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[摘 要] 本文重点介绍了气淬钢渣处理工艺，通过对目前钢铁企业采用的钢渣处理工艺进行比较，说明气淬法和闷渣法联合应用才能达到保护环境、能源利用和产品质量三方的共赢。
[关键词] 钢渣气淬 节能减排 钢渣显热 联合应用
1前言
钢渣是炼钢过程中产生的副产品，液态钢渣的处理方法主要有：冷弃法、热泼法、盘泼水冷法、钢渣水淬法、闷渣法等，这些工艺都是利用空气和水将熔融态的钢渣冷却、凝固并粒化。这样钢渣的热能量全部释放到空气里面，无法回收，即污染了环境又造成了能源浪费。那么如何利用钢渣显热成为值得探讨的问题。
2钢渣热能利用的必要性
钢渣热能利用的必要性主要体现在既节能减排，在减少能源浪费的同时，在环境保护等方面有着重大综合效益，高品质、高效的回收转炉熔渣显热也将成为钢铁企业降低综合能耗的重要手段，给企业带来巨大经济效益的同时，实现低碳经济。
2.1 环保方面
作为全世界共同面对的问题，温室效应严重威胁着人类的生存，二氧化碳的过度排放是产生温室效应的罪魁祸首，低碳经济在世界发展中成为共同关注的话题，2009年联合国在哥本哈根召开世界气候大会，来自192个国家首脑和环境部长讨论如何应对气候变化和温室气体，节能减排在能源发展中具有重大的战略意义，2012年国内钢产量约为7.27亿吨，要产生约13亿吨二氧化碳，全球约4﹪-5﹪的二氧化碳来自钢铁业，减少传统燃料式能源利用新型环保能源将成为未来钢铁业能源发展的方向，工业锅炉每燃烧一吨煤就产生二氧化碳2.7吨，如果将熔融钢渣回收的余热代替燃煤所产生的热量，就会减少燃煤所产生的二氧化碳，同时也减少炼钢过程中二氧化碳的产生。熔融钢渣能源的合理利用再发展低碳经济的同时，也减少对不可再生资源的肆意开采，环保意义重大。
2.2 节能方面
国家大力提倡循环经济，建资源节约型、清洁型企业，熔渣热能是典型的清洁节约型能源。据测算，如果将2012年全国钢渣热能100﹪回收用于发电，可发电571亿千瓦时，接近全国年发电总量的1/80，相当于4个葛洲坝水电站发电量，相当于28个中等火力发电站的发电量，既减少钢铁企业外购电量，又节约能源，同时大大降低企业成本。熔渣余热除用于发电外，还可以用于余热锅炉的供热、供水、供气等领域，真正实现清洁能源的循环利用。
3气淬钢渣处理工艺介绍
转炉出渣后，将液态渣倒入风淬用渣罐中，渣罐被固定到倾翻机构上锁紧并倾翻，液态钢渣流入下面的中间渣槽，通过中间渣槽的溜嘴进入钢渣气淬粒化室形成一定断面的渣流，与此同时，来自高压氮气管道的高压低温氮气从中间渣槽的溜嘴下方的氮气喷嘴喷出，将1400℃液态渣流击碎并冷却为800～1000℃高温粒化渣，高温粒化渣经过钢渣气淬粒化室内的斜挡墙落入篦冷输送机，篦冷输送机下面分为四个风箱，每个风箱与一台氮气风机相连。钢渣经过氮气吹送到星型卸料阀内，既交换了热量又完成了输送过程。输送氮气在粒化室内被加热到1000℃左右。淬裂后的高温钢渣首先被输送到中间储仓贮存，同时产生的高温烟气经热风管道进入锅炉，经过对流管束和三级省煤器，将烟气冷却到150℃左右，进入除尘器除尘后循环利用。进入流化床锅炉的高温物料在上层床可冷却至400℃左右，然后溢流到下层床进行流化换热，进一步将物料冷却至150℃。冷却后的粒化钢渣，经过密封阀门，卸到大倾角皮带机上，经过大倾角皮带机提升到排渣储藏内，以备接下来进行选渣再处理。
粒化风洞的高温废气、流化氮气、粒化钢渣都与流化床锅炉内进行了热交换，产生饱和蒸汽，送入管网用于发电。
4目前高温液态钢渣处理工艺的比较
目前国内外钢渣资源化处理工艺由于炼钢设备、工艺、造渣制度、钢渣物化性能的多样性及其利用上的多种途径呈现多样化，有弃渣法、热闷法、热泼法、盘泼法、水淬法、气淬法、滚筒法、粒化轮法等。这些工艺都有各自的优缺点。
4.1弃渣法钢渣处理
