廖輝明 樊 波
（湖南建鑫冶金科技有限公司） （中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司）
摘要：鋼鐵廠大量含鋅高爐布袋瓦斯灰、燒結(jié)機(jī)頭灰和煉鋼污泥以及含磷含鐵鋼渣亟待妥善處理，湖南建鑫公司創(chuàng)新地提出了一種新的利用鋼廠高溫熔融鋼渣的半高爐協(xié)同處理塵泥、冶金渣等固廢危廢回收鐵和有色金屬專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵、有色化工、煤矸石固危廢整體解決，是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的不需要石灰白云石也可不用硅石酸性熔劑降堿的鋼渣變水渣的一種非高爐煉鐵新工藝，可在煉鋼工區(qū)就近處理，更適合利用停拆高爐改建成專門處理鋼渣固廢熔煉爐。
關(guān)鍵詞：停產(chǎn)高爐；熔融鋼渣；塵泥；冶金渣；固危廢；協(xié)同處理
1 鋼鐵工業(yè)塵泥、冶金渣處理現(xiàn)狀
鋼鐵廠內(nèi)部每天產(chǎn)生大量的含有容易循環(huán)富集的鉀鈉鋅等有害元素的高爐布袋瓦斯灰、燒結(jié)機(jī)頭灰和煉鋼污泥得不到處理，每天產(chǎn)出更大的轉(zhuǎn)爐鋼渣含有害元素磷，同樣不便在燒結(jié)生產(chǎn)環(huán)節(jié)消納利用。湖南建鑫冶金科技有限公司研究開(kāi)發(fā)了利用鋼廠高爐貯鐵式主溝熔池渣鐵、轉(zhuǎn)爐熔融鋼渣等高溫熔體協(xié)同處理鋼廠及有色化工塵泥、冶金渣固廢危廢分離回收鐵和有色金屬整體解決方案的兩項(xiàng)專利技術(shù)，發(fā)表了《含鋅瓦斯灰、除塵灰、污泥及冶金渣等固廢協(xié)同處理整體解決方案探討》、《利用鋼廠高溫熔融鋼渣協(xié)同處理鋼鐵及有色化工塵泥、冶金渣等固廢危廢新技術(shù)》兩篇文章，引起了業(yè)內(nèi)同行的關(guān)注。其中，熔融鋼渣的液態(tài)下采用高溫處理爐處理，如何實(shí)施是大家關(guān)心的問(wèn)題，本文結(jié)合現(xiàn)有大鋼廠拆小建大，將停產(chǎn)廢棄的高爐改建成處理熔融鋼渣與鋼廠及有色化工固廢危廢的類似半截高爐熔煉爐，進(jìn)行熔融鋼渣協(xié)同處理含鐵含有色金屬等固廢危廢，分離回收鐵和有色金屬專利技術(shù)，不失為一條新的更便捷的治理固廢環(huán)保的工藝路線。
處理含鐵含鋅塵泥固廢，國(guó)內(nèi)主要有物理分選法、回轉(zhuǎn)窯及轉(zhuǎn)底爐法（固態(tài)直接還原），國(guó)內(nèi)引進(jìn)的太鋼OxyCup豎爐法（液態(tài)）和寶鋼Corex、山東墨龍HIsmelt熔融還原法（熔融態(tài)）也能處理部分塵泥固廢，德國(guó)DK公司利用閑置的小高爐和小燒結(jié)機(jī)，對(duì)各種高爐含鋅瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、軋鋼鐵皮以及電池等固廢進(jìn)行處理，相當(dāng)于過(guò)去韶鋼的小高爐處理含鋅廢料。但不便大量循環(huán)利用的含磷有害元素的轉(zhuǎn)爐鋼渣的處理大多采用熱潑、熱悶等冷態(tài)處理方式，未見(jiàn)有新的比較經(jīng)濟(jì)方便的鋼渣固廢處理方法出現(xiàn)。
1.1 HIsmelt熔融還原法工藝
