高炉渣处理工艺的比较

魏翠萍

（中钢集团工程设计研究院有限公司，北京 100089）

高炉熔渣的处理方法主要分为出干渣和水淬渣。由于干渣处理时，对于环境污染较为严重，且资源利用率低，现在已经很少使用。一般只在事故处理时，设置干渣坑或渣罐出渣。目前，高炉熔渣处理主要采用水淬渣，水渣可以作为水泥原料，或用于制造渣砖、轻质混凝土砌块，让高炉渣得到二次利用。目前，高炉渣处理工艺较多，每种工艺都会有它的优点和不足，本文着重在占地、投资、维护费用、水渣质量（玻璃体含量）、循环水质量（含细渣粒程度）、现场环境（散发蒸汽）等六个方面进行相对比较，供钢铁厂新建或大修高炉时参考。

1 高炉渣概述

高炉渣作为工业固体废弃物，如果处理不当就会污染自然环境。它是高炉冶炼过程中，由于矿石中含有的脉石、燃料中的灰分以及其他溶剂未挥发的部分组成的固体废弃物。其主要成分包括钙、铝、硅、镁的氧化物以及少量硫化物，成分相对复杂。

高炉渣在冶炼过程中是无法避免的，只能通过后期处理才能够有效缓解高炉渣污染问题。高炉渣可以用作基建材料，例如机场以及市政公路地基工程的填料使用；也可作为功能材料如混凝土骨料、铁路道渣，因此高炉渣的再利用成为了研究热点。

高炉渣的处理机理可以概括为两种，分别是干渣处理和水渣处理。所谓水渣处理，是利用冶炼炉利用高压喷水设备在水压力作用下将炉渣转为水渣，然后通过过滤措施，实现水渣分离，冲渣水循环使用，成品水渣可作水泥原料、混凝土骨料等。相较于干渣，水渣优势比较突出，渣粒度均匀尺寸较小，更容易粉碎。同时自动化程度较高，生产效率高，作业地点较为集中，所以企业多为水渣处理。

2 高炉渣常用处理工艺

高炉渣的处理工艺较多，目前应用较为广泛地主要有平流沉淀池法、底滤法、INBA法、图拉法(嘉恒法)、新RASA法（明特法）、大转盘法以及小过滤池法。不同的处理方法，需要采用不同的设备，投入不同的人力物力，因此在选择时，企业需要根据高炉渣的元素含量，选用不同的处理方法。

2.1 平流沉淀池法

图1 平流法工艺流程

（1）工艺简介：高温熔渣由粒化喷头水淬后由冲渣沟流入沉淀池，经设置的多个沉淀池分级沉淀后由抓斗吊车将水渣捞至渣场沥水后外运，冲渣水由泵房循环供至粒化喷头，水淬产生的蒸汽由设置在冲渣沟上的烟囱排空。

（2）主要建筑设施：沉淀池、冲渣沟、排气烟囱、冲渣泵房。（3）主要设备：抓斗吊、渣浆泵及相关辅助设施。

（4）工艺特点：占地较多，投资较省，维修费用很低，水渣质量较好，循环水质量较差，现场环境一般。

（5）设计应用：莱芜钢铁股份炼铁厂老高炉、徐州东南钢铁高炉等采用此种渣处理方法。

2.2 底滤法

（1）工艺简介：熔渣由粒化器水淬后，经冲渣沟进入过滤池。过滤池底部铺有不同粒径组成的鹅卵石过滤层，水通过过滤层进入池底，渣留在滤层上面。当一个过滤池经几次冲渣后转入抓渣作业，另一个过滤池进入冲渣作业。过滤池定期进行反冲洗，把过滤层内的残留物反向清入过滤池中。冲渣水循环使用。环保底滤法水渣将安全、节能、环保的粒化塔熔渣粒化设施与实用、经济、高效的过滤池过滤设施相结合，形成了环保底滤法水渣工艺。环保底滤法中水冲渣工艺系统主要包括熔渣粒化设施采用粒化塔工艺较冲渣沟工艺系统，相较于冲渣循环水量减小，节省系统运营成本～30%。且粒化塔工艺熔渣粒化在封闭的粒化塔内进行，系统产生的蒸汽能够集中高空排放，为炉前清洁生产提供保障。环保底滤法在渣水分离设施采用过滤池进行渣水分离工艺，过滤后的水中悬浮物含量远小于采用机械分离方式进行渣水分离工艺，此工艺不用考虑系统中水泵、阀门、管道的耐磨特性，大大节省了水冲渣系统的建安投资和生产运营成本。同时为了实现抓渣作业的高效、自动化作业，对抓斗起重机抓渣作业的工作过程进行跟踪分析，为解决传统作业方式的弊端，开发了自动抓渣系统。

（2）主要建设设施：底虑池、冲渣沟、排气烟囱、冲渣泵房。

（3）主要设备：抓斗吊、渣浆泵及相关辅助设施。

图2 底滤法工艺流程

（4）工艺特点：占地较多，投资较省，维修费用很低，水渣质量较好，循环水质量好，现场环境一般。环保底滤法水渣在环保节能方面采取如下措施：首先采用冷水冲渣，减小蒸汽发生量；其次通过熔渣粒化在粒化塔内设置内罩、过滤池上方设置集汽罩、蒸汽烟囱高空排放等系列措施集成，最终实现蒸汽的有组织排放；然后对蒸汽进行喷淋冷却，减小蒸汽排放量、降低系统水消耗量；最后利用冲渣水余热进行换热、冬季采暖，回收利用部分热量。