弃渣法把钢渣倒入渣罐（盘），经缓冷后直接用火车运至渣场弃倒。这种方法是有钢铁工业以来就采用的方法，中国多数钢厂仍沿用此种工艺。它的缺点是：工艺投资大，占地广，设备多，废渣不易综合利用，金属也不能及时回收，此工艺逐渐在淘汰。
4.2热闷法钢渣处理
热闷法利用高温液态渣的显热洒水产生物理力学作用和游离氧化钙的水解作用使渣碎化，热闷法工艺简单，适于处理高碱度钢渣、钢渣活性较高、安定性较好，并能处理固态渣，但粒度不均匀、后续破碎加工量大、处理周期长。
4.3热泼法钢渣处理
热泼法是国内外应用比较多的方法。在炉渣温度高于可碎温度时（一般平炉渣为1000℃），以有限制的水向炉渣喷洒，使渣产生的温度应力大于渣本身的极限应力，使渣产生裂纹，裂纹相交，渣破裂成块，冷却水继续沿裂纹渗入，使渣进一步破裂，同时也加速了游离态氧化钙的水化，使渣向更小块破裂。反复热泼，积渣到一定厚度，再铲运进一步处理。热泼法具有排渣速度快、安全可靠等优点，但需大量装载机械、设备损耗大，后序破碎加工量大，产生的粉尘量相对也大。
4.4盘泼法钢渣处理
盘泼法将熔融渣用渣罐运至处理跨渣盘旁，用吊车将罐中的渣均匀倾倒在渣盘中，渣层厚度一般为50～150mm，先静置空冷，后喷水冷却，为一次冷却，待钢渣表面温度降为500℃左右时，用吊车启动渣盘将钢渣倾翻到排渣车上，送至二冷却站，向车上喷水冷却，使渣温降至90～200℃时将钢渣倒人冷却水池，进行第三次冷却，水浴冷却至60～70℃后由门型抓斗起重机把钢渣从水池中抓出装入贮料仓，经皮带机运往粒铁回收车问进行磁选、破碎和筛分。此法主要优点是能快速处理熔渣，占地少，安全可靠，劳动条件好。但渣盘易变形、工艺复杂、运行和投资费用大且蒸汽量比较大。
4.5水淬法钢渣处理 水淬法是在高温液态渣在流出、下降过程中被压力水分割、击碎，再加上高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，同时进行了热交换，使熔渣在水幕中粒化水淬法工艺流程简单，设备少，占地少，投资省，排渣速度快。产品粒度小，便于综合利用。其缺点是当冲渣水的压力和水量如控制不当或供水系统发生故障时会发生爆炸，影响人身和生产的安全；熔渣粘度大时会影响水淬的顺利进行，降低了水淬率以及还需对外排冲（泡）渣水进行处理等。
4.6气淬法钢渣处理
气淬法是在出渣后，液态钢渣通过中间渣槽进入钢渣气淬粒化室形成一定断面的渣流，与此同时被高压氮气击碎并冷却，淬裂后的高温钢渣和氮气进入流化床锅炉进行热交换，产生饱和蒸汽，送入管网用于发电。其优点是安全高效，单质铁回收方便，占地面积较小。处理环境好、余热利用效率高、产品质量好，但只能处理液态渣。
滚筒法高温液态钢渣在高速旋转的滚筒内，以水作冷却介质，急冷固化、破碎。此方法的优点排渣快、占地面积较小，污染小，渣粒性能稳定；缺点是钢渣粒度大、不均匀、活性差、设备较复杂、故障率高、设备投资大且只能处理液态渣。
4.7粒化轮法钢渣处理
粒化轮法将液态钢渣落到高速旋转的粒化轮上，使熔渣破碎渣化，喷水冷却。优点是排渣快；缺点是设备磨损大、寿命短、处理量大则水量小时易发生爆炸、处理率低、粒度不均匀且只能处理液态渣。
4.8几种处理工艺的分析比较
从液态钢渣流动性的角度考虑，水淬法、气淬法、滚筒法和粒化轮法只能处理流动性好的钢渣，弃渣法、热闷法热泼法和盘泼法可以处理流动性差的渣；从节能和环境保护角度考虑，气淬法、滚筒法可行；从处理后钢渣粒度的均匀程度考虑，气淬法得到的钢渣粒度最小而且均匀；从处理后钢渣的安定性和活性考虑，气淬法和热闷法较好；因此，处理流动性好的钢渣的最佳工艺是气淬法，处理流动性差的钢渣的最佳工艺是热闷法。
5结束语
综观目前各钢铁企业应用的钢渣处理技术，笔者认为气淬法和闷渣法联合应用是非常稳妥的最佳选择，气淬法处理流动性较好的液态钢渣，钢渣处理后的钢渣粒度适宜、活性大、安定性好且整个工艺流程在相对密闭的系统中完成，既回收了热量，又让烟尘有序可控地得到收集和处理，其余流动性较差的液态钢渣和固态渣采用闷渣法处理，处理后的钢渣活性大、安定性好，而且还解决了钢铁企业钢渣显热的利用问题。
