【正文】 行間歇噴水熱悶處理，通過調節(jié)水渣比，噴水強度、排氣量并控制排水，使悶渣池（罐）維持足夠的飽和蒸汽和較高水浸溫度，從而達到滿意的處理效果，熱悶完畢后開蓋，用挖掘機挖出破碎后的鋼渣進入鋼渣深加工系統(tǒng)。（1）鋼渣主要化學成分（見下表）成分SiO2MnOAl2O3CaOMgOFeOFe2O3P2O5含量%49531117 （2）、鋼渣主要物化性質 密 度： 容 重：80目標準篩渣粉， 易磨性：指數(shù)：標準砂1， 活 性：高堿性鋼渣，C3S C2S含量65% 75% 穩(wěn)定性：冷卻膨脹率約10% 抗壓性：%%。根據(jù)不同的需求可作為爐料、冶煉溶劑、干混砂漿，鋼渣水泥的原料等。我國的鋼鐵企業(yè)每年產生大量的鋼渣，很多采用棄渣法處理，這不僅占用土地資源，污染環(huán)境，同時也因堆渣、運渣等問題，影響煉鋼的正常生產。熱悶法顯熱回收采用水冷壁與熔渣內外部充分接觸的熱能回收方式，利用水冷璧和蒸汽回收裝置回收余熱水和熱蒸汽，從根本上解決傳統(tǒng)顯熱回收中熱能回收率低的弊端，其回收率預計可達80﹪，從經(jīng)濟效益上看，按2009年鞍鋼的鋼渣排放量300萬噸計算，1012KJ，回收的熱量相當于14億千瓦時的電量，發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟效益可達6億元，由此可見，熔融鋼渣熱能回收是非常必要的。雖然熔渣熱焓大，但是由于其導熱率低，換熱慢，換熱介質難以選擇，鋼渣中的熱含量隨著渣的溫度變化波動很大見圖4，其中液態(tài)階段溫度為1400℃~1600℃，當溫度進一步下降，逐漸喪失流動性。4 熱悶顯熱回收的問題和技術可行性 熱悶顯熱回收的問題硅酸鹽類爐渣有如下特點：①導熱系數(shù)低，1400～1500℃～ W／m回收顯熱除用于發(fā)電外，還可用于工業(yè)余熱鍋爐和民用的供暖、供熱等。熱悶法是通過打水將熱悶裝置內的高溫熔渣冷卻的過程，閃蒸技術是利用高溫蒸汽、熱水帶動汽輪機發(fā)電，即熱能→動能→電能的過程，將1600℃的熔渣通過噴淋降溫至200℃以下，其本身是一種熱能浪費過程，而閃蒸發(fā)電技術恰恰能夠利用熔渣降溫的熱能，將鋼渣熱悶技術和閃蒸發(fā)電技術有效結合不但能夠解決熱能的浪費，也減少熱悶噴淋打水過程中大量水資源的浪費，鋼渣熱能用于發(fā)電是鋼渣顯熱回收的一種新途徑。分離出的低壓飽和蒸汽和余熱鍋爐的主過熱蒸汽分別進入多進汽汽輪機的低壓氣缸和高壓氣缸做功發(fā)電，而分離出的低壓飽和水進入除氧器作為除氧熱源進行充分利用。主要反應方程式：CaO+H2O=CaOH2MgO+H2O=MgOH2fCaO+H2O=CaOH2fMgO+H2O=MgOH2 閃蒸發(fā)電技術閃蒸是指水的一種相變過程，即在一定壓力和溫度下的未飽和水，當壓力下降至某溫度下的飽和壓力時，就會進入飽和區(qū)而開始汽化，并且隨著壓力的下降，其汽化程度不斷提高。2 鋼渣能源利用的可行性 熱悶工藝熱悶法是近些年興起的一種先進的鋼渣預處理工藝，它利用熔融鋼渣余熱使水汽化，從而達到快速膨脹自解的過程，熱悶后鋼渣中fCaO和fMgO狀態(tài)發(fā)生根本變化，使fCaO和fMgO由有害物質變成有用物質，變害為利的同時使鋼渣應用的穩(wěn)定性得到保證。而全國每年產生約8千萬噸的鋼渣，其熱量值達1. 61014KJ，相當于節(jié)省約350萬噸標準煤，省煤效益超到28億元，如熱量全部回收用于發(fā)電，經(jīng)濟效益超過200多億元。如全部回收，09年鞍鋼產生的300萬噸鋼渣所蘊含的總熱量超過61012KJ。 經(jīng)濟效益分析煉鋼產生的熔融態(tài)鋼渣在1600℃ 左右，含有大量熱能。