（5）设计应用：唐山东华1580m3高炉及湖北金盛兰1080m3高炉等采用此种渣处理方式。

2.3 INBA法

（1）工艺简介：高温熔渣在粒化塔内由粒化喷头水淬后先沉入塔内的沉渣池，其渣水混合物再经短渣沟及渣水分配槽进入转鼓脱水器进行渣水分离，成品渣落到尾部插入转筒脱水器内的皮带机上，然后转运到水渣仓或堆渣场，水则透过筛网流入水槽中溢流至转鼓下方的水池，回水沉淀后被泵打到各用水点循环使用，细渣定期通过抓斗清理。

（2）主要设施：粒化塔、冲渣管道、沉淀池、转鼓平台。

（3）主要设备：脱水转鼓、渣浆泵、输渣皮带及相关辅助设施。

（4）工艺特点(热INBA)：占地较少，投资较高，维修费用较高，系统布置紧凑，自动化程度较高，水渣质量一般，循环水质量较差，现场环境良好。

（5）设计应用：莱芜钢铁型钢3#高炉及东阿金华钢厂高炉采用此种渣处理方式。

2.4 图拉法(嘉恒法)

（1）工艺简介：高炉熔渣经粒化轮击打及粒化喷头喷水双重作用下水淬，渣水混合物经冲渣沟进入脱水器筛斗中，通过筛斗的筛网实现渣水分离，水渣留在筛斗中随着脱水器旋转达到顶部时翻落进受料斗，再通过受料斗下面溜槽落到输渣皮带机上。水则透过筛网流入回水槽返回沉淀池，经沉淀后循环使用。

（2）主要设施：粒化塔、冲渣管道、沉淀池、转鼓平台。

（3）主要设备：转鼓、渣浆泵、皮带机。

图3 INBA法工艺流程图

图4 嘉恒法工艺流程图

图5 新RASA法工艺流程图

图6 大转盘法工艺流程图

（4）工艺特点：图拉法包括炉渣粒化、冷却；水渣脱水；水渣输送与外运；冲渣水循环。系统安全性高，因为熔渣中的铁首先被粒化，解决了爆炸的安全隐患；整个流程处于分析状态，环保效果好；循环水量小，动力能耗低。同时成品渣含水率低，质量较好。

（5）设计应用：莱芜钢铁型钢3#高炉及东阿金华钢厂高炉采用此种渣处理方式。

2.5 新RASA法 （明特法）

（1）工艺简介：熔渣经粒化器冲渣后进入一个斜坡小存渣池，用插入池内的绞龙取渣，经皮带机运至堆渣场，小存渣池内的水溢流进入一个沉渣池。水经过一个带滤网的转鼓过滤后重复使用，池内的沉渣用吊车进行清理。

（2）主要设施：存渣池、沉淀池、冲渣管道、水泵房。

（3）主要设备：绞龙、过滤转鼓、抓斗吊车、渣浆泵。

（4）工艺特点：该方法优点在于工艺布置灵活，炉渣粒化充分，成品渣含水率低，质量好，冲渣时产生大量的有害气体经过处理后排除，减少对于空气的污染；缺点在于设备较为复杂，耗电量大，渣泵及运输管道容易磨损，因此目前改法处理较少应用。

2.6 大转盘法

（1）工艺简介：熔渣流入粒化槽粒化后，用压缩空气泵（耗气量300m3/min），将渣水一起提升后进入环形大转盘进行脱水。脱水转盘分成十多格，每格底部铺有钢丝网带有底开门。转盘慢速旋转，连续接渣，每格接渣后在转盘旋转接近一圈时打开底门，脱水后的水渣落在解了皮带机上，经转运到一条高架悬臂皮带机上，粒化渣露天落地堆成一个圆锥形料堆。随时用铲车装上汽车外运。从脱水转盘滤出的冲渣水被收集过滤后循环使用。

（2）主要设施：粒化槽、钢结构台架、烟囱、水泵房、空压机房。

（3）主要设备：脱水转盘、抓斗吊车、检修吊车、皮带机、空压机。

（4）工艺特点：该工艺技术成熟、可靠，并具有安全、环保、高效、节能和占地面积小等特点，作业率高，可不设干渣坑；成品渣含水率低，适于远距离输送；设备故障少，寿命长；该装置全封闭运转，可实现污水零排放，节能环保，很好地适应了现代大型高炉的生产需要。

（5）设计应用：天津三轧厂

2.7 小过滤池法

（1）工艺简介：熔渣由粒化器水淬后，经冲渣沟流入存渣池，存渣池末端带有混凝土挡渣板（上面高出水面底面到池底留有通廊）。其功能是挡住浮渣。带有半悬半浮的冲渣水，能从挡板底部流出后，经过分配槽进入两边对称的几个小过滤池（小过滤池的大小和数量由设计人确定），小过滤池结构与底滤法相同，过滤池入口设阀，当需要反冲洗或检修时，可关闭入口阀。从小过滤池反冲洗出来的脏水从渣池两侧的沟自流到存渣池端头，脏水经存渣过滤，不需要有二次过滤设施。该工艺的特点是过滤后的循环水特别干净，不存在磨损泵和管道问题，可以使用清水泵，维修费用极低。

（2）主要设施：冲渣沟、存渣池、过滤池、水泵房。

（3）主要设备：抓斗吊车、水泵。

（4）工艺特点：占地较大，投资较低、维修费用最低、水渣质量较好，循环水质量最好，现场环境一般。

（5）设计应用：河北涉县天津铁厂。

3 结语

高炉渣作为冶炼产业链条中的固体废弃物，如果不能处理妥当，就会危害自然环境，破坏生态系统，因此做好高炉渣处理极为重要。每种渣处理工艺都有它的优点和不足，选择哪种渣处理工艺，还要结合项目自身的条件，选择最适合项目的工艺。