HIsmelt熔融還原法是澳大利亞力拓公司開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)旨在只使用煤粉和礦粉，無(wú)燒結(jié)、無(wú)球團(tuán)、無(wú)煉焦的完全替代現(xiàn)有煉鐵工藝的一種熔融還原非高爐煉鐵工藝。該工藝從頂部向熔池噴入1200℃高溫?zé)峥諝?，類似轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹，爐內(nèi)熔渣（FeO）較高，熔渣氧化氣氛濃，爐襯壽命受到一定影響。SRV爐也可以考慮兼顧噴入少量粉狀固廢，經(jīng)國(guó)內(nèi)改進(jìn)的工藝流程見(jiàn)圖1。
圖1
1.2 鋼渣熔融態(tài)下處理的研究現(xiàn)狀
目前，轉(zhuǎn)爐鋼渣大多采用冷潑或熱悶處理，冷卻后處理，分選鐵困難，制成鋼渣水泥，安定性差。近年，在鋼渣熔融熱態(tài)下處理已引起了業(yè)內(nèi)較大關(guān)注，形成了不同的處理思路和工藝路線。
湖南建鑫冶金科技公司：采用煉鐵冶煉原理，鼓風(fēng)燒爐增加熱量、加硅降低渣堿度、加碳還原回收鐵、連續(xù)處理液態(tài)鋼渣，已在小型模擬爐小試，并申請(qǐng)專利。利用停產(chǎn)高爐改建成類似沒(méi)有爐身的專門用于環(huán)保治理的熔融鋼渣和固危廢還原揮發(fā)熔煉爐，是最便捷易行的辦法之一。
首鋼技術(shù)研究院：做了較多的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，據(jù)說(shuō)初步方案是采用鼓風(fēng)、加硅降堿、加碳還原鐵，爐型類似有嘴的茶壺，對(duì)熔融鋼渣進(jìn)行在線處理。
東北大學(xué)：在電爐里試驗(yàn)，通過(guò)加減料調(diào)溫調(diào)堿、加碳還原劑來(lái)處理熔融鋼渣，回收鐵、富磷相、調(diào)質(zhì)提高熔渣品質(zhì)接近水泥熟料。按爐處理間斷作業(yè)。
寶鋼 BSR法：預(yù)先在渣盤(pán)內(nèi)加入含碳團(tuán)塊，在爐下轉(zhuǎn)爐出渣兌入鋼渣后，滾筒法鋼渣?；俅胚x分選。 此方法現(xiàn)場(chǎng)煙塵大，加入團(tuán)塊熔渣降溫粘稠后，給鋼渣粒化處理增加了難度。
北京科技大學(xué)：在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)，加入硅質(zhì)河沙改質(zhì)，將R２從3.0高堿降至1.6，以降低熔渣熔點(diǎn)，改進(jìn)熔渣品質(zhì)。此改質(zhì)處理后采用冷態(tài)磁選鐵粉處理方法。
中冶建筑研究總院：在電極爐內(nèi)進(jìn)行焦炭還原調(diào)質(zhì)試驗(yàn)，去除鐵質(zhì)雜質(zhì)，立足于水泥建材，目的是產(chǎn)出不含鐵的高質(zhì)量水泥孰料。
某研究院：曾計(jì)劃在江西某鋼廠采用鐵水罐形式在爐下接渣，移出爐下在渣跨加入鎳礦等物料，利用鋼渣余熱還原鐵和鎳，再傾倒，倒入渣盤(pán)，外運(yùn)倒出分選處理。此工藝鐵水罐頻繁進(jìn)出轉(zhuǎn)爐爐下作業(yè)，處理爐采用非固定式方法，工程產(chǎn)業(yè)化和生產(chǎn)組織難度較大。
2 利用鋼廠高溫熔融鋼渣協(xié)同處理鋼鐵及有色化工塵泥、冶金渣等固危廢新思路
