到處理場地時間）+16h（鑄余渣粉化時間）+0.5h（空罐運回）+0.5h（渣罐噴涂維護時間）=20.5h。

3#連鑄機后倒渣點一個渣罐的循環周期為：40*6/60h(倒渣時間4h)+1h(現場冷卻時間)+0.5h（運輸到處理場地時間）+16h（鑄余渣粉化時間）+0.5h（空罐運回）+0.5h（渣罐噴涂維護時間）=22.5h。

滿足基本循環所需渣罐數量：20.5h/2h+22.5h/4h=10.25+5.625≈10+6=16個，本項目擬新增11m³渣罐16個。

粉化裝置個數計算：

接上可計算滿足基本循環所需粉化裝置數量：16h/2h+16h/4h=8+4=12個

為滿足正常生產，綜合備用分析，需預留粉化裝置位置2個。

因此，根據生產工藝需要，生產需要12個鑄余渣粉化裝置，車間粉化區域布置2排粉化工位，每排6個，共計12個粉化工位。

2.3主要污染源、污染物及控制措施

2.3.1廢氣污染物

主要是粉化時時產生蒸汽，解決措施：

（1）本工程中廠房設計氣樓，有效引導蒸汽溢出，盡量少的冷凝在廠房內，對鋼結構廠房進行侵蝕；

（2）尾渣適度較大，不產生揚塵，若有粉化效果不佳時，可增加有效的噴淋裝置即可解決。

2.3.2廢水污染物

本工程主要產生廢水為粉化蒸汽冷凝水和鋼渣滲出的水分以及沖洗場地的水。廠房內四周設置排水溝，收集廠房內所有產生的污水，新建沉淀池、清水池及水泵房，使得污水沉淀后循環使用^[7]。本項目無污水排放。

2.3.3噪聲

本工程的噪聲主要控制措施為：

一是采用符合國家噪聲標準的設備；

二是利用建筑物、構筑物來阻隔聲波的傳遞。

通過采取以上措施，可大大減少噪聲對周圍環境的影響，使作業場所的噪聲≤85dB(A)，使廠界噪聲達到《工業企業廠界環境噪聲標準》(GB12348-2008)中的3類標準要求，即晝間65dB(A), 夜間55dB(A)。

3項目運營與實施

3.1項目驗收

（1）、廠房、基礎、管路、橫梁、立柱、設備組裝按圖紙設計要求建設，材質符合國家規定。

（2）、滴水罐傾動系統、液壓系統、風機系統（包括：電機、除塵管道、水箱）、渣罐車、鏟車、行車系統電氣和儀表基礎自動化系統等經單體試車、聯動試車，運轉正常。

（3）、渣處理供電系統經單體試車、聯動試車，所屬設備均已送電運轉正常。

（4）、廠內通訊系統經調試，運轉正常，通訊聯系有保證。

（5）、消防、安全措施到位，符合國家規定。

（6）、組織結構齊全，崗位人員培訓到位，能獨立熟練操作。

3.2熱試及工藝流程化

熱試過程工藝流程如下：

生產前設備點檢 → 渣罐吊運 → 渣罐測溫 → 閉合除塵罩 → 開啟引風機 → 滴灌作業 → 停止引風機 → 打開除塵罩 → 翻罐作業 → 鋼、渣分離作業 → 磁選 → 渣鋼回收 → 尾渣外銷

3.3工藝適應性研究

滴灌工藝為鋼渣熱悶處理工藝。渣罐利用75/25起重機吊運至滴灌工位，按滴灌工藝控制水量及時間進行粉化，待渣罐溫度達到工藝要求后，使用75/25起重機翻罐作業，利用電磁吸盤進行分選渣鋼作業。整個工藝流程操作方便，可實現自動化控制。鋼渣經充分粉化后可很大程度的緩解渣處理及倒運過程中的揚塵，環保效果良好。渣處理作業時的水循環利用，無外排水產生^[8]。

3.4處理產物流向

（1）、渣鋼。渣罐處理后經鋼、渣分離，通過磁盤選出渣鋼集中回收，返還至第一煉鋼廠。

（2）、尾渣。處理后的尾渣通過鋼寶網平臺公開競拍外售水泥等建材深加工商家。

（3）、生產過程產生的廢氣。滴灌過程的產生的廢氣主要為含塵水蒸氣，經過除塵罩收集至除塵水箱過濾后，清潔蒸汽由煙道排入大氣。

（4）、污水。污水源自為粉化蒸汽冷凝水和鋼渣滲出的水分以及沖洗場地的水。廠房內四周設置排水溝，收集廠房內所有產生的污水，回流至循環沉淀池，使得污水沉淀后循環使用，無污水排放。

