[1]熔融钢渣有压热闷工艺和复合矿渣粉生产试验研究

[1]熔融钢渣有压热闷工艺和复合矿渣粉生产试验研究

王书民

福建三宝钢铁有限公司再资源厂 福建 漳州 363000

摘要：本文对复合矿渣粉生产试验进行了研究，主要包括钢渣掺加活性试验、使用激发剂、调整钢渣添加比例和选择掺加方式四个方面，研究表明，基于矿渣粉7d活性76%，掺加15%的钢渣，复合粉的性能已经降到国标的临界点，完全没有富裕量，稍不谨慎，产品可能变废品。同时开展了熔融钢渣有压热闷工艺的应用研究，包括生产一级钢渣粉和生产复合矿渣粉两个方面，研究表明，熔融钢渣有压热闷工艺处理后的钢渣，活性得到提高、易磨性和安定性得到改善，安全性和使用性提高，为工业化应用奠定基础。

关键词：复合矿渣粉；有压热闷；熔融钢渣；活性；激发剂；掺加方式

1 复合矿渣粉生产试验研究

在现有或新建立磨矿渣粉生产线上，采取有效的技术措施，可添加15%以内的钢渣，生产完全符合S95级矿渣粉标准的复合矿渣粉。当前，大部分矿渣粉公司为降低成本、提高效益，掺加各种固废，尤其是钢铁厂，掺加钢渣是首选[1~4]。

解决泼渣工艺生产的钢渣，生产复合矿渣粉，是个优选方案，特别是新国标GB/T18046-2017于2018年11月1日实施后，为钢渣处理提供了可行方案。7d活性由原来的75%调整为70%，烧失量由3%调整到1%，这些调整，为添加钢渣提供了有利条件，但对添加其他固废起到了制约作用：比如低密度、高烧失量的固废，很难添加，为降低成本随意添加，很可能造成产品检测超标，比如烧失量。为此利用现有生产线，进行钢渣掺加粉磨试验。

1.1 试验情况

按不同比例添加钢渣进行粉磨试验，按照GB/T18046-2017矿渣粉的标准，等量替代做活性检测，检验结果如表1所示。

表1 钢渣掺加活性试验记录

通过试验结果可知，在矿渣粉中掺加钢渣，会导致矿渣粉活性降低，掺加比例越大，降低越大。

基于矿渣粉7d活性76%，掺加15%的钢渣，复合粉的性能已经降到国标的临界点，完全没有富裕量，稍不谨慎，产品可能变废品。

有研究认为，适量添加石灰石、石灰、钢渣等碱性辅料，会提高7d活性。而我做过石灰石、轻烧石灰、干法脱硫灰、钢渣的添加试验，结果是没有作用，至少是没有明显效果，当掺加量超过3%，一律呈下降趋势。

1.2 使用激发剂

添加钢渣后的复合矿渣粉，按照不同的比列，活性有所降低，为达到GB/T18046-2017的标准，稳定质量，需要在生产中使用激发剂，提高7d活性，这是国家标准允许使用的。

不同的矿渣粉，对不同的激发剂有不同的适应性。同样的，一个矿渣粉对不同的激发剂也有不同的效果，这需要合作的激发剂厂家针对性的改变配方。

分别从山东、辽宁等激发剂公司，寻找7份激发剂样品，做添加激发试验，用一个矿渣粉作为样本，活性检验结果如表2所示。

表2 激发剂对比试验记录

通过试验得知：多数添加剂对7d活性有一定的提高，对28d活性作用不大。其中804、805两款激发剂，对样品的7d活性有较大幅度的提高。

因条件所限，样本数量和试验次数较少，试验结果的可靠性、稳定性有待进一步验证。

1.3 钢渣添加比例的确定

基于矿渣粉活性75%以上的基础之上，通过使用激发剂，按照15%的添加量，在保证产品质量的前提下，基本保证稳定生产，长流程钢企在生产矿渣粉的同时，可以消化部分转炉钢渣。

