高炉渣的循环利用技术，循环炉渣利用技术高度是多少，循环流化床炉渣

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    高炉渣是在冶炼生铁时从高炉排出的废渣。在现代高炉炼铁生产中，应用的高炉渣处理方法主要有两种，即水淬法和干渣法。因为干渣处理存在环境污染较为严重以及资源利用率低的问题，所以现在已很少被使用，通常只有在事故处理时，才会设置干渣坑或渣罐来出渣。而目前高炉渣处理主要采用的是水淬法。1）高炉熔渣直接水淬工艺，其脱水方法主要有渣池法或底滤法、因巴法、拉萨法及搅笼法等。其主要工艺过程为：高压水对高炉熔渣渣流进行水淬；接着进行渣水输送与渣水分离。高炉熔渣先经机械破碎，之后进行水淬工艺，主要代表有图拉法和“HK”法等，其工艺过程是高炉熔渣流先被机械破碎，抛射到空中时进行水淬粒化，然后进行渣水分离和输送。按水渣的脱水方式，有转鼓脱水法这一方式。水淬或机械粒化后的水渣会流到转鼓脱水器中进行脱水。其中，一种方法是“INBA”法（因巴法），另一种方法是“TYNA”法（图拉法）。还有渣池过滤法，即渣水混合物流入沉渣池，通过抓斗吊车抓渣，而渣池内的水则通过渣池底部或侧部的过滤层进行排水。

    4）提升脱水式：高炉熔渣渣流首先被机械破碎，接着进行水淬，然后在池内利用提升脱水来实现渣水分离，提升脱水器可以采用螺旋输送机和斗式提升机。前者即通常所说的“搅笼法”即明特法，后者称为“HK”法。    - 然后直接装车外运。“OCP”法（“底滤法”），底滤法 OCP 是目前在国内被采用最多的高炉渣处理方法。抓出的水渣堆放于渣场继续脱水（图 1）。

    沉渣池内的水以及其中的悬浮物会通过分配渠流入过滤池。过滤池内设置了砾石过滤层。过滤后的水会经由集水管，接着由泵进行加压，之后被送入冷却塔进行冷却，之后可以循环使用。而水量的损失则由新水来补充。底滤法冲渣水的压力通常在 0.3 至 0.4MPa 之间。渣水的比例为 1 比 10 至 1 比 15。水渣的含水率在 10%至 15%之间。作业率达到 100%。在出铁场附近可以不设置干渣坑。图 1 展示了底虑法水渣处理工艺，图 2 为其示意图。拉萨法 RASA 水冲渣系统是由日本钢管公司与英国 RASA 贸易公司共同研制成功的。1967 年，这套系统在日本福山 1 号高炉（2004 m³）上首次被使用。我国宝钢 1 号高炉首次从日本拉萨商社引进了这套工艺设备，其中包括专利技术。脱水后的水渣由卡车运往外部。沉淀池图 2 展示了拉萨法水渣处理工艺。示意图 2.4 中的“INBA”法（“因巴法”），其水渣处理系统是二十世纪八十年代初由比利时西德玛公司与卢森堡保尔——乌斯公司共同开发的一项渣处理技术。

   

    我国首次将其引进用于上海宝钢 2#高炉，在 1991 年 6 月 29 日投入生产。因为巴法的工艺过程是，通过某种流程将熔渣用水淬成水渣，接着经水渣沟送到水渣池进一步细化。在此处，大量蒸汽从烟囱排向大气，而水渣则通过水渣分配器均匀地流入转鼓过滤器。渣水混合物在转鼓过滤器中进行渣水分离操作。滚筒过滤器旋转时，水渣被带至其上部。脱水后的水渣会落到筒内皮带机上，接着由外部皮带机运至水渣成品槽进行贮存。在水渣成品槽中进一步脱水后，用汽车将其运往水渣堆场。滤出的水经过处理后可循环使用。因巴法存在热 INBA、冷 INBA 和环保型 INBA 的区别。3 种因巴法的炉渣粒化以及脱水的方法是相同的。它们都运用水淬粒化这种方式，并且通过转鼓脱水器来进行脱水。而它们的不同之处主要体现在水系统方面（见表 1）。热 INBA 仅具备粒化水系统，粒化水直接进行循环；冷 INBA 的粒化水系统设置有冷却塔，粒化水冷却之后再进行循环；环保型 INBA 的水系统分为粒化水和冷凝水两个系统，冷凝水系统主要用于吸收蒸汽、二氧化硫以及硫化氢。图拉法是高炉熔渣先经历机械破碎，接着进行水淬这一工艺过程的典型代表（如图 4 所示）。

