综述文章：大规模制备钢渣粉的技术及装备山东省建筑材料工业设计研究院 靳志刚 陈艳生 摘要：大规模制备钢渣粉已经成为大量消纳钢渣的最重要途径。文章介绍了钢渣产品在节能减排、发展循环经济和低碳经济

 

    综述文章：

大规模制备钢渣粉的技术及装备

山东省建筑材料工业设计研究院 靳志刚  陈艳生

摘要：大规模制备钢渣粉已经成为大量消纳钢渣的最重要途径。文章介绍了钢渣产品在节能减排、发展循环经济和低碳经济中的重要作用，先进的钢渣综合利用集成技术是促进和提升钢渣资源化利用的关键因素，并结合国情提出了大规模制备钢渣粉的技术及装备，以及促进产业发展、优化升级的具体建议。

关键词： 钢渣立磨   钢渣集成技术   大规模制备钢渣粉

前言：我国是世界钢产量第一大国，随着钢铁工业的迅猛发展，钢渣量也随之增加，目前我国钢渣年排量大约10500万吨，加之多年来堆存未处理的钢渣10亿多吨，数量庞大。过去钢渣综合利用率不高，污染环境严重，成为多年影响我国钢铁产业可持续发展的一道难题。近年来，随着钢渣资源综合利用技术不断取得关键性的突破，多年积存和新增的钢渣，目前已经成为宝贵资源和低成本的原料，可为零排放做出积极贡献。

现代钢铁以及现代建材企业已经是集产品制造、生产过程能源转换及废物回收利用和社会废弃物的消纳处理多种功能于一体，具有显着循环经济特点的“绿色”工厂。2013年国家工信部以及建材行业提出了建立“绿色建材工业”体系的新概念，其核心内涵就是：节能减排、环境保护、节约资源。这不仅与党的十八大提出的生态文明建设高度契合，也是建材工业走可持续发展的必由之路，“绿色建材工业”体系包含了以减量化、再利用、再循环为基础的循环经济，其中固废资源化利用是循环经济的重要组成部分。建材工业在这方面发挥着极为重要的作用，是实现废物处理无害化、资源化、减量化的最重要途径，也是名符其实的“绿色”产业。以我院主要服务的钢铁（冶金）工业以及建材工业为例，这两大行业作为能源资源消耗大户，也是最具发展循环经济潜力的产业。在钢铁与水泥行业面临严峻考验、实现产业优化升级，提升循环经济层级与水平已经成为冶金建材行业广泛共识和迫切需求的今天，更高效实现钢渣资源化利用、更有力推动建材与钢铁行业共同发展实现双赢，不仅是冶金与建材两大行业挖潜增效降成本的现实需要，更是钢铁企业重塑绿色制造业社会形象的必然选择。而“绿色建材工业”体系则必将在助力转型升级中发挥越来越大的作用。

历史上看，冶金与建材从来密不可分。事实上，利用工业废弃渣发展循环经济，不仅能帮建材、冶金企业找到新的经济增长点，还能帮助企业调整产业结构，使其由高耗能、高污染的传统行业向清洁高效的现代产业转变。钢渣资源化利用工作作为两大行业共生共存合作产业链链条上的关键节点，更紧密的促进了冶金建材两大行业的合作与发展。今后随着“绿色建材工业”体系的建立与完善，钢铁、建材行业也必将会共同发展实现双赢。

利用选铁后活性钢渣大规模制备钢渣粉代表了钢渣处理最先进的技术工艺，也是钢渣实现钢和渣高效综合利用及“零排放”的最有效方法。本文结合我院多年来技术工作实践，仅从资源综合利用以及发展循环经济角度，依据我院在建材行业钢渣资源化利用的设计实践，谈谈我们对钢渣资源化利用的认识以及大规模制备钢渣粉的技术及装备，也为钢铁冶金行业大规模利用钢渣粉提供成熟、先进、节能的技术思路。

钢渣资源综合利用工作是我院十几年来最重要的工作之一，在这项工作中，我们始终坚持了以下技术理念：

1.以我院占有国内最大市场份额及影响力的矿渣粉工程设计为基础，并以系统工程的观点，对钢渣预处理工序（含热焖）；钢渣粗碎粗磨、选铁、筛分工序；钢渣粉磨工序等统筹考虑。各工序将最大限度选铁、钢渣尾渣及矿渣的活性保持、合格钢铁渣粉的配制以及节能环保贯彻其中，以全系统最优为原则。

2.以保持钢渣活性并利于选铁的观点不断改进热焖工艺；以在线梯次破磨与高效选铁有机融合并利于粉磨钢渣粉的观点改进钢渣粗碎粗磨、选铁（含宽带磁选以及干式滚筒筛式磁选机）、筛分工序的设备以及流程；以节能、可靠的观点选择钢渣粉磨的工艺和设备。