湖南建鑫公司有色冶金、煉鋼煉鐵技術(shù)人員共同研究，創(chuàng)新地提出了一種新的利用鋼廠轉(zhuǎn)爐高溫熔融鋼渣的類似半個(gè)高爐的含碳?jí)簤K(或球團(tuán))熔融鋼渣還原揮發(fā)熔煉爐處理新工藝（已申請(qǐng)發(fā)明專利201810527784.1）。還原揮發(fā)熔煉爐處理新工藝是以煉鐵高爐、OxyCup及HIsmelt工藝方法，結(jié)合高溫熔融鋼渣處理需要形成的技術(shù)集成，半高爐處理新工藝采用半截高爐爐型的熔煉爐體，從處理爐側(cè)面加入液態(tài)熔融鋼渣；同時(shí)，從上部向爐內(nèi)加入含碳含鐵自還原壓塊(或球團(tuán))、含鐵塊狀物（如渣鋼、廢鋼、含鐵塊礦等），以及焦炭、塊煤、熔劑，下部采用煉鐵高爐的下半截爐缸爐腹的出鐵、出渣、鼓風(fēng)、鼓氧，噴入煤粉含鐵粉料或廢油燃燒，為鋼渣處理爐提供熱量；煙氣系統(tǒng)采用有色行業(yè)有色渣鼓風(fēng)熔煉煙化揮發(fā)法的噴入三次風(fēng)高溫煤氣二次燃燒，加熱高溫煤氣直接預(yù)熱預(yù)還原含碳?jí)簤K等含鐵料，并采用余熱鍋爐回收高溫?zé)煔鉄崃浚煌ㄟ^(guò)使用低價(jià)的固體廢料、煤矸石、高灰分塊煤和半焦炭以及廢鋼，以獲得低的綜合生產(chǎn)成本。通過(guò)利用高溫熔融鋼渣溫度高、數(shù)量大的優(yōu)勢(shì)，使用難還原難處理的低價(jià)特殊復(fù)雜礦（如高鐵鉛鋅礦等），進(jìn)一步協(xié)同處理有色化工行業(yè)不易處理的含鐵含有色金屬除塵灰污泥、冶金渣、廢油（及油泥渣）等危險(xiǎn)廢物，城市垃圾焚燒飛灰等固廢危廢，以求得更好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)鋼鐵、有色化工、煤矸石等大量固廢危廢得到整體解決。由于熔融鋼渣的高堿性和各種固體廢料煤矸石等物料的脈石大多高酸性，兩者酸堿互補(bǔ)。因此，利用高堿熔融鋼渣協(xié)同處理鋼鐵及有色化工固廢危廢，實(shí)際上也是一項(xiàng)不需要石灰白云石鈣鎂堿性熔劑，也可以不使用硅石等硅鋁酸性熔劑、含鐵鋼渣變成無(wú)鐵水渣的一種非高爐煉鐵新工藝。
2.1 熔融鋼渣協(xié)同處理含鐵固廢危廢原理
作為轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的大量高溫熔融含鐵鋼渣，對(duì)煉鋼專業(yè)來(lái)說(shuō)，它就是煉鋼的棄渣，而要對(duì)煉鋼鋼渣的鐵進(jìn)行回收，它就是煉鐵冶煉專業(yè)的鐵的還原問(wèn)題，因此，在轉(zhuǎn)爐鋼渣的熱態(tài)處理研究上就產(chǎn)生了一個(gè)空白。通常，轉(zhuǎn)爐排出的高溫熔融含鐵鋼渣都是采用渣罐外排拉走冷卻后，由鋼廠的附屬單位進(jìn)行破碎磁選加工處理。若要對(duì)含鐵鋼渣真正科學(xué)有效再深度進(jìn)行研究處理，就需要用煉鐵冶煉的C還原金屬氧化物等方法去處理，將鋼渣降堿改質(zhì)成為普通爐渣。在鋼渣未凝固前，在高溫液態(tài)下，從源頭就開(kāi)始去解決鋼廠鋼渣處理問(wèn)題，顯然是最合理的。
轉(zhuǎn)爐熔融鋼渣具有高溫高鈣高鎂高氧化鐵夾帶鐵的特點(diǎn)，在高溫液態(tài)下在線進(jìn)行處理是最好的時(shí)機(jī)，采用類似煉鐵高爐冶煉的氧化物碳熱還原法原理進(jìn)行處理，把鋼渣的堿度降下來(lái)、把氧化鐵還原出來(lái)，就可以分離回收其中的鐵、磷，并使含鐵難磨的高堿度鋼渣變成易磨有利加工成水泥細(xì)粉的低堿度普通爐渣。