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精煉渣渣處理過程中的粉塵控制的工藝實踐

文檔作者：徐　韜，俞海明，梁　軍，姜新平文檔來源：新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠		點擊數：	更新時間： 2025年06月15日
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第３７ 卷第２ 期
２０１５ 年４ 月
甘　肅　冶　金
ＧＡＮＳＵ?。停牛裕粒蹋蹋眨遥牵?
Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１５
文章編號：１６７２-４４６１（２０１５）０２-００６０-０３
精煉渣渣處理過程中的粉塵控制的工藝實踐
徐　韜，俞海明，梁　軍，姜新平
（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，新疆　烏魯木齊?。福常埃埃玻玻?
摘　要：精煉渣是渣處理工藝過程中污染最為嚴重的冶金渣，本文簡述了寶鋼集團八鋼公司第二煉鋼廠在處理白
渣污染過程中采取的工藝措施和實踐結果。
關鍵詞：精煉渣；粉塵；干霧抑塵
中圖分類號：ＴＦ７６９　　　　　　文獻標識碼：Ａ
Practice of Dust Control Technology in the Process
of Refining Slag Treatment
ＸＵ Ｔａｏ，ＹＵ Ｈａｉ-ｍｉｎｇ，ＬＩＡＮＧ Ｊｕｎ，ＪＩＡＮＧ Ｘｉｎ-ｐｉｎｇ （Ｎｏ．２ Ｓｔｅｅｌ Ｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｂａｙｉ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｕｒｕｍｕｑｉ ８３００２２，Ｃｈｉｎａ）
Abstract： ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｅｒｉｏｕｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌａｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｓｌａｇ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｓ
ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｗｈｉｔｅ ｓｌａｇ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ
ｐｌａｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， ＢａｏＳｔｅｅｌ．
Key Words： ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ；ｄｕｓｔ；ｄｒｙ ｆｏｇ ｄｕｓｔ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ
1　引言
能在大氣中飛揚的粉塵主要是直徑１５０ μｍ 以
下的微小顆粒，其中７５ μｍ 以下的粉塵可長期懸浮
在密閉空間內，造成作業環境污染；２０ μｍ 以下的粉
塵懸浮在空中，隨風可飄浮幾百米甚至幾百公里，污
染大氣環境；尤其是直徑１０ μｍ 以下的粉塵顆粒，
屬于可吸人粉塵，是造成矽肺病的根源。同時渣塵
排放還造成原料的損失。所以粉塵治理的重點是抑
制直徑１５０ μｍ 以下的粉塵，特別是危害最大的直
徑１０ μｍ 以下無組織排放的可吸入粉塵顆粒。
鋼渣處理過程中的每個環節都能夠產生不同程
度的粉塵污染，尤其以精煉爐白渣和脫硫渣為甚，這
些產生的粉塵是影響渣處理環境的一個重要的危害
因素。其中精煉爐白渣在相變過程中產生的白渣具
有粒度細小，比重較輕，容易隨風飄散，鋼渣的粉塵
的產生，其隨機性很強，即屬于無組織排放的范圍，
現有除塵抑塵技術，對無組織排放污染１０ μｍ 以下
