高炉渣处理、回收利用技术的现状

高炉渣处理、回收利用技术的现状与进展

学院：矿业工程学院

班级：矿加10 姓名：范明阳 学号：120103707026

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高炉渣处理、回收利用技术的现状与进展

范明阳

（辽宁科技大学 矿业工程学院）

摘要：介绍了目前国内外高炉渣处理、回收利用的现状，对比分析了高炉渣各种处理工艺的优点和不足，指出目前的高炉渣处理存在新水消耗大、炉渣物理热无法回收和二氧化硫、硫化氢等污染物排放的问题，提出了解决高炉渣处理和回收利用过程中渣粒化及热量回收问题的新方法，并展望了高炉渣综合利用的发展趋势．

关键词：高炉渣；处理；回收利用；发展趋势

Abstract：The current status of the recovery and utilization of blast furnace slag both at home and abroad a．re described，andthe advantages and the disadvantages of various treatment processes compared in the present discussion．It is indieated thatthe treatment method of blast furnace slag now in use has the shortcomings of large fresh water consumption，impossibility torecover the physical heat of the slag，and emission of contaminants SO2 and H2 S．

Key words：blast furnace slag；treatment；recovery and utilization；developing trend

0 .前言

钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业．高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，可作为生产水泥的原料．高炉渣的主要成分是氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅，属于硅酸盐质材料，其化学组成与天然矿石、硅酸盐水泥相似．在急冷处理的过程中，熔态炉渣中的绝大部分物质没能形成稳定的化合物晶体，以无定形体或玻璃体的状态将没能释放的热能转化为化学能储存起来，从而具有潜在的化学活性，是优良的水泥原料．据统计，我国冶金企业每年用于处理废弃炉渣资金高达上亿元，尤其是对于高炉渣的显热，国内还没有一家钢铁联合企业将

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其作为余热资源回收利用．高炉渣的处理工艺可分为水淬处理工艺、干法处理工艺和化学处理工艺．在我国工业生产中，主要以水淬法作为高炉渣的处理工艺．

1 .高炉渣处理工艺现状

1．1 水淬处理工艺

水淬处理工艺就是将熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却，其结晶，并使其在热应力作用下发生粒化．水淬后得到沙粒状的粒化渣，绝大部分为非晶态．其主要方法有：底滤(OCP)法、拉萨(RASA)法、因巴(INBA)法和图拉(TYNA)法等．水渣处理工艺处理的高炉渣，玻璃质(非晶体)含量超过95％，可以用作硅酸盐水泥的部分替代品，生产普通硅酸盐水泥．但此法不可避免地释放出大量的硫化物，污染地下水源，渣粒研磨前必须干燥，能源消耗大，消除污染投资大，循环水系统的磨损大．

1．1．1 底滤法

高炉熔渣在冲制箱内由多孔喷头喷出的高压水进行水淬，水淬渣流经粒化槽，然后进人沉渣池，沉渣池中的水渣由抓斗吊抓出堆放于渣场继续脱水．

1．1．2 拉萨法

拉萨法水冲渣系统是由日本钢管公司与英国RASA贸易公司共同研制成功的．1967年在日本福山1号高炉上首次使用．我国宝钢1号高炉首次从日本“拉萨商社”引进了这套工艺设备．

1．1．3 因巴法

因巴法水渣处理系统是2O世纪80年代初由比利时西德玛公司(SIDMAR)与卢森堡PW公司共同

开发的一项渣处理技术．现因巴法分为热因巴、冷因巴和环保型因巴三种类型．我国首次引进用于宝钢2号高炉，于1991年6月投产．目前我国仍在使用该处理技术的有武钢、马钢、鞍钢、本钢、太钢等钢铁公司.

1．1．4 图拉法

图拉法首次在俄罗斯图拉厂2 000 m。高炉上应用，故称其为图拉法．该技术在我国首次使用是1997年唐钢原1号高炉易地大修为2 560 m 高炉时，对应高炉的3个铁口，从俄罗斯引进了3套粒化渣处理设备，于1998年9月26日高炉建成投产时同时投人运行至今．

1．2 干法处理工艺

干法处理工艺是在不消耗新水情况下，利用高炉渣与传热介质直接或间接接触进行高炉渣粒化和显热回收的工艺l5 J，几乎没有有害气体排出，是一种环境友好的新式处理工艺．干法处理工艺主要包括风淬法、滚筒转鼓法、离心粒化法．20世纪70年代国外就开始研究此法，但目前尚无一种真正实现工业化．

