技术|利用钢厂停产小高炉改建熔融钢渣协同处理尘泥、冶炼渣等固废危废新思路

4、熔融钢渣协同处理钢铁及有色化工固废危废项目投资和效益测算

①项目投资：

可分两步实施，初期可以建设一座以还原挥发熔炼炉为主体的生产线(类似高炉下半部的炉缸炉腹圆形炉型、也可以是矩形，如矩形炉3×3×5，容积45M3左右)，之后再相应配套有关鼓风空气预热、喷煤(也可不用上喷煤而喷废油)、烟气锅炉余热回收等相应配套设施，必要时再考虑扩大炉容(矩形炉则可以侧向扩大炉容)。

②年处理35万吨液态熔融钢渣，协同处理9万吨含铁或含锌铅等固废危废(4:1)，测算效益：

经冷却破碎磁选外卖钢渣块一般在50元左右，高温液态钢渣中含有25～30%左右的铁，以残钢、金属铁珠和氧化铁存在，在高温液态下，铁珠不需要熔化和还原消耗碳，铁磷氧化物也只要还原耗热，含碳自还原固废压块反应快速，在短时间反应完成，只需加入廉价的含铁固废及块煤或煤矸石等废料（加热燃料、还原剂和降碱酸性熔剂），就可以得到价值2500元以上的生铁（磷高可作磷铁合金）和100元左右的水渣（磨成超细粉价格在300元），经济效益显著，如再配入含铁含有色金属危废、废油、废油泥渣等协同处理，则不付费甚至收取产废企业危废处置费（部分危废处置费高达1000～3000元），估算年效益在1亿左右。处理量越大效益更大。

三、利用钢厂停产小高炉改建熔融钢渣协同处理尘泥、渣等固废危废新思路

湖南建鑫公司技术人员已经在钢厂生产线上，在转炉出渣时，在渣罐内进行了加入添加了碳的含碳尘泥球等物料的降碱度还原回收铁(加含C还原剂、燃料和加含SiO2酸性熔剂料)的原理验证试验，并在一个有一个风口一个排渣铁口的小型模拟试验炉进行了倒入熔融钢渣和含碳尘泥球等物料的小型模拟试验，通过原理验证试验、小型模拟试验、现场分析研究，将该技术扩大，在钢厂生产线上进行产业化实施，同样不存在限制环节。通过此技术开展的前期工作表明，该专利技术类似高炉炼铁冶炼，原理清晰，进行工程产业化实施不会存在大的问题，可以按以下两种方式实施：

⑴、在炼钢厂生产工区建造一座中试试验炉，然后再配套完善或扩大

可以分二步进行，与钢厂、设计院合作，在炼钢工区（一般都采用双转炉布置）转炉出钢跨一端合适区域(新建钢厂时进行专门规划)，先期设计建设一座钢渣提铁还原挥发处理中试炉及相应配套设施，进行项目半产业化，在验证生产数据、优化工艺参数、主体试验成功后再进行进一步的工艺改进，第二步再视情况相应配套有关鼓风空气预热、喷煤(也可喷废油)、余热锅炉蒸汽能源回收等降低成本的附属设施，同时，在降低能源消耗、使用低值块煤或煤矸石降低处理成本、以及在政策允许的情况下寻求配入含铁含锌铅铜锡等有色金属固废危废，协同处置产废企业危废，扩大收益来源等方面再进行有益尝试，以实现本技术的效益最大化。工艺完善后，根据熔融钢渣处理量，再按需要扩大炉容，满足所对应的转炉所产钢渣处理的需求。

⑵、利用钢厂停产小高炉改建熔融钢渣协同处置固危废类高炉新型处理炉

通过与目前的高炉炼铁生产系统比较，我们不难发现，熔融钢渣协同处理固废危废新工艺，除所采用的原料和核心的还原挥发熔炼处理炉外，其它公辅系统差别并不大，而处理炉本身就是借鉴高炉炼铁技术应用于液态下熔融钢渣协同处理固废危废，若将淘汰下来的停产小高炉就地改造（或易地拆建），将炉型改造成适合处理熔融钢渣和钢厂固废的只有炉缸炉腹没有炉身的还原挥发钢渣处理炉，那么，可以将原高炉的整个系统资产全部利用，将使钢厂原有的占地很大、污染严重的传统冷态处理钢渣场变成先进的整个钢铁厂集中的各个转炉高温熔融钢渣处理工厂，不仅钢渣中的铁得到了还原回收，高碱度难处理钢渣变成了低碱度普通水渣，而且将钢厂的含铁尘泥固废一并得到了处理，并且进一步延伸到协同处理有色化工有色金属等固废危废的处置，不仅钢厂的大量钢渣处理的老大难问题得到了较好的解决，可以在一定程度上又可以替代常规的转底炉、回转窑（包括水泥回转窑）处理钢厂内部的含锌尘泥除尘灰和有色化工有色金属固废危废的协同处理，使转炉钢渣的高温热资源、钙镁碱性熔剂资源、金属铁资源，以及各种固废危废的铁资源、有色金属高价值资源和高炉炼铁冶炼不需要的硅铝酸性成分元素废弃资源都得到了很好的利用，实现了固废危废资源综合回收利用的效益最大化。

