炼铁高炉水渣循环再利用技术研究综述

炼铁高炉水渣循环再利用技术研究综述

甘绍利,杨红军,程峥明

首钢京唐钢铁联合有限责任公司    河北省唐山市  063200

摘要：作为钢铁生产中的重要环节，高炉炼铁的实际情况受到关注，其主要是由古代竖炉炼铁发展改进而来，主要目标是将自然界的铁矿石还原成生铁。虽然世界各国研发了多种多样的炼铁法，但是高炉炼铁技术仍然受到关注，其凭借着简单工艺、良好的技术经济指标等成为首选。本文将对高炉炼铁展开分析，了解水渣循环再利用的技术，旨在提供借鉴。

关键词：高炉炼铁；水渣；循环再利用；技术研究

钢铁在楼层建造和铁路建设中均扮演着重要角色，属于不可或缺的资源。在钢铁制造中，一般涉及到两个基本流程，其中之一就是高炉炼铁，这是我国重点使用的炼铁工艺。近些年，随着该项技术的蓬勃发展，自动化、高效化和大型化趋势明显，低污染、低消耗、低成本成为了主要目标。在高炉炼铁中，除了关注实际效率外，还要重视水渣的妥善处理，应通过可靠手段将其变废为宝。

一、炼铁高炉水渣概述

    水渣主要是指炼铁高炉矿渣，在高温熔融状态下，经过水的急速冷却而形成粒化泡沫形状。水渣呈现乳白色，质轻且松脆，多孔、易磨成细粉。水渣一般涵盖着渣池水淬和炉前水淬两种方式，可以被当做建材运用至生产水泥和混凝土的过程中。在石灰、石膏等的作用下，水渣能够充当优质的水泥原料，最终制成石灰矿渣水泥和石膏矿渣水泥等，属于相对环保的原材料。对于水渣循环再利用时，应该明确其基本特点，还要根据具体的情况加以总结，让相关的技术展示出自身价值，保证为循环再利用提供支撑条件。以首钢京唐公司为例，其自主建设了矿渣超细粉生产线，可以将高炉炼铁中产生的水渣进一步加工，使其变为矿渣超细粉。现阶段运用到的矿渣超细粉已成功运用到京沪高铁、承唐高速等重点工程。

二、炼铁高炉水渣循环再利用意义

水渣也被称作炼铁高炉矿渣，属于高炉炼铁的副产品，在水泥行业叫矿粉，重点涵盖着渣池水淬和炉前水淬两种方式【1】。因其危害性突出，所以在实际处理的过程中需要消耗大量的人力物力及财力资源，难以在看到效益成果。现阶段，水渣的作用被发掘，其在多个行业展示出自身影响力，如经过磨粉机的处理，可以搭配石灰或者是石膏等激发剂生成性能优良的水泥原料。此外，也能通过超细磨处理，当做生产矿渣微粉的主要原料，实用价值突出。依据水渣应用行业的多元化发展趋势，明确了水渣处理的具体方向，这对环境保护具有积极影响，同时又能促进资源的循环再利用，取得更理想的效益成果。为了实现循环再利用的目标，要根据炼铁高炉水渣的特点加以分析，采取可靠的技术措施，让相应的举措展示出自身功能，保证为水渣发挥出利用价值提供保障。现阶段，国内多数钢企的水渣细磨生产设备多由国外进口，但首钢京唐公司自建立初期就对矿渣超细粉生产线进行布局，同时实现了和唐山冀东水泥股份有限公司的合作。京唐公司钢铁厂水渣出渣口后与矿渣超细粉生产线的直线距离仅有50米，避免了倒运污染，节约了生产成本。生产所需要的水、电等能源全部依托钢铁厂能源系统，无需重复建设，尤其是烘干系统燃料主要是运用了高炉煤气当做热源，年节省标准煤合计8.21万吨。

三、炼铁高炉水渣循环再利用技术

（一）INBA水渣工艺

这种工艺技术源于自比利时的Sidmar钢铁公司。

具体的工艺流程是高炉炉渣沿着熔渣沟流入到粒化塔中，通过粒化塔喷出的冲渣水等击碎，经过浸泡的过程，水淬成颗粒状水渣【2】。粒化产生的渣水混合物可以通过导流槽流入到对应的分配槽内，由此均匀分布，以便后续的处理。在重力作用下，冲渣水能够垂直落入下方斜板沉淀池，当转鼓旋转至最高点的时候，通过重力影响便能落入到转鼓中心而进行外运。冲渣水在转鼓环节便实现了渣水分离，通过皮带的运输，可以送至堆渣场装车外运。水和细渣一般是在滤网的影响下转到斜板沉淀池内，在沉淀之后，便能通过水泵打到粒化塔中，斜板沉淀池溢流水会在热水槽溢流并进入到热水池，进而经过冷却塔的冷却，由冲渣泵送到粒化器继续冲渣，实现循环往复的使用。

