黃樹森  吳特

沈陽隆基電磁科技股份有限公司

摘要：在鋼鐵行業綠色低碳轉型與循環經濟發展的背景下，鋼渣資源化高效利用成為行業發展核心方向。本文以鋼渣二次處理生產線流程優化為研究重點，對比分析熱潑燜渣、池式熱燜、有壓熱燜三種主流鋼渣一次預處理工藝的技術特征與出料特性，探究不同燜渣工藝的粒度分布對二次處理流程的影響規律，針對性設計適配坑燜/池燜、有壓熱燜工藝的鋼渣二次處理優化路線，明確各路線核心工序、操作要點及設備配置，同時對比新工藝與現有工藝的產品指標優勢。研究結果可為鋼鐵企業鋼渣高品位磁性物料提取提供工藝選型、流程配置的量化依據，有效提升鋼渣鐵資源回收利用率與尾渣高值化利用水平，助力鋼鐵行業固廢資源化發展與“雙碳”戰略落地。

關鍵詞：鋼渣；燜渣工藝；粒度分布；二次處理；磁性物料提取

在我國“雙碳”戰略深入推進、循環經濟體系加速構建的背景下，工業固體廢棄物減量化、無害化、高值化利用已成為鋼鐵行業綠色低碳轉型的核心約束與發展導向。國家先后出臺《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》《“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用指導意見》《關于加快推動工業資源綜合利用的實施方案》等一系列政策文件，明確提出到2025年大宗工業固廢綜合利用率達到57% 的剛性目標，將鋼渣列為冶煉渣資源化利用的重點品類，鼓勵推廣穩定化預處理、高效分離與建材化等高值化利用技術，強化產生、貯存、利用、處置全鏈條環境監管，推動鋼渣由“末端處置”向“資源循環”轉變。我國作為全球最大鋼鐵生產國，粗鋼產量連續多年位居世界首位，鋼渣作為煉鋼環節最主要的大宗固廢，年產生量已突破1.2億噸，累計堆存量超15億噸，占用大量土地資源并存在環境安全隱患；盡管行業整體固廢綜合利用率接近99%，但鋼渣尾渣有效利用率僅30%—40%，游離氧化鈣（f-CaO）消解不徹底、安定性差、處理工藝適配性不足等共性問題突出，嚴重制約后續規?；?。悶渣作為鋼渣穩定化預處理的關鍵環節，直接決定鋼渣粒度與二次處理生產線的整體配置，不同悶渣工藝在對應鋼渣二次處理效率、能耗、投資成本與產品適用性上差異顯著，因此開展悶渣方式對比與鋼渣二次生產線流程優選研究，對提升鋼渣資源化利用率、降低企業環保成本、支撐鋼鐵行業綠色高質量發展具有重要工程價值與現實意義。

1  引言

我國鋼鐵工業固廢資源化利用已進入技術迭代加速、政策約束趨嚴、市場需求升級的新階段。當前國內鋼渣年產生量穩定在1.2億噸以上，累計堆存量突破15億噸，每生產1噸粗鋼約伴隨0.10~0.15噸鋼渣產生，轉爐鋼渣占比超75%。在處理技術路線上，池式熱悶、有壓熱悶、坑式悶渣、風淬、滾筒法等多元工藝并存。盡管鋼渣處理技術持續進步，行業仍面臨預處理與二次處理脫節、工藝匹配性不足、資源化效率偏低的共性瓶頸。

現有二次處理產線多以破碎、篩分、磁選為核心流程，但因燜渣效率不同，普遍存在粒度不均、含水率波動大，經過二次生產線處理后存在渣鐵解離不充分等問題，直接導致后續環節堵料頻繁、磁選回收率低。從利用水平看，我國鋼渣綜合利用率約30%~45%，遠低于歐美、日本90%以上的水平，尾渣高值化利用受限；區域上河北、江蘇、山東、遼寧等主產區鋼渣產出量占全國近50%，但處理能力結構性失衡，中小鋼廠仍存在簡易處置、資源浪費等現象。同時，行業缺乏悶渣方式—產線流程—產品定位一體化選型規范，企業多依賴經驗設計，難以實現效率、成本、環保協同最優，與“雙碳”目標及大宗固廢綜合利用要求存在明顯差距。