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1．2．1 风淬法

Mitsubishi和NKK建立了专门进行高炉渣热量回收的工厂，将液态渣倒人倾斜的渣沟中，渣沟下设鼓风机，液渣从渣沟末端流出时与鼓风机吹出的高速空气流接触后迅速粒化并被吹到热器内，渣在运行过程中从液态迅速凝结成固态，通过辐射和对流进行热交换，渣温从1 500 oC降到1 000℃ ．渣在热交换器内冷却到300 oC左右后，通过传送带送到储渣槽内．

1．2．2 滚筒转鼓法

日本NKK采用的另一种热回收设备是将熔融的高炉渣通过渣沟或管道注入到两个转鼓之间，转鼓中通人热交换气体(空气)，渣在两个转鼓的挤压下形成一层渣片并粘附到转鼓上，薄渣片转鼓表面迅速冷却，热量由转鼓内流动空气带走．热量回收后用于发电、供暖等．其缺点是薄渣片粘在转鼓上需用耙子刮下，工作效率低，且设备的热回收率和寿命明显下降，所得冷以片状形式排出会影响其继续利用．

1．2．3 离心粒化法

KvaernerMetals发明了一种干式粒化高炉渣热回收法，采用流化床技术，增加热回收率．它是采用高速旋转的中心略凹的转杯作为粒化器，液渣通过覆有耐火材料的流渣槽或管道从渣沟流至转杯中心．当转杯旋转到一定速度时，液渣在离心力作用下从转杯的边缘飞出，粒化成粒．液态粒渣运行中与空气热交换至凝固，并打在冷却水管的设备内壁上，冷却水将一部分热量带走．凝固后的高炉渣继续下落到设备底部，凝固的渣在位于底部的流化床内与空气进一步进行热交换，热空气从设备顶部回收．

2 .高炉炉渣的回收利用技术

炉渣因其具有很好的潜在利用价值，2O世纪80年始，很多国家把高炉渣作为一种二次资源加以利用 ]．目前，其主要应用于建筑材料的开发和提取稀有成分等领域．

2．1 高炉炉渣的热能回收

根据换热介质与高炉渣换热方式的不同，可将目前回收高炉渣热量的方法分为物理法和化学法．物理法是利用高炉渣与换热器(换热管道)直接接触或通过辐射传热来进行热回收．例如干法处理工艺的风淬法、滚筒转鼓法、离心粒化法都属于物理法热回收工艺．化学法是将高炉渣的热量作为化学反应的热源回收利用．Bisio等 卜刚研究采用将高炉渣显热转换成化学能的方式来回收炉渣余热．通过甲烷(CH )和水蒸汽(H：0)的混合物在高炉渣高温热的作用下，生成一定的氢气(H )和一氧化碳(co)气体，通过吸热反应将高炉渣的显热转移出来．

2．2 在水泥和混凝土等建筑材料方面的应用

建筑材料是高炉渣利用的重要方面，如：水泥混合材、石膏、高炉矿渣微粉、混凝土的掺和料、空心砖、矿渣刨花板等．20世纪7O年代以来，英、美、加、日

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等国进行了矿渣微粉的系统研究，制定了矿渣微粉国家标准，在建筑工程中大力推广应用．

2．3 在玻璃制品方面的应用

国外有高炉渣生产微晶玻璃的产品，由高炉渣制备高档、高强、高附加值的微晶玻璃在建筑、装饰和工业上作耐磨、耐腐、耐高温、电绝缘等材料，具有极为广阔的市场前景 卜”J．在高炉渣中添加某晶种以增加矿渣的粘性，可以用矿渣生产玻璃纤维，与普通的玻纤相比具有良好的耐碱性，作为增强材料能更广泛应用于混凝土工程 ．

2．4 高炉渣应用的新途径

高炉水淬渣目前主要用在水泥掺合料上，其利用价值并未得到充分利用．近几年高炉水渣微粉在高强和超高强砼砂浆中韵研究和应用已成热门课题．随着现代建筑物不断向高层化、大跨化、轻量化、重载化和地下化发展，及其使用环境日趋严格，对高强混凝土(≥C60)、超高强混凝土(≥C80)的需求不断增长．C60以上的混凝土在国外使用已较广泛，我国建筑工程中也逐步开始使用．

3 .结语

从处理工艺看，高炉渣处理是炼铁生产的重要环节，选用相关工艺时，应从技术先进性、投资多少、系统安全性、环保、成品渣质量、系统作业率、设备检修维护、占地面积等诸方面综合考虑．目前，水淬法安全性能最高，技术上最为成熟，实际应用的高炉亦较多．但其严重浪费能源、污染环境、炉渣后期利用困难等弊端已经凸现．急冷干式粒化工艺具有更好的发展前景，与水淬工艺相比其优点是水资源消耗少，污染物排放少，可回收热量，省去了庞大的冲渣水循环系统，维护工作量较小．虽其还未达到工业应用的程度，但符合我国目前所倡导的建设资源节约型、环境友好型社会的大趋势．

参考文献

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