（二）图拉/轮法水渣工艺

此工艺是上个世纪90年代初期由俄罗斯国立冶金工厂设计研制开发，1994年在图拉钢铁厂投入使用。工艺流程为高炉熔渣顺着熔渣沟流向熔渣沟头下落，在下方设置粒化轮，当熔渣与其相碰，粒化轮会将熔渣粒化，经过粒化的渣粒可以被水淬，冲渣水沿着冲渣沟流入到脱水转鼓中。在重力作用下，冲渣水能够穿过脱水转鼓过滤网，垂直落入回水沟并进入到沉淀池以及储水池中。水渣伴随着转鼓旋转至最高点，通过重力作用能够落入到转鼓受料斗内，经过导料槽，在重力影响下便会流出脱水转鼓，落地或者是外运。通过这样的方式，能够及时的完成渣水分离，经冲渣泵送至粒化点继续冲渣，循环使用。

（三）明特法/搅笼法水渣工艺

在选择工艺技术时，还要总结工艺特点，根据水渣处理的要求加以选择，保证充分展示出工艺技术的优势，为水渣循环再利用提供支撑条件。明特法也被称作搅笼法, 在研制开发的过程中，重点是借鉴了斜板沉淀池水处理技术，主要是通过倾斜布置的搅笼完成渣水分离的目标

【3】。运用该类技术时，应该明确具体的工艺流程，也就是高炉熔渣在冲制箱中冲成水渣，然后顺着冲渣沟进入到斜板沉淀池内，水渣沉淀一般是在沉淀池底部。在这个过程中，搅笼将底部沉淀水渣在旋转机械动力和重力影响下脱水，最终变为干渣，通过漏斗的作用，落至皮带机上，由此运输至贮渣场保存及外运，完成基本的利用目标。沉淀池冲渣水在溢流沟的影响下脱水转鼓中过滤，伴随着冲渣水的功能优势，将渣滓冲到沉淀池中，最终在冲渣泵的作用下，完成冲渣目标，达到循环使用的目的。

（四）沉淀法水渣工艺

自上个世纪六十年代开始，沉淀法水渣工艺就受到广泛关注，其被合理的运用至高炉炼铁水渣处理中，实际的应用价值明显。经过粒化的水渣会进入到沉淀池中，混合物也会因为自身特质而减缓流速，当水渣沉淀至沉淀池底部，水渣便会通过桥式抓斗起重机的抓斗完成基本操作目标，落实运输任务。沉淀池溢出的冲渣水还能进一步处理，但是早期排放至江河中的被称作开路冲渣。后续经过沉淀池处理后溢流的冲渣水，则是进入到吸水井中，通过冲渣泵的处理，完成闭路循环冲渣，使实际的效果更加明显。

（五）沉淀底滤法水渣工艺

在高炉炼铁中，水渣是最为常见的固体废物，随着可持续发展理念的提出，需要采取可靠的措施处理高炉炼铁中的水渣，让其更好的发挥出利用价值。沉淀底滤法水渣工艺就是借鉴了自来水厂砂滤技术，通过适当的增设过滤池，让水渣过滤到位，实现最终的循环利用目标。

在运用该项技术时，应该明确其具体的工艺流程，还要了解沉淀池的具体运用模式，以便其发挥出最大功能。在使用相关的技术措施时，会涉及到热水池和冷水池两个重要的组成部分，热水池的热水在热水泵达到冷却塔冷却之后，便能进入到冷水池中。经过这样往复的操作，使得循环利用效果达到最佳。整个过程中，为了科学防范细小水渣对过滤池的影响，还要合理的使用冲渣泵，这样能够定期的冲洗，保证其整洁度。

结语

    通过本文的详细分析，明确了炼铁高炉水渣循环再利用的思路，在阐述具体的技术手段之后，旨在为相关实践提供参考，让水渣的实际价值发挥出来。总之，具体操作中要明确相关的工艺流程和操作要点，让相关的技术措施发挥出自身优势，保证给水渣的重复利用提供支持。

参考文献

[1]王子琪,马颢菲,苑鹏,沈伯雄,武兵强,张威力. 生物质直接参与炼铁的典型工艺过程及污染物生成机理研究进展[J]. 燃料化学学报:1-21.

[2]田国,高成康,张溪溪,李晓军. 典型钢铁企业全流程的氮素流及其含氮污染物减排潜力分析[J]. 中国冶金,2022,32(10):111-120+128.

[3]李平原,林云. “两警醒”安全管理法 创造者：马钢股份有限公司炼铁总厂高炉一分厂炉体作业区[J]. 班组天地,2022,(06):28-29.