開展不同悶渣方式對鋼渣二次處理生產線流程的選擇研究，具有重要的理論價值與工程現實意義。理論層面，可系統揭示悶渣工藝對鋼渣物理性狀、解離特性、安定性的作用機制，明確不同悶渣方式與后續破碎、分選、粉磨流程的匹配規律，完善鋼渣“穩定化預處理—資源化二次處理”全鏈條理論體系，填補工藝一體化優選的研究空白。工程層面，能夠為新建及改造項目提供工藝選型、流程配置、參數優化的量化依據，解決粒度適配差、流程冗余、能耗高、運行不穩等痛點，提升產線作業率與產品合格率。環保層面，可顯著提高鋼渣利用率與鐵元素回收率，減少堆存占地與環境風險，降低碳排放與污染物排放，助力鋼鐵行業綠色低碳轉型。經濟層面，有助于降低綜合處理成本、提升尾渣高值化利用水平，將固廢包袱轉化為資源資產，提升企業經濟效益與市場競爭力。本研究可為鋼鐵行業固廢資源化高效利用提供技術支撐與實踐參考，服務國家循環經濟與雙碳戰略落地。

2  主流鋼渣悶渣工藝技術原理與特點對比

悶渣作為鋼渣實現游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）消解、安定化改性、渣鐵初步解離的核心預處理工序，其工藝參數、出料狀態、處理效果直接決定后續破碎、篩分、磁選、粉磨、資源化利用等二次處理環節的設備選型、流程復雜度、運行能耗與產品合格率。目前國內鋼鐵企業規?；瘧玫匿撛鼝炘に囍饕獮闊釢姁炘⒊厥綗釔?、有壓熱悶三大類，三類工藝在處理條件、自動化水平、投資成本、出料特性上差異顯著，是決定二次處理生產線整體方案的核心前提。

表1：三大主流悶渣工藝綜合對比表格

3  不同燜渣工藝對應的鋼渣二次處理流程的選擇

鋼渣一次處理后的粒度組成，是影響其二次處理流程運行效果的核心因素。在處理量相同的條件下，鋼渣粒度差異會直接導致物料在二次處理各工序節點的數質量分布產生顯著區別?？訝F與池燜作為鋼渣一次處理的常用工藝，二者均存在成品粒度分布不均、顆粒級配離散性大的共性問題，因此將兩種燜渣工藝的粒度特征合并開展對比分析。

3.1燜渣粒度分布

池燜工藝與坑燜工藝產出鋼渣的粒度，按0～10mm、10～20mm、20～30mm、30～50mm、50-80mm及＞80mm五個粒級進行劃分，其粒級占比對比結果詳見表2。

表2：普通燜渣鋼渣粒度分布

目前鋼渣經處理后返回燒結工序作為配料使用的磁選粉，合格粒度標準通常為0～10mm，而坑燜、池燜工藝產生的燜渣中大顆粒物料占比較高。若將大顆粒物料與10mm以下細顆粒物料混合研磨，會大幅降低細顆粒物料的研磨效率，增加磨礦能耗與設備運行負荷；若不對0～10mm粒級物料進行針對性研磨提純，既會降低磁選粉的成品品位，也會導致尾渣中磁性金屬鐵含量升高，降低鋼渣中鐵資源的回收利用率。