鋼渣堿度在2.8～3.2以上，鋼渣夾帶鐵珠非常嚴(yán)重，轉(zhuǎn)爐出鋼，渣中夾帶金屬鐵一般在7～10%以上，這部分金屬鐵，只要加入含硅等酸性成分的含鐵廢料、高硅鐵礦石，包括含硅鋁成分高的焦炭、塊煤以及煤矸石，以及由鋼廠內(nèi)各種除塵灰、轉(zhuǎn)爐污泥等制成的含碳含鐵含鋅壓塊，或者直接加入硅石，將熔渣堿度降低，渣的熔點(diǎn)和粘度大幅降低，金屬鐵就可以從渣中分離出來(lái)，另一方面，鋼渣中還含有20%以上的氧化亞鐵和三氧化二鐵，在熔渣堿度降低，流動(dòng)性大幅提高的同時(shí)，只要加入足夠碳還原劑(還含氫還原劑)，就可以將鐵等金屬氧化物還原，從而得到鐵水，鋼渣中的金屬鐵得到回收，而高堿度鋼渣改質(zhì)降堿變成了類似高爐的爐渣，沖成水渣，成為易加工的水泥原料。這些高爐不用的高硅高鋁含鐵低的廢料、難選鐵礦石、低質(zhì)燃料正是高堿度鋼渣降堿處理所需要的中和酸性料。
除鋼廠內(nèi)部固廢外，有色化工行業(yè)也有大量不易處理的含鐵含鋅鉛銅錫等金屬元素的固廢，甚至危廢，比如硫酸渣、鉛渣、銅渣及鋅浸出渣、各種含重金屬電鍍及酸洗污泥，以及垃圾焚燒飛灰等，這些粉狀、泥狀及塊狀固廢、危廢，如能利用轉(zhuǎn)爐倒出的高溫熔融鋼渣這一載體，協(xié)同處理，將不僅能夠回收其中的含鐵元素，還能順利回收這些固危廢中的易揮發(fā)或不揮發(fā)的鉛鋅銅錫金銀等有色金屬，有效解除有色化工固廢危廢難處理之苦，回收到價(jià)值較高的有色金屬，具有顯著的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。不僅如此，在煤炭行業(yè)，還有大量的含碳煤矸石廢渣，是低值的塊煤，可以替代部分塊煤。這些選礦成本很高的不適合高爐煉鐵使用的高硅高鋁原燃料，恰恰是鋼渣處理爐降堿度所需要的酸性原燃料，也為這些難以再分選的高硅高鋁廢棄料找到了一條出路。煤矸石除含碳外，其主要成分是SiO2和Al2O3酸性成分，既是燃料還原劑又是硅鋁酸性熔劑，將“鋼鐵”+“有色化工”+“煤炭”三大行業(yè)固廢結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行“三固廢危廢”協(xié)同處理，那將更能降低處理成本，取得更大的協(xié)同效果，做到既技術(shù)上可行，又能在經(jīng)濟(jì)上獲得突出的效益，以達(dá)到節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)環(huán)保、治理污染有益社會(huì)更優(yōu)更全面的綜合效果。
利用轉(zhuǎn)爐倒出的大量的1600℃的高溫熔融鋼渣這個(gè)載體，在一個(gè)特別設(shè)計(jì)的類似半個(gè)煉鐵高爐的高溫熔煉處理爐，進(jìn)行鋼廠及有色化工固廢危廢的熔融還原揮發(fā)處理，不失為一個(gè)好方法，起到了量大的高溫熔融鋼渣“以大帶小”協(xié)同處理量小的有色固廢危廢的效果，其“熔融鋼渣”+“有色固廢”協(xié)同處理的綜合效果遠(yuǎn)超目前普遍存在的鋼鐵行業(yè)的“冷態(tài)鋼渣處理”和有色化工行業(yè)的“有色固廢分散委托處理”的各自單獨(dú)處理的效果。與現(xiàn)今國(guó)家鼓勵(lì)正大力推動(dòng)的水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處理固廢危廢工藝相比，其處理溫度更高，能徹底裂解有毒物質(zhì)和二噁英，鋼渣的高堿度CaO能完全吸納硫等有害元素，同時(shí)能有效分離出、并回收鐵和有色金屬等有用物質(zhì)，避免水泥回轉(zhuǎn)窯等工業(yè)窯爐協(xié)同處理存在的建筑水泥重金屬可能超標(biāo)和二次資源的浪費(fèi)，因而具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的利用液態(tài)下轉(zhuǎn)爐高溫熔融鋼渣協(xié)同處理塵泥、冶金渣固廢危廢，既解決了鋼廠鋼渣處理難問(wèn)題，又解決了大量固廢危同樣難處理的一種新的非高爐鐵資源回收新工藝。