采用立磨粉磨钢渣粉是我院在国内外首次完成的重大创新粉磨工艺，在最大限度保持热焖钢渣活性的基础上，处理后细碎钢渣粒度、铁含量、活性指标以及钢渣处理磁选工艺等与钢渣立磨粉磨的适应性指标、关键工艺、设备等均被我院全面掌握。自2010年以来，我院设计建成投产了多条采用立磨技术生产钢渣粉生产线，进一步奠定了我院在钢渣资源综合利用设计领域的领先地位。

此外，采用立磨混合粉磨钢铁渣粉工艺技术是采用钢渣立磨技术的有益补充，生产实践中对立磨的操作稳定性十分有利，也进一步拓展了钢渣立磨技术的应用领域。

我院提出的梯次破磨理论体现了我院对钢渣物理化学性能以及对渣、铁分离的深刻理解：根据钢渣不同粒度对应的含铁量以及可破磨特性，分级分段选择最佳破碎、粗磨、粉磨设备以及选铁流程，以高效选铁以及高效节能为基本原则。以梯次破磨理论为基础，我院在行业内首创了大型宽带磁选机工艺技术装备并成功应用。我院在行业内首次应用大型棒磨工艺技术装备并大量推广应用。我院在行业内首创了干式筛式磁选机工艺技术装备并成功多家钢铁企业。

3.以循环经济的观点，促进钢渣综合利用技术以及相关产品服务于冶金与建材两大行业。其中我院2004年就在全国首次提出了建设钢铁渣循环经济工业园区的崭新理念，设计中将矿渣粉生产与钢渣综合处理项目包含的三大部分：钢渣热焖预处理生产线；钢渣破碎、粗磨、筛分、磁选处理生产线；钢渣粉磨生产线（还可包含水泥生产以及其它新型建材生产线）合理规划与衔接。使得全系统流畅最短，大幅度降低了投资以及运行费用。钢铁渣循环经济工业园区带来的综合技术经济效益明显而巨大，得到了冶金以及建材行业的广泛赞誉，也成为我院对钢铁渣资源综合利用领域的最重要贡献。

多年来，我院采用了一系列先进的工艺技术及装备并不断创新，如全新的热焖钢渣、破碎、磁选流程、改进型宽带磁选以及干式滚筒筛式磁选机、棒磨机（配置闭路流程）、钢渣立磨单独或混合粉磨等一系列集成技术。从钢铁渣循环经济园区到先进钢渣立磨，从梯次破磨理论到系统集成技术，我院在钢渣资源化方面进行了大量的技术创新和工程实践，钢铁渣综合利用集成技术以及大规模制备钢渣粉的技术及装备也成为我院最大技术特色。我院作为建材行业设计院尽到了应有的社会责任、技术责任、服务责任。

一、钢渣热焖以及破碎筛分磁选处理技术

由中国废钢铁应用协会冶金渣开发利用工作委员会发布的《2012年钢铁渣综合利用基本情况》，内有钢铁渣综合利用的最新权威数据：
　  2012年，我国高炉渣产生量为2.2134亿吨，钢渣为9300万吨；高炉渣利用量1.7265亿吨，利用率78%，钢渣利用量2046万吨，利用率22%；钢铁渣堆存量1.2123亿吨，累计堆存量11.1753亿吨。 
　  从数字可以看出，高炉渣利用情况较好，但钢渣利用率明显偏低。钢渣巨大的堆存量除占用大量土地以外，给环境安全也造成很大隐患。　　

随着新型钢铁渣处理技术的不断完善，钢渣已不再被认为是严重污染环境的固体废物，而被视为炼钢的副产品和优质的建材原料。特别是近十年来，不断改进完善的钢渣热焖以及破碎筛分磁选粉磨技术体现了行业的技术进步，也发挥了更好的经济、环保及社会效益。

钢渣要实现建材行业的资源化利用，就必须要做到能用、好用、和用好。其中能用是基础，好用是条件，用好是目的。我院以系统工程的观点认识到：只有保持和利用好钢渣活性才是钢渣能用的前提，先进热焖处理技术是保持钢渣活性以及实现钢渣资源化利用的重要基础；在保持好钢渣活性的基础上，通过先进梯次破磨技术来优化钢渣预处理中的破碎、筛分、磁选、粗磨，将为高效分离渣铁以及钢渣立磨好用创造必要条件；采用了钢渣处理先进集成技术后，良好性能和高性价比的钢渣粉（含分离后渣铁）也必然能用好，进而真正实现钢渣资源化利用。下面分别对有关技术进行综述。

目前我国钢渣前端预处理工艺及技术装备不断提高，并呈现一种多元发展态势，如以宝钢为代表的滚筒法技术，鞍钢的熔融热焖技术，武钢的大热泼技术，马钢的风淬技术等，这些技术装备大多是为了保障炼钢稳定生产以及服务于冶炼工艺技术而设置的，不用的钢渣前端预处理工艺各有其优点以及可取之处。我院作为建材行业设计研究院，建议不管采用何种钢渣前端预处理工艺，均应重点兼顾到预处理后的钢渣活性以及稳定性，特别是应尽量避免预处理后钢渣结晶致密，难破难磨、有害成分高以及水硬胶凝性能变差，影响钢渣在建材行业的应用。