3.2工藝路線選擇

基于上述坑燜、池燜一次處理工藝的粒度特性及存在的問題，該類一次處理產物對應的鋼渣二次處理，建議采用如下優化工藝路線。

圖1：鋼渣工藝路線

3.3工藝路線說明

1）上料

鏟車上料，格篩篩孔200mm，篩上落地，篩下進入緩沖倉后，通過給料機給輸送機均勻給料；

2）篩分

輸送機料進入1#強力篩，篩孔為20mm，篩分出大于20mm及小于20mm物料；

3）破碎

大于20mm物料通過輸送機及管式給料機進入1#棒磨機，磨機出料通過返回強力篩，未破碎至20mm以下物料返回磨機循環；

4）回收

小于20mm物料通過5#進入1#磁選機，1#磁選機將含鐵量高的磁性物選出進入2#磨機；非磁性及弱磁性物料進入尾渣倉；

5）研磨

小于20mm磁選料進入通過輸送機及管式給料機進入2#棒磨機研磨，磨機出料進入2#磁選機；

6）提純

2#磁選機將研磨后的物料進行再次磁選、提純，磁性物料進入篩分，篩分出0-10mm高品位磁選粉和10-20mm粒子鋼，分別進入料倉，尾渣進入尾渣倉；

3.4有壓熱燜粒度分布

表3：有壓燜渣鋼渣粒度分布

3.5工藝路線選擇

基于有壓熱燜一次處理工藝的粒度特性及存在的問題，該類一次處理產物對應的鋼渣二次處理，建議采用如下優化工藝路線。

圖2：鋼渣工藝路線

3.6工藝路線說明

1）上料

由天車上料至200mm給料格篩，篩上物料落地；篩下物料經受料槽下振動給料機進入輸送機；

2）一次篩分

進入振動篩。振動篩篩孔10mm，篩下物料通過輸送機進入1#磁選機進行磁選，磁性物及篩上物經輸送機進入中間倉，1#磁選機后無磁性物料經輸送機進入尾礦堆放地。

3）棒磨破碎

中間倉下經皮帶機至管式給料機分別給兩臺棒磨機供料，物料經磨機破碎、磨礦后，經輸送機輸送至二次篩分。

4）二次篩分磁選

進入二次篩分間的物料，首先經過2#振動篩篩分，篩孔10mm；篩上物經由輸送機返回中間倉，返回輸送機上增加帶式磁選機對大塊鋼分選，可得到10-150mm大塊渣鋼；篩下物通過輸送機進入2#磁選機進行磁選，得到0-10mm磁選粉，通過輸送機至成品庫；尾渣經過輸送機轉運至尾渣庫。

4  工藝路線優勢

1、指標優勢

2、經濟價值優勢

按60萬噸原渣，8萬噸磁選粉，60%品位鋼渣磁選粉對比40%品位，用于燒結配料煉鐵時：

1）鐵水產能：直接提升1.568萬噸，高爐利用系數提高3.6%；

2）能耗節約：焦炭745噸、噴吹煤282噸、標煤1297.6噸、熔劑2258噸；

3）原料替代：減少外購62%鐵礦粉2.58萬噸；

4）直接凈節約費用：319.50萬元（不含產能溢價）；

5）總收益（含產能）：758.54萬元（含額外鐵水銷售收益）；

6）長期價值：高爐爐況穩定、節能降耗、設備損耗減少，間接效益約50~80萬元/批，綜合效益超800萬元。

7）深度回收（尾渣 MFe＜1%）：

尾渣中回收金屬鐵量 = 52 萬噸 × 1% = 0.52 萬噸 / 年

多回收經濟損失 = 0.52 萬噸 × 2000 元 / 噸 ＞ 1000 萬元 / 年。

5  結論

鋼渣一次處理所形成的粒度組成，是決定其二次處理效率、產品質量及金屬鐵回收率的關鍵控制因素。在相同處理量下，一次處理產物的粒度差異，會直接造成二次處理各工序物料數質量分布失衡，進而影響整體工藝運行效果。坑燜與池燜兩種常規一次處理工藝，均存在粒度分布不均、大顆粒物料占比偏高的共性缺陷，與燒結用磁選粉0～10mm的粒度要求匹配性較差。

生產實踐表明，將燜渣中大顆粒物料與細顆粒物料混合研磨，會顯著降低細粒級物料的研磨效率，增加工序能耗；而未對0～10mm細粒級物料進行針對性研磨提純，則會直接降低磁選粉品位，同時提高尾渣中磁性金屬鐵含量，造成鐵資源浪費。

針對坑燜、池燜一次處理工藝的粒度特征與現存問題，采用本文提出的鋼渣二次處理工藝路線，可有效適配一次處理產物的粒度特點，優化磨礦與磁選工序匹配關系，在提升細粒級物料處理效率的同時，保障磁選粉產品品質，降低尾渣含鐵量，提高鋼渣資源化利用率與經濟效益，可為同類鋼渣一次處理產物的二次加工利用提供技術參考。