劉志朝  鄧  濤  程子波  陳 偉

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司新區(qū)  河北 邯鄲 056403）

摘要：本文以邯鋼新區(qū)為研究對(duì)象，深入探討了鋼鐵企業(yè)鋼渣處置與利用的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及優(yōu)化措施。針對(duì)邯鋼新區(qū)的鋼渣處理流程中面臨的尾渣回收利用不足和外銷(xiāo)困難等問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)鋼渣?；夹g(shù)、優(yōu)化尾渣配吃方案、轉(zhuǎn)變尾渣外銷(xiāo)模式等措施，有效提高了鋼渣利用率，降低了生產(chǎn)成本，緩解了環(huán)保與生產(chǎn)平衡壓力。同時(shí)，本文還展望了鋼渣處置及利用的未來(lái)發(fā)展方向，為鋼鐵企業(yè)鋼渣資源化利用提供了新的思路和實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：鋼渣處置；尾渣配吃；資源化利用

鋼鐵工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，但其制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量鋼渣，如何高效處置和利用這些鋼渣一直是行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。鋼渣產(chǎn)生體量大，市場(chǎng)化需求不足，加之其穩(wěn)定性差、耐磨性高和膠凝性低等，造成鋼渣的處理和資源化利用受到很大限制，如大量鋼渣被堆放處理，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此鋼渣的資源化利用對(duì)鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要意義^[1]。本文以邯鋼新區(qū)公司為案例，深入分析其鋼渣處置和利用的現(xiàn)狀，探討存在的問(wèn)題，并結(jié)合處置過(guò)程困境與不足提出改進(jìn)措施，旨在為鋼鐵企業(yè)鋼渣資源化利用提供新的思路和實(shí)踐參考。

1  鋼鐵廠鋼渣處理概述

鋼渣是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物之一，主要來(lái)源于煉鋼過(guò)程中的氧化反應(yīng)和造渣反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生階段的不同，主要可分為轉(zhuǎn)爐鋼渣、電爐鋼渣和精煉鋼渣等，它的主要組分包括CaO、SiO₂、MgO、FeOx、MnO、P₂O₅等^[2]，其化學(xué)成分賦予了它潛在的利用價(jià)值。

鋼渣處理的主要方法包括熱潑法、盤(pán)潑法、風(fēng)淬法和粒化法等。熱潑法是將熔融鋼渣直接潑灑在渣場(chǎng)，自然冷卻后破碎處理；盤(pán)潑法是將熔融鋼渣潑灑在旋轉(zhuǎn)的渣盤(pán)上，形成薄層后快速冷卻；風(fēng)淬法是利用高速氣流將熔融鋼渣擊碎并快速冷卻；?；▌t是將熔融鋼渣通過(guò)高壓水流或機(jī)械作用力破碎成細(xì)小顆粒。這些處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，鋼鐵企業(yè)通常根據(jù)自身?xiàng)l件和需求選擇合適的處理方式。

2  邯鋼新區(qū)鋼渣處置利用現(xiàn)狀及不足

2.1 鋼渣處置及利用現(xiàn)狀

邯鋼新區(qū)位于河北省邯鄲市涉縣龍西工業(yè)園，系邯鋼老區(qū)退城整合搬遷項(xiàng)目，該項(xiàng)目占地5908多畝，于2024年6月全線(xiàn)貫通投產(chǎn)，成為全世界第一個(gè)全流程利舊搬遷的長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)，煉鋼系統(tǒng)主要包括1座250噸轉(zhuǎn)爐、2座100噸轉(zhuǎn)爐、1座250噸LF精煉爐、2座100噸LF精煉爐和1座100噸RH精煉爐以及余熱回收利用、固廢處理等配套設(shè)施。

鋼渣原渣采用MES(機(jī)械?；?靜態(tài)消解工藝）進(jìn)行一次處理和磁選，精煉鋼渣則采取熱潑法進(jìn)行處置，所有鋼渣經(jīng)初次處理后進(jìn)入二次鋼渣工序進(jìn)行下一步處理，二次處理產(chǎn)生的粒子鋼直接回轉(zhuǎn)爐配吃，鋼渣精粉則送往料場(chǎng)參與配料，尾渣進(jìn)行外售。鋼渣處置流程見(jiàn)圖1。