[关键词] 钢渣气淬 节能减排 钢渣显热 联合应用
1前言
钢渣是炼钢过程中产生的副产品，液态钢渣的处理方法主要有：冷弃法、热泼法、盘泼水冷法、钢渣水淬法、闷渣法等，这些工艺都是利用空气和水将熔融态的钢渣冷却、凝固并粒化。这样钢渣的热能量全部释放到空气里面，无法回收，即污染了环境又造成了能源浪费。那么如何利用钢渣显热成为值得探讨的问题。
2钢渣热能利用的必要性
钢渣热能利用的必要性主要体现在既节能减排，在减少能源浪费的同时，在环境保护等方面有着重大综合效益，高品质、高效的回收转炉熔渣显热也将成为钢铁企业降低综合能耗的重要手段，给企业带来巨大经济效益的同时，实现低碳经济。
2.1 环保方面
作为全世界共同面对的问题，温室效应严重威胁着人类的生存，二氧化碳的过度排放是产生温室效应的罪魁祸首，低碳经济在世界发展中成为共同关注的话题，2009年联合国在哥本哈根召开世界气候大会，来自192个国家首脑和环境部长讨论如何应对气候变化和温室气体，节能减排在能源发展中具有重大的战略意义，2012年国内钢产量约为7.27亿吨，要产生约13亿吨二氧化碳，全球约4﹪-5﹪的二氧化碳来自钢铁业，减少传统燃料式能源利用新型环保能源将成为未来钢铁业能源发展的方向，工业锅炉每燃烧一吨煤就产生二氧化碳2.7吨，如果将熔融钢渣回收的余热代替燃煤所产生的热量，就会减少燃煤所产生的二氧化碳，同时也减少炼钢过程中二氧化碳的产生。熔融钢渣能源的合理利用再发展低碳经济的同时，也减少对不可再生资源的肆意开采，环保意义重大。
2.2 节能方面
国家大力提倡循环经济，建资源节约型、清洁型企业，熔渣热能是典型的清洁节约型能源。据测算，如果将2012年全国钢渣热能100﹪回收用于发电，可发电571亿千瓦时，接近全国年发电总量的1/80，相当于4个葛洲坝水电站发电量，相当于28个中等火力发电站的发电量，既减少钢铁企业外购电量，又节约能源，同时大大降低企业成本。熔渣余热除用于发电外，还可以用于余热锅炉的供热、供水、供气等领域，真正实现清洁能源的循环利用。
3气淬钢渣处理工艺介绍
转炉出渣后，将液态渣倒入风淬用渣罐中，渣罐被固定到倾翻机构上锁紧并倾翻，液态钢渣流入下面的中间渣槽，通过中间渣槽的溜嘴进入钢渣气淬粒化室形成一定断面的渣流，与此同时，来自高压氮气管道的高压低温氮气从中间渣槽的溜嘴下方的氮气喷嘴喷出，将1400℃液态渣流击碎并冷却为800～1000℃高温粒化渣，高温粒化渣经过钢渣气淬粒化室内的斜挡墙落入篦冷输送机，篦冷输送机下面分为四个风箱，每个风箱与一台氮气风机相连。钢渣经过氮气吹送到星型卸料阀内，既交换了热量又完成了输送过程。输送氮气在粒化室内被加热到1000℃左右。淬裂后的高温钢渣首先被输送到中间储仓贮存，同时产生的高温烟气经热风管道进入锅炉，经过对流管束和三级省煤器，将烟气冷却到150℃左右，进入除尘器除尘后循环利用。进入流化床锅炉的高温物料在上层床可冷却至400℃左右，然后溢流到下层床进行流化换热，进一步将物料冷却至150℃。冷却后的粒化钢渣，经过密封阀门，卸到大倾角皮带机上，经过大倾角皮带机提升到排渣储藏内，以备接下来进行选渣再处理。
粒化风洞的高温废气、流化氮气、粒化钢渣都与流化床锅炉内进行了热交换，产生饱和蒸汽，送入管网用于发电。
4目前高温液态钢渣处理工艺的比较
目前国内外钢渣资源化处理工艺由于炼钢设备、工艺、造渣制度、钢渣物化性能的多样性及其利用上的多种途径呈现多样化，有弃渣法、热闷法、热泼法、盘泼法、水淬法、气淬法、滚筒法、粒化轮法等。这些工艺都有各自的优缺点。
4.1弃渣法钢渣处理
弃渣法把钢渣倒入渣罐（盘），经缓冷后直接用火车运至渣场弃倒。这种方法是有钢铁工业以来就采用的方法，中国多数钢厂仍沿用此种工艺。它的缺点是：工艺投资大，占地广，设备多，废渣不易综合利用，金属也不能及时回收，此工艺逐渐在淘汰。