当矿渣粉的7d活性在70%左右徘徊，停止添加包括钢渣在内的任何辅料。

河北某钢厂，正在建设120万吨/a复合粉生产线，设计钢渣掺加量30%，期望全部消化公司所产钢渣。本人对如此高比例掺加持有疑问，期待投产后的实际生产结果。

所产复合粉能否达到GB/T10846-2017的指标，主要看纯矿渣粉的基础活性，钢渣的不稳定性根本无法控制不再多言，就矿渣粉而言，铁矿粉来源不同、高炉炉况不同、烧结矿碱度不同、造渣工艺工况不同，对矿渣粉7d活性影响很大，通常情况下，矿渣粉的7d活性在75%左右，有时也会在70%左右，国家标准的制定和调整，也是本着矿渣粉的实际情况确定的，在矿渣粉中大量掺加钢渣，理想很好，现实太难。

泼渣工艺的钢渣粉，掺加比例在15%以内较为客观现实。

1.4 掺加方式

掺加方式有两种：磨前掺加和磨后掺加。

磨前掺加：设置一套计量皮带，按比例配料，经上料皮带一起入磨粉磨。优点是计量准确、掺加均匀。缺点是因物料密度不同、Bond功指数相差较大，出磨成品颗粒级配不匀、产生过粉磨、增加磨机负荷，钢渣在磨盘沉积、加速磨盘磨辊磨蚀，造成磨机工况不稳、增加操控困难、加大磨机振动、减少主要设备如磨机减速机、磨辊轴承的使用寿命等诸多不利因素。

磨后掺加：钢渣粉单独用立磨粉磨、储存，在矿渣粉生产的同时，用计量给料设备，如螺旋计量给料机，按比例在入库设备上掺加。优点是生产管理简单、磨机运行平稳，钢渣粉独立储存，可实现产品多用途，掺加比例可调。缺点是掺加均匀性较难控制。

方式选择：磨后掺加是首选，钢渣产量大于年产20万吨，建议建设钢渣立磨生产线，选择单独粉磨、磨后掺加方式。

2 熔融钢渣有压热闷工艺应用研究

熔融钢渣有压热闷工艺有别于以往的固态热闷渣工艺。采用熔融钢渣有压热闷技术，以熔融钢渣在密闭的体系内倾翻、辊压破碎、有压热闷为主要特征，实现了钢渣的资源化处理和热能回收。钢渣处理过程中，f-CaO快速消解，尾渣f-CaO含量低于3%，浸水膨胀率小于2%，满足建材资源化利用的基本要求。

采用熔融钢渣有压热闷工艺，钢渣性能得到改善：①裂解粒化，降低Bond功指数，改善易磨性；②晶相不完全转化，玻璃体含量增加，活性提高；③消解大部分f-CaO和f-MgO，解决了安定性问题[5~8]。

熔融钢渣有压热闷工艺处理后的钢渣，活性得到提高、易磨性和安定性得到改善，安全性和使用性提高，为工业化应用奠定基础。热闷渣经破碎、选铁后，通过以下两种方式，可以全部安全的作为建材资源利用：① 生产一级钢渣粉；②生产复合矿渣粉。

2.1 生产一级钢渣粉

全部生产符合《GBT 20491-2006用于水泥和混凝土中的钢渣粉》标准的一级钢渣粉。一级钢渣粉可做如下用途：

①作为混凝土的掺和料，替代部分水泥直接在搅拌站使用。

热闷渣立磨钢渣粉通常能达到一级钢渣粉的标准，虽然属于有国家标准的产品，但是，商混站对安定性的顾虑始终存在，在一定时期内，钢渣粉在商混站直接替代水泥有较大的阻力。

②作为水泥混合材，在水泥厂大量掺加，泼渣立磨钢渣粉已经有成功应用，热闷渣立磨钢渣粉更加安全、更加容易推广使用。特别是M32.5砌筑水泥，可以掺加大量热闷渣工艺、立磨生产的钢渣粉。

2.2 生产复合矿渣粉

基于矿渣粉7d活性较高的基础，可以较大比例，最大可添加到30%，在生产矿渣粉中掺加，通过生产复合矿渣粉的方式，消化全部钢渣。

虽然添加比列较大，由于热闷渣性能得到改善，基本可以达到S95级矿渣粉国家标准的各项指标。

通过改造钢渣工艺，无论是生产一级钢渣粉还是复合矿渣粉，长流程钢铁公司的转炉钢渣都能得到全部解决，创造较大经济效益。

改造钢渣工艺需要投入资金、增加占地，现有钢厂能否有足够改造空间，投入产出比是否经济可行，也是需要考虑的因素。

参考文献：

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作者简介：王书民（1964-），男，山东泰安古河人，汉族，工程师，从事矿渣粉工艺技术和生产管理，