2.2 轉(zhuǎn)爐熔融鋼渣 “三固廢”還原揮發(fā)協(xié)同處理工藝（熔融鋼渣MSS碳c金屬氧化物o硅s固廢協(xié)同處理工藝---MSScos工藝）
2.2.1 主要工藝流程
壓球或壓塊：各種含鐵塵泥或有色化工固廢危廢、煤粉煤矸石等含碳燃料或物料、添加劑助劑等配料→混勻加工壓塊制或塊→“三固廢”協(xié)同：高溫熔融鋼渣+含鐵含鉛鋅銅錫等預(yù)處理物料壓塊(球團(tuán))+煤矸石煤塊等+酸性熔劑料→還原揮發(fā)熔煉爐處理：高溫還原揮發(fā)爐協(xié)同處理→得到產(chǎn)品：鐵水或鐵塊、有色金屬富集物、鉛鋅銦等有色金屬煙灰和高溫熔渣(高溫熔渣制成水渣磨成超細(xì)粉、或回用至轉(zhuǎn)爐、或制礦棉及微晶玻璃等材料)四種產(chǎn)品→再加工、分離、精煉及后續(xù)產(chǎn)業(yè)化，主要工藝流程示意見(jiàn)圖2。
圖2
2.2.2 “三固廢”協(xié)同處理的固廢、危廢
2.2.2.1 含鐵類、鋅鉛類、含銅錫類：鋼廠固廢：鋼渣、煉鋼污泥、煉鋼煉鐵除塵灰及污泥、脫硫脫磷渣、氧化鐵皮、鐵粉；有色化工固危廢：鉛渣鋅渣類、高鐵（大多含鐵高達(dá)40%）銅渣錫渣類、氰化提金提銀尾渣等有色冶金渣、鉛水渣、鋅濕法浸出渣、有色冶煉除塵灰、電鍍酸洗污泥類、赤泥、選后尾礦，硫酸渣、化工污泥沉渣，垃圾焚燒飛灰；高硅鐵礦、高鐵鉛鋅礦、紅土鎳礦含鎳鉻鐵礦粉等難選難處理復(fù)合礦，分類別集中處理。
2.2.2.2 含碳還原劑、燃料類：焦炭、塊煤、煤矸石、含碳除塵灰及污泥、廢油及油泥渣、廢棄含碳可燃有機(jī)物料以及需處理的各類可燃物料(油類等物質(zhì)還含有大量氫還原劑)。
2.2.2.3 酸性熔劑料：硅石、河沙、廢玻璃及高硅高鋁物料，用于調(diào)降堿度。
2.2.3 “三固廢”協(xié)同處理得到的產(chǎn)品
2.2.3.1 鐵水→→中低磷鐵水，或鑄成鐵塊的高磷生鐵塊(磷鐵合金)、鎳鉻生鐵塊、含銅鐵塊等產(chǎn)品；或脫磷供煉鋼，或直接冶煉含磷、鎳鉻、銅等元素的防腐耐候鋼等鋼材。
2.2.3.2 有色金屬富集物等副產(chǎn)物→→含金銀銅錫等混合金屬富集物、含有色金屬粗鉛等富集物，精煉分離；
2.2.3.3 含鉛鋅銦等有色金屬煙灰→→含鉛鋅銦等有色金屬元素的粉末煙灰收集、分選分離、提級(jí)后轉(zhuǎn)入下工序加工→→外銷有色冶煉廠濕法浸出等方法分離其中的有用金屬（根據(jù)不同廢料進(jìn)行分類，分開(kāi)集中處理，得到不同類別產(chǎn)物）。
2.2.3.4 高溫熔渣→→①直接沖成水渣，磨成超細(xì)粉，作為水泥混凝土摻合料；②控制好吹煉進(jìn)程，調(diào)整好熔渣成分，控制鋼渣去磷后高溫熔渣部分直接返回轉(zhuǎn)爐，作為高溫渣料替代部分石灰等熔劑料、其余部分空冷成爐渣再加工成水泥細(xì)粉、或直接沖成水渣再加工成水泥超細(xì)粉；③將熔渣酸度系數(shù)調(diào)整到礦棉適宜成分，高速吹成礦棉保溫材料，或調(diào)質(zhì)后澆筑成微晶玻璃。
2.2.4 年處理36萬(wàn)噸熔融鋼渣，協(xié)同處理9萬(wàn)噸固廢危廢(4:1)效益分析