圖1 邯鋼新區(qū)鋼渣處置流程

2.2 不足之處

2.2.1鋼渣綜合回收利用程度低

邯鋼新區(qū)的鋼渣利用主要集中在一次磁選以及二次處理后粒子鋼和鋼渣精粉的回收利用上，相對(duì)于產(chǎn)量巨大的尾渣，受配料圓盤(pán)數(shù)量及尾渣磷含量高限制，內(nèi)部未進(jìn)行有效利用。

2.2.2尾渣處置平衡秩序難于建立，且虧損加劇

新區(qū)地處武安、涉縣交接，周邊鋼企眾多，尾渣產(chǎn)出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有限的市場(chǎng)需求，導(dǎo)致尾渣始終難以建立穩(wěn)定的銷(xiāo)售渠道，間接對(duì)鐵鋼工序穩(wěn)定生產(chǎn)造成干擾。其次，受制于銷(xiāo)售半徑及運(yùn)輸成本，尾渣價(jià)格壓縮極低，鋼企綜合收益往往為負(fù)數(shù)。最后，隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)格，尾渣的堆放和處理成本也不斷上升，鋼企的效益虧損進(jìn)一步加大。

3 鋼渣處置改進(jìn)與優(yōu)化

為建立穩(wěn)定的鋼渣平衡秩序，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化，該廠立足自身實(shí)際情況，采取了以下改進(jìn)措施：

3.1 進(jìn)一步攻關(guān)鋼渣?；夹g(shù)，提高含鐵料回收利用

在全面投產(chǎn)后的運(yùn)行實(shí)踐中，組織設(shè)備及技術(shù)人員，對(duì)全密閉步進(jìn)式?；瘷C(jī)進(jìn)行改造和優(yōu)化冷卻工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了一次處理后鋼渣塊尺寸進(jìn)一步減低、粒度更加均勻，同時(shí)大于40mm大塊產(chǎn)生量降低了20%，含鐵料回收率提高了10%，有效提高了鋼渣一次處理含鐵料回收利用量。

3.2 制定尾渣配吃方案，降低煉鐵成本

從該廠尾渣成分分析看出，尾渣成分見(jiàn)表1，其TFe含量為15-16%，CaO與MgO含量分別為41%與9%左右，理論上參與料場(chǎng)配料可替代部分鐵料和熔劑使用，同時(shí)該廠參考并研究了國(guó)內(nèi)利用鋼渣尾渣與Ca(OH)₂試劑調(diào)節(jié)堿度對(duì)燒結(jié)高溫基礎(chǔ)特性的影響^[3]，并自行進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，驗(yàn)證了鋼渣尾渣配入燒結(jié)中參與燒結(jié)成礦反應(yīng)可行性,結(jié)果來(lái)看技術(shù)上完全可行，還具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)該廠測(cè)算，料場(chǎng)配吃1%尾渣粉，噸鐵可降低成本10元，按該廠年產(chǎn)600萬(wàn)噸鐵水，年可降本6000萬(wàn)元。但因尾渣中磷含量較高，過(guò)量配加尾渣會(huì)造成鐵水磷含量大幅增加，從而影響煉鋼成本和質(zhì)量。因此該公司結(jié)合自身實(shí)際情況，綜合考慮全工序成本、質(zhì)量等，制定了動(dòng)態(tài)、科學(xué)的尾渣配吃方案，并組織了實(shí)施。

(1）首先，優(yōu)化倒運(yùn)與配吃流程，克服料場(chǎng)圓盤(pán)配料倉(cāng)不足的困難，結(jié)合鋼渣精粉與尾渣需求量，按比例混合后倒運(yùn)至料場(chǎng)地面料倉(cāng)內(nèi)，然后通過(guò)皮帶運(yùn)至圓盤(pán)配料倉(cāng)共同參與混勻配料。

(2）其次，根據(jù)該廠原燃料含磷情況，摸索出鋼渣精粉加尾渣配比為1.5%時(shí)，鐵水含磷量正常為0.14-0.15%，此時(shí)綜合性?xún)r(jià)比是最優(yōu)的，如果鐵水含磷量連續(xù)高于0.15%，則料場(chǎng)降低尾渣配比，同時(shí)查找其他原燃料等原因，反之亦然，最大化提高尾渣利用率同時(shí)，也對(duì)其他原燃料質(zhì)量起到監(jiān)控作用。

(3）煉鋼冶煉鋼種對(duì)鐵水含磷量有較大特殊要求時(shí)，生產(chǎn)制造部提前通知料場(chǎng)調(diào)整尾渣配比，同時(shí)優(yōu)化排產(chǎn)計(jì)劃，組織煉鋼進(jìn)行集中生產(chǎn)。