4.2热闷法钢渣处理
热闷法利用高温液态渣的显热洒水产生物理力学作用和游离氧化钙的水解作用使渣碎化，热闷法工艺简单，适于处理高碱度钢渣、钢渣活性较高、安定性较好，并能处理固态渣，但粒度不均匀、后续破碎加工量大、处理周期长。
4.3热泼法钢渣处理
热泼法是国内外应用比较多的方法。在炉渣温度高于可碎温度时（一般平炉渣为1000℃），以有限制的水向炉渣喷洒，使渣产生的温度应力大于渣本身的极限应力，使渣产生裂纹，裂纹相交，渣破裂成块，冷却水继续沿裂纹渗入，使渣进一步破裂，同时也加速了游离态氧化钙的水化，使渣向更小块破裂。反复热泼，积渣到一定厚度，再铲运进一步处理。热泼法具有排渣速度快、安全可靠等优点，但需大量装载机械、设备损耗大，后序破碎加工量大，产生的粉尘量相对也大。
4.4盘泼法钢渣处理
盘泼法将熔融渣用渣罐运至处理跨渣盘旁，用吊车将罐中的渣均匀倾倒在渣盘中，渣层厚度一般为50～150mm，先静置空冷，后喷水冷却，为一次冷却，待钢渣表面温度降为500℃左右时，用吊车启动渣盘将钢渣倾翻到排渣车上，送至二冷却站，向车上喷水冷却，使渣温降至90～200℃时将钢渣倒人冷却水池，进行第三次冷却，水浴冷却至60～70℃后由门型抓斗起重机把钢渣从水池中抓出装入贮料仓，经皮带机运往粒铁回收车问进行磁选、破碎和筛分。此法主要优点是能快速处理熔渣，占地少，安全可靠，劳动条件好。但渣盘易变形、工艺复杂、运行和投资费用大且蒸汽量比较大。
4.5水淬法钢渣处理 水淬法是在高温液态渣在流出、下降过程中被压力水分割、击碎，再加上高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，同时进行了热交换，使熔渣在水幕中粒化水淬法工艺流程简单，设备少，占地少，投资省，排渣速度快。产品粒度小，便于综合利用。其缺点是当冲渣水的压力和水量如控制不当或供水系统发生故障时会发生爆炸，影响人身和生产的安全；熔渣粘度大时会影响水淬的顺利进行，降低了水淬率以及还需对外排冲（泡）渣水进行处理等。
4.6气淬法钢渣处理
气淬法是在出渣后，液态钢渣通过中间渣槽进入钢渣气淬粒化室形成一定断面的渣流，与此同时被高压氮气击碎并冷却，淬裂后的高温钢渣和氮气进入流化床锅炉进行热交换，产生饱和蒸汽，送入管网用于发电。其优点是安全高效，单质铁回收方便，占地面积较小。处理环境好、余热利用效率高、产品质量好，但只能处理液态渣。
滚筒法高温液态钢渣在高速旋转的滚筒内，以水作冷却介质，急冷固化、破碎。此方法的优点排渣快、占地面积较小，污染小，渣粒性能稳定；缺点是钢渣粒度大、不均匀、活性差、设备较复杂、故障率高、设备投资大且只能处理液态渣。
4.7粒化轮法钢渣处理
粒化轮法将液态钢渣落到高速旋转的粒化轮上，使熔渣破碎渣化，喷水冷却。优点是排渣快；缺点是设备磨损大、寿命短、处理量大则水量小时易发生爆炸、处理率低、粒度不均匀且只能处理液态渣。
4.8几种处理工艺的分析比较
从液态钢渣流动性的角度考虑，水淬法、气淬法、滚筒法和粒化轮法只能处理流动性好的钢渣，弃渣法、热闷法热泼法和盘泼法可以处理流动性差的渣；从节能和环境保护角度考虑，气淬法、滚筒法可行；从处理后钢渣粒度的均匀程度考虑，气淬法得到的钢渣粒度最小而且均匀；从处理后钢渣的安定性和活性考虑，气淬法和热闷法较好；因此，处理流动性好的钢渣的最佳工艺是气淬法，处理流动性差的钢渣的最佳工艺是热闷法。
5结束语
综观目前各钢铁企业应用的钢渣处理技术，笔者认为气淬法和闷渣法联合应用是非常稳妥的最佳选择，气淬法处理流动性较好的液态钢渣，钢渣处理后的钢渣粒度适宜、活性大、安定性好且整个工艺流程在相对密闭的系统中完成，既回收了热量，又让烟尘有序可控地得到收集和处理，其余流动性较差的液态钢渣和固态渣采用闷渣法处理，处理后的钢渣活性大、安定性好，而且还解决了钢铁企业钢渣显热的利用问题。