①、高炉炉型的改造

高炉炼铁的核心就是高炉本体、炉型，熔融钢渣处理炉的核心不同就在于炉型的不同，在现有高炉基础上，将炉身去除掉，只保留炉腹和炉缸以下部分，作为高温熔融钢渣的接收容器和处理熔池，增加熔融钢渣接渣口，将上部装料设施整体平移下来，作为顶部，将固废（或危废）压球、含铁物料以及各种燃料或熔剂料加入预热段，经过预热升温后进入熔炼处理炉内。

②、增加炉料预热段，上料系统斜桥角度大幅降低

在钢渣熔炼处理炉上部增设固废压块等物料预热段，以吸收处理炉高温煤气热量，提高进入熔炼物料的温度，同时，使压块在高温下提前进行预还原。炉顶装料设施下移后，将上料斜桥同步降低，其它辅助系统相应进行改造。

③、高炉炉前出铁场平台及附属设施和热风炉、送风系统可以利用

高炉本体的关键部位：炉腹和炉缸保留，那么处理炉的鼓风系统及出铁出渣、水冲渣系统、出铁场地平台等现有设施都得到了利用，热风炉加热鼓风也可以得到利用。由于熔融钢渣已经是液态，不需要象高炉那样消耗大量的燃料和空气来熔化入炉的各种含铁物料，鼓入处理炉的空气或富氧空气量较小，使用小风机鼓风。

④、处理炉烟气系统增设余热回收装置，提高能源利用效率

原高炉炉身去掉后，炉顶装料设施平移下来，炉顶的烟气（或称煤气）收集系统也可一同改造下移，并对烟气管路进行隔热，对高温烟气进行多级换热和余热回收，以降低烟气温度，满足烟气进入布袋除尘器温度要求。根据处理工艺要求，通常需要配置引风风机，以便控制处理炉炉内达到合适压力。

⑤、熔融钢渣的渣罐转运与管理

在炼钢工区内就近将转炉出炉的高温熔融钢渣即时倒入钢渣处理炉内，时间上没有问题，钢渣来不及凝固或结壳，可以顺利地倒入处理炉内。采用利用与转炉有一定距离的停产高炉或易地拆建的高炉集中处理钢铁厂各个转炉产生的钢渣，快速将转炉出炉的高温熔融钢渣通过渣罐等转运至钢渣处理炉，防止钢渣温降过多，或结壳或凝固，造成结罐，钢渣不能顺利倒入处理炉就显得非常重要。通过合理组织，快速调运快速倒渣，采取渣面投撒保温剂、减少渣罐散热损失降温等一些有针对性措施，应该能够实现熔融钢渣的入炉目的。

四、结语

长期以来，钢铁厂转炉排出的钢渣都是采用冷态处理方式，已不适应越来越严格的环保要求，堆积如山的钢渣，甚至已成为制约钢厂生产的一个头痛问题。改变由来已久已成习惯的热拨热闷降温后再处理的传统方法，在熔融态下在转炉出渣时就开始进行还原回收铁、钢渣降碱变成普通水渣应是一条值得探讨的钢渣处理工艺技术路线。结合各个钢厂不同的规模和工艺布局，可采用在炼钢工区就近处理，大型钢厂亦可根据自身实际，可利用拆小改大的停产小高炉改建成专门处理钢渣、尘泥以及其它固废危废高温熔炼炉，以发挥集中处置的优势。从投入产出比和协同处理效果来看，本专利技术应该比当前钢渣热拨热闷降温冷态处理，尘泥固废危废转底炉、回转窑处理（包括水泥回转窑协同处理）三种方式单独处理更有一定的优势，期望此技术能为钢铁及有色化工的各种尘泥、钢渣、有色冶炼渣等固废危废处理提供一个好的解决方案，使这些固废危废变“废”为“宝”，为钢厂打造花园式绿色工厂创造条件。