可吸入性粉塵（ＰＭ１０）的治理無根本治理辦法，對
于環境的危害極為嚴重。
寶鋼集團寶鋼公司第二煉鋼廠（以下簡稱該
廠），擁有一條日產鋼達到１０ ０００ ｔ 的板坯生產線，
每日的白渣產生量為９０～１５０ ｔ，白渣的處理現場硬
件設施較差，造成精煉爐白渣在處理過程中的污染
現象嚴重。為了解決這一難題，該廠先后采用了分
段式處理和干霧抑塵技術進行處理，抑塵效果明顯，
在此淺述，供業界的同行參考。
2　精煉渣的處理工藝現狀
該廠擁有２ 座公稱容量為１２０ ｔ 的ＬＦ 精煉爐，
冶煉的鋼種以鋁鎮靜鋼和硅鋁鎮靜鋼為主，產生的
典型的白渣成分如表１ 所示。
表１　精煉爐白渣的成分范圍
ＳｉＯ２ Ａｌ２Ｏ３ ＣａＯ ＭｇＯ
５．５３～１０．３４ １９～３１ ５５～６１ ４～８ 　　精煉渣的處理過程為：ＬＦ 精煉爐冶煉以造白渣
為主，鋼水精煉結束以后鋼水上連鑄機澆鑄，鋼水澆
鑄結束以后，剩余的鋼渣與鑄余鋼水倒入渣罐，待渣
罐內裝滿鑄余鋼水和鑄余白渣凝固以后，渣罐拉運
到渣跨翻罐，翻出渣罐的渣體，由炮頭車擊打解體，
解體后的殘鋼拉運到渣鋼氧割加工點，剩余的鋼渣
裝入空渣罐，拉運到白渣的深加工利用點加以利用。
以上的這種工藝模式，存在著以下的缺陷：
⑴由于精煉渣中ＣａＯ 含量高，堿度高，其礦物
組成主要是Ｃ３ Ｓ（硅酸三鈣）、Ｃ２ Ｓ（硅酸二鈣）、ＲＯ
相（二價金屬氧化物固熔體）。其中Ｃ３ Ｓ、Ｃ２ Ｓ 為活
性礦物，具有水硬膠凝性，這些組分在一定條件具有
不穩定性，鋼渣在緩冷時，Ｃ３ Ｓ 會在１ ２５０～１ １００ ℃
時緩慢分解為Ｃ２ Ｓ 和游離氧化鈣，Ｃ３ Ｓ 在６７５ ℃時
β-Ｃ２Ｓ 要相變為γ-Ｃ２ Ｓ，并且發生體積膨脹，膨脹率
達１０％，所以精煉白渣在溫度下降以后，白渣體檢
膨脹造成現場有大量的小于５ μｍ 的細小的白渣粉
末，不僅污染現場，嚴重的是裝車和拉運過程，卸車
過程中間，粉末漫天飛舞，對于作業環境和周邊的區
域形成的粉塵污染嚴重，是渣場的主要污染源之一。
⑵殘鋼上面粘附有白渣塊，在殘鋼的進一步的
加工冷卻后，這些白渣粉化，在加工區域沉積，如前
面所述，相變引起的粉化現象嚴重，粉化后的顆粒細
小，并且白渣的成分之間游離的氧化鈣含量較高，白
渣的成分與水泥熟料的成分高度一致，對于白渣的
噴水加濕，一是引起白渣的水化反應造成的結塊，二
是加濕以后，只能夠加濕表面，表面一層形成的水化
反應物阻止了水的進一步滲透，并且打水以后的白
渣的倒運和加工性能惡化，影響了其的后續利用
工藝。
3　白渣粉化量的控制
該廠白渣的污染在兩個點的污染現象嚴重的情
況，在２０１２ 年引起了各單位高度重視，但是在經過
與內地兄弟廠家的交流學習后發現，白渣的污染治
理目前還沒有一種有效的工藝方法。為此該廠決定
自主公關，尋求解決的方法。
該廠的研究人員在研究了白渣的凝固特點后發
現，精煉廢渣渣系屬ＣａＯ-Ａ１２ Ｏ３-ＳｉＯ２三元渣系，凝固
過程中精煉渣的物相析出過程的相變及對應液固相
反應如圖１ 和表２、表３ 所示［１-４］ 。
表２　精煉爐廢渣的成分
成分ＣａＯ ＳｉＯ２ Ａｌ２Ｏ３ ＭｇＯ ＦｅＯ ＣａＦ２ Ｓ
ＷＢ ／％ ５８．１ １３．７ １８．７８ ５．４ ０．７６ １．４ ０．５１ 表３　精煉廢渣物相析出過程變化及對應析出反應
液相組
成點
物相組
成點
析出反應物相
Ｏ→Ｏ１ Ｐ Ｌ＝ＣａＯ ＣａＯ
Ｏ１→ｈ Ｐ→Ｐ１ Ｌ＝ＣａＯ＋Ｃ３ Ｓ ＣａＯ，Ｃ３Ｓ
ｈ Ｐ１ →Ｐ２ Ｌ＋ＣａＯ＝Ｃ３Ａ＋Ｃ３Ｓ ＣａＯ，Ｃ３ Ａ，Ｃ３Ｓ
ｈ→Ｋ Ｐ２ →Ｐ３ Ｌ＝Ｃ３ Ａ＋Ｃ３ Ｓ Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｓ
Ｋ Ｐ３ →Ｏ Ｌ＋Ｃ３ Ｓ＝Ｃ３ Ａ＋Ｃ２Ｓ Ｃ３ Ｓ，Ｃ３Ａ，Ｃ２Ｓ
　　按照相圖分析，廢渣析出的物相有３ 種，分別是
Ｃ３ Ｓ、Ｃ３Ａ 和Ｃ２ Ｓ，３ 種物相的含量按重心規則如表４
所示。
圖１　精煉廢渣物相析出過程相變化
表４　精煉爐廢渣的主要物相成分
物相Ｃ２Ｓ Ｃ３ Ｓ Ｃ３ Ａ
ＷＢ／％ ８．５６ ４２．５５ ４８．８９ 　　從表４ 可知，精煉廢渣的析出物相中，Ｃ３Ｓ 與Ｃ３
Ａ 質量分數之和超過９０％，Ｃ２ Ｓ 的質量分數很小，加