4項目實施效果評估

4.1工藝效果評估

 本項目的渣處理工藝方法為熱悶法，是利用高溫鋼渣淋水后產生的溫度應力及f-CaO吸水消解后產生的體積膨脹應力使鋼渣在冷卻過程中快速龜裂、粉化，對鋼渣性能適應強，處理速度快，尾鋼渣穩定性好^[9]。熱態鋼渣熱悶后，鋼渣中的渣、鐵充分分離，通過合理的破碎、磁選，回收的金屬料產品含鐵品位高，金屬收得率高，為鋼鐵主體單位降成本做出重要貢獻，可取得了較好的經濟效益。

與傳統熱悶工藝有所區別的是，本項目的渣罐熱悶技術采用韶鋼的熱態鋼渣快速熱悶技術，實現了鋼渣煉鋼生產現場不落地，原渣基本不占用場地，尾鋼渣銷售局面得到根本改觀，有效地緩解了鋼渣處理場地緊張的局面，適應了煉鋼快節奏生產的需要。

自2019年7月試生產以來，在翻罐過程中出現了鋼渣未完全凝固遇水爆炸現象，為完善渣處理工藝過程的安全防護措施和手段，制定有效的管理制度和操作規程，進一步探索、優化鋼渣熱悶技術生產操作，在原工藝上做出如下改進：

（1）、通過修改滴罐給水控制單元程序設定，優化出水控制參數，在現有主控系統上增加了自動間隔時間給水和按流量控制給水的控制程序。避免了給水量過多造成水從渣罐滿溢產生的水資源浪費和降低了作業人員被滿溢出的沸水灼傷的風險。

（2）、對滴管罩內的噴水口進行改造，使其出水量從原設計的每小時1.5-2.0立方增加到每小時2.5-2.8立方。增加單位時間的給水量可提高f-CaO吸水消解膨脹速度，加快鋼渣在冷卻過程中龜裂、粉化，縮短處理周期。

（3）、自主研制滴灌外噴淋裝置（見下圖）。罐外噴淋裝置使用直徑40MM的鋼管彎曲成直徑3.2米的圓環，在圓環內側與水平面分別按按1:2的比例布置直徑3.2mm的夾角75度、60度噴淋孔32個，實現噴淋高度在2.2米至1.5米區間，使罐體能夠均勻接受噴淋。此裝置極大的提高冷卻效果，渣處理周期已由原設計16小時改進至當前的12-14小時，滿負荷處理能力提升33%。

圖1：滴灌外噴淋裝置                       圖2：滴灌工藝冷卻曲線

4.2環保效果評估

揚塵治理。渣處理的鋼渣主要源自第一煉鋼廠，鋼渣成分見表1。由于鋼渣Ca含量較高，堿度高，其礦物組成主要是 C3S( 硅酸三鈣) 、C2S( 硅酸二鈣) 、ＲO相( 二價金屬氧化物固熔體) 。其中 C3S、C2S 為活性礦物，具有水硬膠凝性，這些組分在一定條件具有不穩定性，鋼渣在緩冷時，C3S 會在 1250 ～ 1 100 ℃時緩慢分解為 C2S 和游離氧化鈣，C3S 在 675 ℃ 時 β-C2S 要相變為 γ-C2S，并且發生體積膨脹，膨脹率達10% ，所以鋼渣在冷卻以后，體檢膨脹造會產生大量的小于 5 μm 的細小的鋼渣粉末，在鏟車打堆、尾渣裝車過程，產生大量揚塵，是渣處理的主要污染源^[10]。目前渣處理車間主要采取射霧器對鏟運和裝車作業過程噴淋，產生的揚塵得到有效的抑制。

表 1 一煉鋼鑄余渣成分

水質改善。循環水系統運行以來,循環水懸浮物、硬度、pH值明顯上升，循環水水質超標，一定程度造成循環水泵、管道、噴嘴等結垢，影響滴灌處理效率。當前渣處理車間采取向循環水池增加除垢劑、絮凝劑，定期抓取循環水池泥渣，添加弱酸中和PH值，降低循環水硬度，實現了循環水的長期重復使用，避免廢水外排造成的二次污染。

4.3經濟效果評估

節省水資源產生的效益。通過改進給水程序的設定和循環水系統的有效運行，經理論計算，滿負荷生產狀態每日可節約用水96噸，則可產生經濟效益約11萬元。

渣鋼回收和尾渣外銷產生效益。自試生產以來，2019年共計處理渣罐1273罐，回收渣鋼10927.58噸，按每噸渣鋼1000元計算，產生效益1093萬元；

2019年外銷尾渣15070.74噸，產生效益31.6萬元，效益顯著。

5結論

（1）、熱態鋼渣快速熱悶的渣處理工藝相對傳統鋼渣處理工藝具備一定的先進性，實現了鋼渣中的渣、鋼高效分離，縮短了渣處理周期，一定程度上緩解了鋼渣處理場地緊張的局面，適應了煉鋼快節奏生產的需要。

（2）、實現了鋼渣資源回收與綜合利用的目標。減少了鋼渣存放用地，消除了因鋼渣自然堆放而產生的揚塵污染和水源污染等，經濟效益、社會效益和環保效益較顯著。

參考文獻

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