如果將2009年全國鋼渣熱能100﹪回收用于發(fā)電，可發(fā)電440億千瓦時，接近全國年發(fā)電總量的1/70，相當于3個葛洲壩水電站發(fā)電量，相當于22個中等火力發(fā)電站的發(fā)電量，既減少鋼鐵企業(yè)外購電量，又節(jié)約能源，同時大大降低企業(yè)成本。 節(jié)能效益分析國家大力提倡循環(huán)經(jīng)濟，建資源節(jié)約型、清潔型企業(yè)，熔渣熱能是典型的清潔節(jié)約型能源。如能利用熔渣中的顯熱不但能減少污染，且節(jié)約資源巨大，如何利用鋼渣顯熱成為需要攻克的一個難題。大部分鋼渣處理方法都是將熱態(tài)鋼渣進行冷卻后進行破碎篩分磁選加工，提取金屬后再加以利用。朱桂林. . 1999年.【4】阮積海. 冶金環(huán)境保護. 2006年第三期.【2】因此，對鋼渣熱悶處理工藝中所存在的問題應積極探索和研究，把鋼渣熱悶處理工藝提高到一個新的水平，更好地為生產服務。鋼渣熱悶處理工藝是我國轉爐鋼渣處理技術比較具有代表性的工藝。 蒸汽對鋼渣來說不僅提供了水而且提供了溫度，池內蒸汽量是否飽和也直接影響熱悶效果。也就是說，第一次打水必須保證水能夠從池內的頂部滲透到熱悶池的底部，使池內每塊鋼渣都能與水完全接觸。其次、高溫鋼渣每罐入池后，必須保證每打水冷卻一次，挖掘機必須松動一次，要有一個良好的熱悶效果必須保證裝渣不能密集壓實甚至板結，只有這樣才能保證在打水過程中，池內鋼渣有良好的透水性；另外，在紅渣入池過程中，渣塊直徑不能大于1米，防止對下面的鋼渣形成“保護傘”影響透水性，只有這樣才能保證高溫的鋼渣與水能夠充分發(fā)生物理化學反應進行粉化。另外，為了鋼渣入池溫度控制在300~800℃范圍之內，也可以讓高溫固態(tài)鋼渣每一罐入池后，再打水冷卻至鋼渣表面為暗紅色為止，這時鋼渣鋼渣溫度基本上就控制在這個范圍之內了。根據(jù)理論數(shù)據(jù)和現(xiàn)場長期實際操作的經(jīng)驗可以得出：鋼渣入池溫度必須控制在300~800℃范圍之內。粉化率的高低與這三者有著密不可分的關系。圖2：常用的與熱現(xiàn)象有關的 pT 相圖第三階段是池內大量飽和蒸汽沿裂縫滲到鋼渣內部進行物理化學反應進行水解粉化。第二階段是鋼渣因表面與內部或不同部位之間存在著溫度差而使各部分不能完全自由脹縮而產生熱應力；與此同時，隨溫度而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質則產生相變應力，而相變時常伴有放熱以及體積的變化。 體積膨脹148%由于巨大的膨脹力使鋼渣開裂、粉化及渣鐵分離。 %fMgO+H2O→Mg(OH)2 熱態(tài)鋼渣裝入熱悶池，使得鋼渣冷卻至300~800℃，當熱悶池蓋蓋密封后，打水時使熱悶池內產生大量飽和蒸汽與熱態(tài)鋼渣作用，鋼渣中游離氧化鈣（fCaO）和游離氧化鎂（fMgO）與水反應：fCaO+H2O→Ca(OH)2（單位：%） 其工藝流程圖：將轉爐熱融的鋼渣在渣罐中冷卻一定時間后，由天車將渣罐吊起倒入另外一個渣罐將其摔碎，再用天車將渣罐翻入熱悶池，打水熱悶。因此，大型鋼鐵企業(yè)應用熱悶處理工藝越來越普遍，逐漸成為發(fā)展趨勢之一，天鐵資源有限公司于2007年4月成功將此應用于鋼渣處理生產線上。但是，隨著生產技術的不斷提高，國內轉爐鋼渣預處理工藝較多，主要有熱悶法，水碎法、風碎法、熱潑法以及滾筒法，各有其優(yōu)缺點。 熱悶工藝淺談鋼渣熱悶處理工藝及熱悶效果的提高、摘要： 本文介紹了轉爐鋼渣熱悶處理的工藝流程，特點、原理及熱悶處理鋼渣粉化的三個階段，并通過對入池溫度的控制、打水的原則、蒸汽量的控制三者分析，使鋼渣熱悶效果得到一定的提高。