經(jīng)冷卻破碎磁選渣鋼后，外賣鋼渣塊和尾渣粉一般在每噸50元左右，液態(tài)鋼渣中含有25～30%左右的鐵，以殘鋼、金屬鐵珠和氧化鐵存在，在高溫液態(tài)下，鐵珠不需要熔化和還原消耗碳，鐵氧化物也只要還原耗熱，含碳自還原固廢壓塊反應(yīng)快速，只需加入廉價(jià)的含鐵固廢及塊煤或煤矸石等廢料，就可以得到價(jià)值2500元以上的鐵水（磷高可作磷鐵合金）和100元以上的水渣（磨成超細(xì)粉價(jià)格在300元），經(jīng)濟(jì)效益顯著，如再配入含鐵含有色金屬固廢危廢、廢油、廢油泥渣等協(xié)同處理，則價(jià)格較低、甚至不付費(fèi)或收取產(chǎn)廢企業(yè)危廢處置費(fèi)（部分危廢處置費(fèi)高達(dá)1000～3000元），估算年效益可以達(dá)到1億左右。
3 轉(zhuǎn)爐熔融鋼渣協(xié)同處理塵泥、冶金渣等固廢危廢實(shí)施方式
湖南建鑫公司技術(shù)人員已經(jīng)在鋼廠生產(chǎn)線上，在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)，在渣罐內(nèi)進(jìn)行了加入含碳?jí)m泥球等物料的降堿度還原回收鐵(加C還原劑、燃料和加SiO2酸性熔劑)的原理驗(yàn)證試驗(yàn)，并在一個(gè)有一個(gè)鼓風(fēng)口一個(gè)排渣鐵口的小型模擬試驗(yàn)爐進(jìn)行了倒入熔融鋼渣和加入含碳?jí)m泥球等物料的模擬試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)分析研究，將該技術(shù)擴(kuò)大，在鋼廠生產(chǎn)線上進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)施，不存在限制環(huán)節(jié)。該專利技術(shù)類似高爐煉鐵冶煉，原理與技術(shù)路線清晰，期望與有意愿合作的鋼廠、設(shè)計(jì)院及公司共同開(kāi)發(fā)，以便徹底解決鋼廠大量含鋅塵泥和鋼渣處理兩大環(huán)保難題，可按以下兩種方式實(shí)施。
3.1 在煉鋼廠生產(chǎn)工區(qū)建造一座中試試驗(yàn)爐，然后再配套完善或擴(kuò)大，或利舊拆建
在煉鋼工區(qū)（一般都雙轉(zhuǎn)爐布置）（見(jiàn)圖3）轉(zhuǎn)爐出鋼跨一端或爐后渣跨合適區(qū)域(新建鋼廠時(shí)進(jìn)行專門規(guī)劃)，可以先期設(shè)計(jì)建設(shè)一座處理熔融鋼渣數(shù)量適中的以還原揮發(fā)熔煉爐為主體的中試生產(chǎn)線(類似高爐下半部的爐缸爐腹圓形爐型、也可以是矩形、橢圓形，如矩形爐2.5×3×5，容積37.5M3左右)及相應(yīng)配套設(shè)施，進(jìn)行項(xiàng)目半產(chǎn)業(yè)化，在驗(yàn)證生產(chǎn)數(shù)據(jù)、優(yōu)化工藝參數(shù)、主體試驗(yàn)成功后再進(jìn)行工藝改進(jìn)，第二步再視情況相應(yīng)配套有關(guān)鼓風(fēng)空氣預(yù)熱、噴煤(也可噴廢油)、余熱鍋爐蒸汽能源回收等節(jié)能降耗、降低成本的附屬設(shè)施，同時(shí)，在降低能源消耗、使用低值塊煤或煤矸石降低處理成本、以及在政策允許的情況下尋求配入含鐵含鋅鉛銅錫等有色金屬固廢危廢，協(xié)同處置產(chǎn)廢企業(yè)固廢危廢，擴(kuò)大收益來(lái)源等方面再進(jìn)行有益嘗試，以實(shí)現(xiàn)本技術(shù)的效益最大化。工藝完善后，根據(jù)熔融鋼渣處理量，再按需要擴(kuò)大爐容(矩形爐可以側(cè)向擴(kuò)大爐容)以提高鋼渣處理量，滿足所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)爐所產(chǎn)鋼渣處理的需求。亦可利用或收購(gòu)鋼廠廢棄拆下的高爐舊爐殼、冷卻壁等設(shè)備，在煉鋼工區(qū)就近選址建造類似半截高爐中試試驗(yàn)爐，進(jìn)行利舊、改建。