    俄罗斯图拉法的水渣处理技术是由俄罗斯国立冶金工厂设计院研发出来的，并且在俄罗斯图拉厂级的高炉上首次得以运用。图拉法的炉渣处理工艺，其主要的过程包含了炉渣的粒化与冷却，还有水渣的脱水，以及水渣的输送与外运等这些方面，同时也涉及到冲渣水循环等环节。炉渣通过渣沟流嘴落到高速旋转的粒化轮上，接着被机械进行破碎和粒化。粒化后的炉渣颗粒在空气中会被水冷却和水淬。渣粒在呈抛物线运动的过程中，会撞击挡渣板从而被二次破碎。渣水混合物会落入脱水转鼓的下部，并且继续进行水淬冷却。使用圆筒形转鼓脱水器来对水渣进行脱水处理。转鼓的外壁是由不锈钢材料制成的滤网，其下部一直浸在热水槽内。转鼓的内沿沿着圆周方向均匀地设置了叶片式筛板，筛板会随着转鼓的旋转而将渣带上来，从而进行脱水。安装在转鼓内且镶有特殊耐磨材料的受料斗，能够自动完成脱水器内成品渣的收集工作，收集好的成品渣会经由受料斗卸料口下方的胶带运输机运出。在图 4 中，图拉法水渣处理工艺的示意图显示，脱水器下方的热水槽需要保持一定的水位，这样做是为了确保炉渣能够达到良好的冷却效果。水经溢流装置流入一个分为两格的循环水池，其中一格是沉渣池，另一格是清水池。循环水池底部有沉渣，这些沉渣通过提升装置或者渣浆泵被打到转鼓脱水器内进行脱水处理。在熔渣粒化、冷却的过程中，产生的蒸汽和有害气体的混合物被集气装置收集起来，然后通过烟囱向高空排放。明特克法炉渣处理工艺是首钢与北京明特克冶金炉技术有限公司共同研制和开发的，整套系统在 2002 年 7 月被投入运行到首钢 3 号高炉上。

    其工艺流程如下：高炉熔渣从渣沟沟头进入冲渣沟，高速水流由粒化箱喷射而出，将熔融炉渣击碎并急速冷却，形成水渣。从粒化池下来的渣水混合物落入明特法水渣池中。通过倾斜安装的搅笼机，随着搅笼机的转动，渣从水中被分离出来。图 5 为图拉法水渣处理工艺示意图。2.7 “HK”法中，“HK”法与图拉法均采用粒化轮机械破碎熔渣，不过脱水方式有所不同，“HK”法采用斗式提升机进行脱水。高炉熔渣粒化后，渣水一同落入粒化器下部的锥中，该锥处于一定水位的水淬池中。这样能实现二次水淬以及降温的目的。锥型水淬池底部侧面有出料口，此出料口与斗式提升机密封相连通，借助斗式提升机来完成渣水分离的操作。底虑法有以下特点：取消了过滤池下设置较深的热水池和阀门室，这样能使滤池的总深度降低；机械设备较少，在施工、操作以及维修方面都比较方便，系统的故障率低，维修和运行费用也低；循环水质良好，水渣的含水率低，质量较好；冲渣系统用水可以实现 100%循环使用，不存在外排污水的情况，有利于环保。它的最大弊端在于占地面积较为庞大，系统的投资金额也较大。拉萨法拉萨法具备诸多优点，比如会使用闭路循环水，占地面积相对较小，能够处理大量的渣，渣的运输较为方便，自动化的程度较高，管理起来也很便利。并且它采用硬质合金或橡胶衬里的耐磨泵，其使用寿命比较长，大概在 1.5 至 3 年之间。