鋼渣中的P2O5雖不溶于水，但具有枸溶性，即能溶于酸度相當2％枸櫞酸(檸檬酸)或枸櫞酸銨的溶液中，可被植物吸收。鋼渣可作磷肥，也可作硅鈣肥，在一定的土壤環(huán)境下對植物早期和晚期都有肥效?；靥钣娩撛鼞獮榻?jīng)過陳化或其他方法處理已經(jīng)穩(wěn)定的鋼渣，其最大粒徑視使用部位的要求而定，一般不大于200～300mm。鋼渣可用作工業(yè)和民用建(構)筑物地基以及場坪的填筑材料。以粉狀鋼渣或水淬鋼渣為主要原料，摻入部分水淬礦渣(或粉煤灰)和激發(fā)劑(石灰、石膏或芒硝)加水攪拌，經(jīng)輪碾、壓制成型、蒸養(yǎng)(或自然養(yǎng)護)而成。利用鋼渣做普通水泥外，中國一些企業(yè)還用電爐渣生產白鋼渣水泥，標號325以上，白度75度左右。少熟料鋼渣礦渣水泥的早期和后期強度都比較高。鋼渣礦渣水泥的參考配比見表2。鋼渣的最少摻量以重量計不少于35％，必要時，可摻入重量不超過20％的硅酸鹽水泥。(3)作水泥生產的原料或混合料。(2)作鐵路道渣。鋼渣的最大粒徑不大于50mm，壓碎值不大于35％。修筑路基一般使用純鋼渣，修筑路基層一般使用鋼渣混合料。鋼渣物理力學性能優(yōu)于高爐渣和普通碎石，是筑路工程較好的骨料，但其化學組成中存在游離氧化鈣，影響其安定性。鋼渣是經(jīng)高溫煅燒過的含有硅酸鹽、鐵鋁酸鹽礦相的物質，可用作鋼渣礦渣水泥原料，水泥混合材料、燒制水泥熟料的原料和建筑制品等。轉爐煉鋼，每噸加高堿度鋼渣25kg左右，并配合使用白云石，可使冶煉成渣早，減少煉鋼初期對爐襯的侵蝕，有利于提高爐齡，降低耐火材料消耗，或減少螢石用量。用鋼渣代替部分石灰石和螢石作化鐵爐熔劑，對鐵水溫度、鐵水含硫量、熔化率、爐渣的堿度及流動性均無明顯影響，對于使用化鐵爐的鋼廠和一部分生產鐵鑄件的機械廠都可以應用。對于利用高堿度燒結礦或熔劑性燒結礦的高爐，由于基本上不加石灰石，鋼渣在這類高爐上的應用受到了限制。將熱潑法處理得到的鋼渣碎石破碎到8～30mm之間，直接返回高爐用以代替石灰石，并回收利用其中的有益成分，可以節(jié)省熔劑(石灰石、白云石、螢石)消耗，改善高爐渣的流動性能，增加了鐵水產量。高爐使用配人鋼渣的燒結礦，由于燒結礦強度提高、粒度組成改善，盡管鐵品位略有降低，煉鐵渣量增加，但高爐操作順利，對其產量提高、焦比的降低還是有利的。(1)做燒結熔劑。用作冶金原料 鋼渣在冶金生產中可代替石灰石或石灰做燒結熔劑、高爐熔劑、化鐵爐熔劑，作煉鋼返回渣等。鋼渣綜合利用 鋼渣的用途因成分而異。該工藝有操作簡單，靈活適用的特點，但易產生粉塵污染，需要加強除塵設施。一般多采用顎式破碎機、磁選、篩分工藝流程。為了提高磨機效率，要求鋼渣含水率小于5％。一定粒度的物料由格孔漏出機外，在分離器內分級并磁選。國內外普遍采用的辦法，是機械破碎、磁選、篩分。水淬法產品雖可供直接使用，但水淬率也只有50％。它的缺點是：工藝投資大，占地廣，設備多，廢渣不易綜合利用，金屬也不能及時回收，此工藝逐漸在淘汰。棄渣法 工藝流程為：把鋼渣倒入渣罐(盤)，經(jīng)緩冷后直接用火車運至渣場棄倒。該工藝方法簡單、安全可靠、能耗少，但粉化鋼渣的活性隨之降低。粉化法 首先研制成功的鋼渣粉化處理工藝是將熱熔鋼渣凝固后噴水或處于一定壓力的飽和蒸汽作用下，使鋼渣中的游離氧化鈣遇水膨脹而使鋼渣碎裂粉化。冷卻后的渣粒送于儲運系統(tǒng)，運至用戶。對落于近處(通常在8m以內)的表面尚呈半固態(tài)的渣粒，則采取補充冷卻以避免粘連；落于遠處的渣粒已完全變?yōu)楣虘B(tài)而不致粘連。其缺點是當沖渣水的壓力和水量如控制不當或供水系統(tǒng)發(fā)生故障時會發(fā)生爆炸，影響人身和生產的安全；熔渣粘度大時會影響水淬的順利進行，降低了水淬率以及還需對外排沖(泡)渣水進行處理等。