圖3
3.2 利用停產(chǎn)廢棄高爐改建成半高爐新型處理爐進(jìn)行熔融鋼渣協(xié)同處置固危廢
通過(guò)與目前的高爐煉鐵生產(chǎn)系統(tǒng)比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，熔融鋼渣協(xié)同處理固廢危廢新工藝，除所采用的原料和核心的還原揮發(fā)熔煉處理爐外，其它公輔系統(tǒng)差別并不大（布袋除塵前增加了余熱回收鍋爐降溫），而處理爐本身就是借鑒煉鐵高爐技術(shù)應(yīng)用于液態(tài)下熔融鋼渣協(xié)同處理固危廢，若將淘汰下來(lái)的停產(chǎn)廢棄高爐就地改造（或易地拆建），將爐型改造成適合處理熔融鋼渣和鋼廠固廢的只有爐缸爐腹沒(méi)有爐身的液態(tài)熔融鋼渣還原揮發(fā)處理爐，那么，可以將原停產(chǎn)高爐的整個(gè)系統(tǒng)資產(chǎn)全部盤(pán)活利用，將使鋼廠原有打水翻渣、冒蒸汽、粉塵污染嚴(yán)重的冷態(tài)處理鋼渣場(chǎng)，變成先進(jìn)的處理整個(gè)鋼鐵廠的所有轉(zhuǎn)爐高溫熔融鋼渣的高爐生產(chǎn)形式的集中處理工廠。高爐生產(chǎn)具有封閉冶煉特點(diǎn)，產(chǎn)生的煤氣（或稱煙氣）便于除塵處理，其環(huán)保和清潔性較好。利用停產(chǎn)廢棄高爐改建，不僅盤(pán)活了停產(chǎn)高爐資產(chǎn)，其環(huán)保效果要優(yōu)于其它方式。
圖4
通過(guò)圖4高爐煉鐵工藝與MSScos固廢協(xié)同處理工藝對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)，兩者只是使用的物料不同而已，前者主要是固態(tài)的焦炭和礦石，后者主要是液態(tài)熔融鋼渣和少量的含碳球團(tuán)以及塊煤燃料。煙氣系統(tǒng)也只是因?yàn)闊煔鉁囟绕叨黾恿艘粋€(gè)余熱回收的鍋爐而已。因此，能夠利用停產(chǎn)廢棄高爐進(jìn)行改建將是最好的選擇。
3.2.1 高爐爐型的改造
高爐煉鐵有下部的出鐵出渣、鼓風(fēng)和上部的裝料和煤氣（煙氣）引出系統(tǒng)（見(jiàn)圖5），高爐的核心就是高爐本體、爐型（見(jiàn)圖6），半高爐的熔融鋼渣處理爐爐型相當(dāng)于，在現(xiàn)有高爐基礎(chǔ)上，將爐身去除掉，只保留爐腹和爐缸以下部分，作為高溫熔融鋼渣的接收容器和處理熔池，側(cè)向增加熔融鋼渣接渣口，將固廢危廢壓球、含鐵物料以及其它各種燃料或熔劑料等物料加入預(yù)熱段，去除爐身后的半高爐爐型示意圖見(jiàn)圖7。
圖5
圖6
圖7
3.2.2 高爐爐前出鐵場(chǎng)平臺(tái)、水沖渣及附屬設(shè)施和熱風(fēng)爐、送風(fēng)系統(tǒng)可以利用
高爐本體的關(guān)鍵部位：爐腹和爐缸保留，那么處理爐的鼓風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)及出鐵出渣、水沖渣系統(tǒng)、出鐵場(chǎng)平臺(tái)等現(xiàn)有設(shè)施都得到了利用，熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)也可以得到利用。由于占主導(dǎo)的熔融鋼渣已經(jīng)是液態(tài)，只需改用小風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)。