    该法存在工艺复杂的情况，设备数量较多，渣泵以及输送渣浆的管道磨损较为严重，电耗较高，并且维修费用较大等缺点，所以在新建的大型高炉上已经不再被采用。巴法该法布置较为紧凑，占地面积相对较小，能够实现整个流程的机械化与自动化，产出的水渣质量较好；冲渣水实现闭路循环，水中悬浮物较少，对泵和管路的磨损也较小；不存在爆炸危险，安全程度较高，即便渣中含铁量高达 20%，该系统也能安全地进行炉渣的粒化；能够彻底解决烟尘、蒸汽对环境的污染问题，达到零排放的目标。由于该法是引进技术，所以投资费用较大。图拉法最显著的特点在于彻底解决了传统水淬渣易爆炸的安全问题，其安全性较高。生产实践显示，即便高炉渣中带铁高达 40%，依然能够实现安全生产。熔渣处理过程是在封闭状态下进行的，这使得环境保护效果良好。该方法循环水量少，动力能耗较低。同时，成品渣的含水率低且质量较好。从国内已经投产的几套图拉法装置来看，系统配套存在不完整的情况，并且循环水量呈现出逐步增加的态势。这使得脱水器的设备尺寸不得不加大，从而导致其设备重量轻的优势丧失了。所以需要对这些装置进行改进和完善。明特法是国内拥有自主知识产权的工艺方法。这种方法让高炉水渣处理实现了真正的全自动化。它工艺先进且实用，离开主体设备后渣能成为优质干渣，水也能变成干净水，无需沉淀就可直接循环使用。该设备占地面积小，投资少，现场布置灵活，既能在炉台边布置，也能远离炉台布置。其设备结构简单实用，部件牢固耐用，装机容量小，节能，维护和备件费用低，水渣生产成本低。并且它的脱水率高，水渣含水率不大于 15%。

   

    就目前来看，以上几种高炉渣处理工艺中，图拉法安全性能最高，在渣中带铁达 40%时仍能正常工作；明特克法具有国内自主知识产权，投资与占地面积相对较小；而因巴法投资费用最大，在技术上最为成熟，实际应用的高炉亦较多。我国钢铁工业高速发展，水资源短缺成为制约我国钢铁工业发展的因素，除了铁矿资源短缺外，高炉水渣处理技术也存在问题。目前高炉渣处理的几种方法，没有从根本上对粒化渣耗水的工艺特点进行改变。它们的区别只是冲渣使用的循环水量不一样，新水消耗量的差别也不大。炉渣的物理热基本上全部散失掉了，并且 SO2、H2S 等污染物的排放也没有减少。

    在钢铁生产流程里，炼铁工序所消耗的新水约占新水总耗量的三分之一，它是消耗新水最多的工序。在炼铁工序中，冲渣消耗的新水在本工序新水消耗总量中占比超过百分之五十。冲制 1 吨水渣会消耗 0.8 至 1.2 吨新水，循环用水量大概为 10 吨左右。对于水资源严重短缺的国家而言，这一情况尤为严重。此外，水冲渣的过程会导致热量损失。1400℃左右的高炉渣会带走物理热，其占炼铁能耗的 8%左右，这大约相当于 21kg 标煤（按 350kg/t（铁）计算）。循环水池中的水温约为 80℃，这导致水耗较高。在水淬渣过程中，会产生大量的 H2S 和 SOx，它们会随蒸汽排入大气，从而促进酸雨的形成，造成环境污染。同时，高炉渣中的显热未被回收。t 液态渣水淬时会散失约 1600 至 1800 MJ 的热量，因为得不到有效回收，这就相当于全国每年损失 400 万 t 标准煤（按回收率 60%计算）；同时，液态高炉渣的温度高达 1450 至 1500℃，余热品质极高，具有很大的利用价值；（4）需要进行干燥处理。高炉水渣的含水率在 10%以上。当把它作为水泥原料进行生产时，必须进行干燥处理，即便如此，也还是要消耗一定的能源。对于水渣系统来说，电耗是比较大的，并且系统维护的工作量也非常大。水冲渣系统的循环水中含有大量的微细颗粒，这些微细颗粒对水泵和阀门等部件的磨损以及堵塞情况非常严重。所以，使用一段时间后，会导致系统的水压下降，电耗增加，冲渣效果变差。而要清除水中的这些微粒，还需要大量的资金。

    由于高炉渣水法处理系统存在上述不足，所以研究对高炉渣的处理，对于钢铁企业的节能降耗以及实现循环经济有着重要意义。从国外文献所介绍的研究情况来看，要改变目前高炉渣水淬的粒化方式，就需要开发出一种全新的高炉渣干法粒化以及热能回收技术。20 世纪 80 年代起，日本、英国和澳大利亚等国开始探索高炉渣干法粒化处理技术。在冶金渣干法处理的基础理论和实验室设备方面进行了研究。采用的方案主要有两种，其一为风洞风淬法[3]，其二为转杯雾化器[4]。风洞风淬法是利用高压空气在风洞中把液态渣吹散、粒化并冷却。然而，这种方法仅在零星的报道中出现。转杯转碟法则主要借助机械力来破碎液态渣，接着用压缩空气或其他冷却介质使其固化。据报道，大多数的研究都在进行。