表1  邯鋼新區(qū)鋼渣精粉與尾渣分析

3.3 轉(zhuǎn)變尾渣外銷(xiāo)模式

針對(duì)該廠所屬地域鋼企扎堆，因尾渣產(chǎn)出與市場(chǎng)需求的不平衡，為擺脫環(huán)保壓力、保產(chǎn)壓力、經(jīng)濟(jì)效益低下的多重困境，該企業(yè)經(jīng)過(guò)充分調(diào)研和測(cè)算，大膽解放思想、轉(zhuǎn)變外銷(xiāo)模式，通過(guò)與客戶(hù)簽訂互保協(xié)議，采取尾渣和精煉鋼渣捆綁外銷(xiāo)的策略，實(shí)現(xiàn)了綜合效益最大化。

4 取得效果

經(jīng)過(guò)改進(jìn)與優(yōu)化鋼渣處置流程和外售模式，該廠在提高鋼渣利用率、降低成本、保障生產(chǎn)和提升效益等多方面都取得了顯著且積極的效果。

（1）鋼渣粒化技術(shù)較前期取得了較大進(jìn)步，原渣一次處理過(guò)程中含鐵料回收率提高了10%。

（2）通過(guò)綜合考量全工序成本，并優(yōu)化組織流程、新增尾渣配吃，摸索出燒結(jié)工序鋼渣料最優(yōu)配比后，鋼渣料比例較之前增加了約0.6%，預(yù)計(jì)年降本達(dá)3600萬(wàn)元。

（3）結(jié)合地域與自身情況，該廠將尾渣單獨(dú)外銷(xiāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合效益最優(yōu)的捆綁外銷(xiāo)后，有效建立了鋼渣處理平衡秩序，成功擺脫了環(huán)保、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益方面的多重困境。

5 鋼渣處置及利用前景展望

鋼渣作為鋼鐵企業(yè)產(chǎn)出量巨大的固廢，隨著處理技術(shù)和鋼企管理的進(jìn)步，已大大提高了鋼渣處理的效率和效果，但多數(shù)鋼企內(nèi)部回收和利用程度低仍是普遍現(xiàn)象。同時(shí)，我們也看到個(gè)別鋼企鋼渣資源化利用發(fā)展較好，也為眾多鋼鐵企業(yè)起到啟示，例如，寶鋼采用預(yù)脫磷工藝將尾渣P₂O₅含量降至1%左右，大大提高了內(nèi)部尾渣利用率，首鋼集團(tuán)開(kāi)發(fā)了鋼渣微粉生產(chǎn)技術(shù)，將鋼渣加工成高附加值的產(chǎn)品等。

未來(lái)，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格和資源節(jié)約意識(shí)的增強(qiáng)，鋼渣資源化利用將成為鋼鐵行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，鋼渣利用將朝著提高含鐵料回收率，增加尾渣內(nèi)部利用，由傳統(tǒng)建筑材料、路基材料利用領(lǐng)域拓展到新型材料、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展。

6 結(jié)論

(1)本研究通過(guò)對(duì)邯鋼新區(qū)鋼渣處置和利用現(xiàn)狀的分析，指出了當(dāng)前鋼渣利用中存在的主要問(wèn)題。同時(shí)，該廠結(jié)合自身實(shí)際，經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)和優(yōu)化流程，有效提高了鋼渣利用率，降低了生產(chǎn)成本，緩解了生產(chǎn)和環(huán)保壓力。

(2)鋼企管理和理念進(jìn)步是提高鋼渣資源化利用的基礎(chǔ)，新型工藝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為其提供了有利保障，探索高值化、多元化的鋼渣利用途徑，需要全社會(huì)共同的努力。

參考文獻(xiàn)

[1]  安勝利,黃蘭,柴軼凡,陳宇昕,彭軍,張芳.鋼渣處理技術(shù)及資源化利用研究進(jìn)展[J].鋼鐵,1-13.

[2]  劉昕,王仲亮,包燕平.轉(zhuǎn)爐鋼渣資源化利用研究現(xiàn)狀與應(yīng)用展望[J].工程科學(xué)學(xué)報(bào),1-16.

[3]  張露,周仙霖,羅艷紅,萬(wàn)軍營(yíng),李柳英,陳鐵軍,蔣佳穎,余正雄.鋼渣尾渣對(duì)燒結(jié)成礦的影響機(jī)制[J].鋼鐵,1-13.