3.2.3 處理爐煙氣系統(tǒng)增設(shè)余熱回收裝置，提高能源利用效率
原高爐爐身去掉后，爐頂裝料設(shè)施、爐頂?shù)拿簹猓ɑ蚍Q煙氣）收集系統(tǒng)可一同改造下移，在常規(guī)高爐布袋除塵前增加余熱鍋爐等回收熱量降溫設(shè)施，對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱余熱回收。
3.2.4 熔融鋼渣的渣罐轉(zhuǎn)運(yùn)與管理
在煉鋼工區(qū)內(nèi)可就近將轉(zhuǎn)爐出爐的高溫熔融鋼渣即時(shí)倒入鋼渣處理爐內(nèi)，但是在轉(zhuǎn)爐工區(qū)處理，往往場(chǎng)地和空間受到較大限制。在利用與轉(zhuǎn)爐有一定距離的停產(chǎn)高爐或易地拆建的高爐改建成集中處理鋼鐵廠各個(gè)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的液態(tài)鋼渣，那么，快速將轉(zhuǎn)爐出爐的高溫熔融鋼渣通過(guò)渣罐等轉(zhuǎn)運(yùn)至鋼渣處理爐，以確保鋼渣能順利倒入處理爐就顯得非常重要。通過(guò)合理組織、快速調(diào)運(yùn)快速倒渣，采取渣面投撒保溫劑、減少渣罐散熱損失等一些有針對(duì)性保溫措施，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)熔融鋼渣的入爐目的。
4 結(jié)語(yǔ)
長(zhǎng)期以來(lái)，鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐排出的鋼渣都是采用冷態(tài)處理方式，已不適應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保要求，堆積如山的鋼渣，甚至已成為制約鋼廠生產(chǎn)的一個(gè)頭痛問(wèn)題。改變由來(lái)已久已成習(xí)慣的熱潑、熱悶降溫后再處理的冷態(tài)處理方法，在熔融態(tài)下在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行一整套的加碳加硅、鼓風(fēng)吹煉、還原回收鐵、鋼渣降堿、鋼渣變成普通水渣應(yīng)是一條值得探討研究的鋼渣處理工藝技術(shù)路線。結(jié)合各個(gè)鋼廠不同的規(guī)模和工藝布局，可采用在煉鋼工區(qū)就近處理，大型鋼廠亦可根據(jù)自身實(shí)際，可以利用拆小改大的停產(chǎn)廢棄高爐改建成只有下部爐腹?fàn)t缸的半高爐專門處理鋼渣、塵泥、冶金渣以及其它固廢危廢高溫熔煉爐，以發(fā)揮集中處置的優(yōu)勢(shì)。從投入產(chǎn)出比和協(xié)同處理效果來(lái)看，本專利技術(shù)應(yīng)該比當(dāng)前鋼渣熱潑熱悶降溫冷態(tài)處理、塵泥固廢危廢轉(zhuǎn)底爐處理、回轉(zhuǎn)窯處理（包括水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處理）三種方式單獨(dú)處理具有一定的優(yōu)勢(shì)，期望此技術(shù)能為鋼鐵及有色化工的各種塵泥、鋼渣、有色冶金渣等固廢危廢處理提供一個(gè)好的解決方案，使廢棄物料的碳?xì)淠茉吹玫嚼?，這些含鐵含有色金屬的固廢危廢變“廢”為“寶”，為鋼廠打造花園式綠色工廠創(chuàng)造條件。