上Ｃ２ Ｓ 的相平衡溫度很高，故Ｃ２ Ｓ 難以大量存在。
實際過程中，如果熔渣冷卻速率很快，析出產物難免
存在Ｃ１２Ａ７和ＣａＯ（Ｃ１２ Ａ７ 和ＣａＯ 是Ｃ３ Ｓ-Ｃ２ Ｓ-Ｃ３ Ａ 分
三角形的鄰近物相），故結晶產物主要有Ｃ３ Ｓ，Ｃ３ Ａ，
Ｃ１２Ａ７和ＣａＯ，精煉廢渣的ＳＥＭ／ＥＤＳ 分析的結果也
證明了這一點。
所以白渣的抑塵處理，一是根據其相變的特點，
在其從液態向固態結晶的過程中，促使其向不容易
粉化的物相轉變，是能夠減少粉化量的。所以我們
采用了以下的工藝方法，來解決精煉爐白渣的粉化
量的難題。
其工藝的步驟為：
⑴在存放精煉渣鑄余罐的罐架旁安裝噴水裝
置，噴頭沒有特殊的要求。
⑵精煉鑄余白渣吊放在鑄余罐架上通過噴水裝
置進行噴水降溫。
⑶打水時間３～４．５ ｈ，打水的量先小后大，然后
再次減少，要保持噴水作業的連續性，噴水量為：０．
０９ 噸水／每噸鑄余，保持４５ ～６０ ｍｉｎ；０．３５ ～０．４ 噸
水／每噸鑄余，保持１２０ ｍｉｎ；０．０５ 噸水／保持６０ ｍｉｎ。
⑷罐體表面蒸汽濃度以能夠看清渣罐表面為
準，然后翻罐。
⑸翻罐以后，使用紅外線測溫槍對于傾翻出的
鑄余渣體進行測溫，溫度低于２５０ ℃的，使用炮頭車
進行擊打渣體進行破渣，高于此溫度的，繼續自然冷
卻到２５０ ℃以下，再進行破渣作業。
⑹破渣以后，挑選出鑄余中間的鋼鐵料，剩余的
鋼渣在熱態下直接使用罐車拉運到熱悶渣渣場進行
處理。
第２ 期　　　 　　　　　　　徐　韜，等：精煉渣渣處理過程中的粉塵控制的工藝實踐　　　 ６１
以上的這種作業方式，促使了精煉爐白渣凝固
過程中的選分結晶，渣中高熔點的方鎂石晶相增加，
生成鋁酸鈣的量在最后生成，能夠有效的減少Ｃ２ Ｓ
的產生量。采用以上的工藝以后，白渣中間的塊渣
的量增加了。同時由于鋼渣的導熱性較差，表面溫
度為２５０ ℃的渣塊，內部的渣溫在７５０ ℃左右，鋼渣
的相變引起的粉化量減少［５］ 。
在采用以上的措施以后，翻罐區的污染得到了
控制，但是在氧割區的白渣粉末的污染，沒有好的方
法處理。
我們在研究了漂浮在空氣中的粉末特征以后，
發現粉末的粒度在１ ｍｍ 左右，參考煤礦企業的干
霧抑塵技術，我們在１１０ ｔ 配料間采用了一臺射霧器
進行射霧抑塵，射霧器能夠在１８０°的范圍內旋轉，
其采用的濕法降塵的原理圖如圖２ 所示，即ａ→ｂ→
ｃ→ｄ→ｅ。
圖２　濕法除塵基本原理和過程
　　射霧器是最近幾年來發展的抑塵設備，其原理
是采用專用的霧化水噴嘴，將水霧化以后，采用風機
將霧化水吹出一定的距離，在風機的鼓風作用下，霧
化水噴到粉塵產生的原發點區域，進行噴霧抑塵，其
實體示意圖如圖３ 所示。
圖３　射霧器示意圖
　　在采用射霧器以后，氧割間裝車過程中白渣的
粉塵污染得到了消除。
4　結語
白渣屬于一種粉化污染嚴重的冶金渣，精煉爐
白渣的粉塵控制措施有效的一種工藝為：
⑴控制白渣結晶過程中的相變，即鑄余鋼渣在
渣罐內裝滿以后，立刻進行強制性的噴水強冷，能夠
減少硅酸二鈣的產生量，在熱態下的熱剝解體，然后
再在熱態下裝罐拉運，能夠控制白渣的粉化量，減少
對于環境污染的程度。
⑵采用射霧器進行鏟運和裝車過程中的抑塵，
效果明顯，如果能夠采用干霧持續抑塵，白渣的污染
就會能夠得到有效的控制。
參考文獻：
［１］　唐明述，袁美棲， 韓蘇芬，等．鋼渣中ＭｇＯ， ＦｅＯ， ＭｎＯ
的結晶狀態與鋼渣的體積穩定性［Ｊ］．硅酸鹽學報， １９７９，７ （
１）．
［２］　何環宇，倪紅衛，曾　靜．ＬＦ 爐精煉廢渣渣相組成及
形成機理研究［Ｊ］．武漢科技大學學報， ２００８，３１．
［３］　俞海明．轉爐鋼水的爐外精煉技術（第一版）［Ｍ］．北
京：冶金工業出版社，２０１１：２４８-２５１．
［４］　侯貴華， 王占紅， 朱　祥．鋼渣的難磨相組成及其膠凝
性的研究［Ｊ］．鹽城工學院學報（自然科學版）， ２０１０，２３
（１）：１-５．
［５］　趙　沛，成國光．爐外精煉及鐵水預處理實用技術手冊
［Ｍ］．北京：冶金工業出版社，２００４．
收稿日期：２０１４-１０-１３
作者簡介：徐　韜（１９７５-），男，大專學歷。研究方向：煉鋼工藝和安
全管理。

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