水淬法工藝流程簡單，設備少，占地少，投資省，排渣速度快。在流渣槽下也可設噴水管加強水淬效果。轉爐鋼渣水淬多采用傾翻渣盤池內水淬和開孔渣罐池式法。平爐鋼渣一般采用“帶中間渣罐”的工藝流程：熔渣從爐內放人中間渣罐，再從渣罐下部的出渣口流出，經(jīng)壓力水而水淬成粒，排人集渣池，采用抓斗吊將水淬渣抓出裝車運至用戶。該工藝不經(jīng)過渣罐轉運，因而不產生罐殼渣；不必進行粗碎；無爆炸危險；減少了粉塵和噪音；處理場地盤子化，可大幅度降低處理成本。但占用設備多，蒸汽量比較大。此法為日本人匯興產株式會社的專利。盤潑法 有盤潑淬冷法(ISC法)和淺盤直潑法(SDD法)兩種。后者是將液態(tài)鋼渣倒人渣罐后，運至熱潑車間，用吊車起吊渣罐將渣均勻潑在場地上，經(jīng)空氣冷卻后，再打水冷卻，用推土機推集成堆，這是熱潑法中應用最多的一種方法。該法有爐下直潑法和爐外熱潑法。它的基本原理是：在爐渣溫度高于可碎溫度時(一般平爐渣為1000℃)，以有限制的水向爐渣噴灑，使渣產生的溫度應力大于渣本身的極限應力，使渣產生裂紋，裂紋相交，渣破裂成塊，冷卻水繼續(xù)沿裂紋滲入，使渣進一步破裂，同時也加速了游離態(tài)氧化鈣的水化，使渣向更小塊破裂。處理工藝有自磨機和干破碎處理工藝。還原渣的主要礦物有鋁酸鈣(CaO?Al2O3)、β–硅酸二鈣、)，γ–硅酸二鈣、薔薇輝石、方鎂石(MgO)和少量氟鋁酸鈣、碳化鈣等。電爐氧化渣的主要礦物有α–硅酸二鈣和β–硅酸二鈣、RO相和鎂薔薇輝石等。平爐初期渣的主要礦物有橄欖石、薔薇輝石、RO相等。堿度低時，常出現(xiàn)的礦物有橄欖石(CaO?RO?SiO2)、薔薇輝石(3CaO?RO?2SiO2)、RO相。礦物組成 不同爐種的鋼渣礦物組成差異較大。各種成分的含量依爐型、鋼種不同有較大范圍的波動。化學組成 鋼渣的主要化學成分有：CaO、SiOAl2OFeO、Fe2OMgO、MnO、P2OfCaO等。形態(tài)的差異是因對鋼渣進行處理時所采用工藝方法的不同所致。M；M=～；M。平爐鋼渣又可分為初期渣、精煉渣、出鋼渣和澆鋼余渣；電爐鋼渣又有氧化渣和還原渣之分。鋼渣的分類 通常按照冶煉方法、堿度和形態(tài)進行分類。鋼渣是在煉鋼過程中，由金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯和補爐材料、金屬爐料帶人的雜質如泥砂和特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、螢石、鐵礦石、硅石等所形成的廢物，其中造渣材料是鋼渣的主要來源。從鋼鐵企業(yè)的鋼渣整體情況和提高鋼渣的處理率來看，認為風淬法和熱悶法聯(lián)合應用是非常穩(wěn)妥的最佳選擇，風淬法處理流動性較好的液態(tài)鋼渣，使60%左右的鋼渣處理后粒度適宜，加工量小、活性大、安定性好，其余流動性較差的液態(tài)鋼渣和固態(tài)渣采用熱悶法處理，使之活性大、安定性好，這樣就為鋼鐵企業(yè)的比較難以利用的二次資源—鋼渣的100%利用打下堅實的基礎?！　?熱悶法是將熱融鋼渣冷卻至800～300℃裝入熱悶裝置中噴霧遇熱渣產生飽和蒸汽，與鋼渣中游離氧化鈣ｆ ＣａＯ、游離氧化鎂ｆ ＭｇＯ發(fā)生反應，使鋼渣自解粉化，達到鋼渣破碎的目的，同時消除了鋼渣的不穩(wěn)定因素，使鋼渣在建筑建材上的應用安全可靠，磁選后尾渣的利用率可為100%。液態(tài)鋼渣通過調整風淬過程的工藝參數(shù)可使風淬渣的平均粒度達到2ｍｍ左右，且粒度分布區(qū)間較窄，代替黃砂做混凝土細骨料可直接使用，生產鋼渣微粉能減少粗破碎工序，直接進入粉磨機。 風淬法用壓縮