根据目前炼钢工艺以及预处理技术现状，我院建议应优先实施先进的钢渣热焖工艺预处理工艺，目前主流的钢渣热焖工艺可以稳定钢渣活性，更有利于选铁并利于钢渣粉的推广应用以及满足建材产品应用要求，且国内已有多条成熟的生产线可供参考。详述如下：

1.1.钢渣热焖处理技术是实现钢渣资源化利用的前提

钢渣是钢冶炼过程中的伴生物。由于钢渣中硅酸三钙(C₃S)和硅酸二钙(C₂S)的总含量在50%以上,因此水化反应与硅酸盐水泥相似。不同点在于钢渣的生成温度比硅酸盐水泥熟料高200～300℃,矿物结晶致密而粗大,因此《水泥工艺学》将钢渣称为过烧硅酸盐水泥熟料。

没有经过热焖处理的钢渣硬度较高，且含有较高的铁相物质和一定比例的不可破磨物（废钢）。不经过热焖而单纯经过破碎、筛分、磁选后排出的钢渣利用非常困难，主要是因为其铁含量高、成分均匀性差，f-CaO高、MgO高且分布不均。

1.2.钢渣热焖技术简介

钢渣热焖罐装置，就是在一密闭容器内，利用钢渣本身所含余热，配以适当的喷水工艺，产生蒸气，使大块钢渣在热焖罐内粉碎、粒化自解。自解后的钢渣送至破碎、筛分、磁选生产线。生产线将粉化后的钢渣分级磁选成不同粒径规格的渣钢、粒钢和铁精粉，分别返回炼钢和烧结，经过磁选后的钢渣尾渣可以进一步加工生产新型建材产品。热焖处理技术很好的地利用了热态钢渣所含的部分热量，在遇到水时产生不均匀冷缩使大块的钢渣粉碎，由于钢渣中含有大量的游离CaO，在一定压力热蒸汽处理钢渣时，其体积将增加20％～80％，这样在钢渣主要矿相组成基本不变的情况下实现了钢渣的自解粒化，粒化效果好时，小于20mm的钢渣可达到60％～80％。由于消除了大部分的游离CaO，提高了钢渣粉的稳定性，也便于钢渣粉的综合利用。

由于热焖后钢渣的物质结构不同于矿渣与水泥熟料，因此，热焖后钢渣的活性以及不同处理工艺的钢渣的活性均有其独特之处。不同设计单位的热焖工艺均有其独到之处。近10年间，我院已经应用并改进了大量热焖系统。今后钢渣热焖技术的发展主要是减少用水和热焖时间，优化热焖压力并适当增加钢渣改性剂等，以进一步优化钢渣自解过程并保持、改善与提高钢渣活性。另外，钢渣热焖流程应注意进一步提高操作安全性以及优化操作环境。此外，利用好钢渣热焖余热以及优化循环水利用也是今后需要重点关注及不断改进的。

热焖处理有利于选铁，消解钢渣不稳定因素。但热焖过程不合理以及放置时间过久的钢渣也会对钢渣活性造成不利影响。我院不建议采用热泼（含改进后热泼）工艺自解钢渣，更不建议采用普通的露天热泼预处置工艺处理钢渣，以免既不利于钢渣自解，又不利于钢渣活性的保持。一般来讲，当采用滚筒法处理钢渣时，由于钢渣不能有足够时间急冷以及消解其中有害成分，破碎性以及粉碎性难度加大，客观上对后续粉磨破碎筛分工序带来了不利影响，使用中（活性）玻璃体含量少，钢渣活性也有一定程度的降低。

我国建材行业自上世纪50年代就对钢渣性能以及使用进行研究，在大量基础性研发工作以及总结目前钢渣粉磨行业发展中的经验教训基础上。本着解决好选铁、钢渣活性、节能这三大难点满足冶金、建材行业的需要并实现共赢的原则，我院提出以下建议：

（1）、钢渣热焖工艺是目前国内最先进、实用的钢渣预处理技术，目前国内各大钢厂采用的热焖、热泼等生产工艺只能基本满足钢渣粉生产的原料品质要求，大部分钢厂热焖热泼工艺技术问题较多，不利于钢渣在建材行业资源化利用，行业内应大力推动钢渣预处理工艺技术的改进。

（2）、由于钢渣化学成分、物理结构、以及矿物结构、结晶特点、碱度系数等与矿渣区别较大，因此热焖、热泼后钢渣原料随着存放时间的延长以及复杂的化学反应，其活性往往会急剧下降，为使钢渣粉活性指标达到国家标准，在工艺及原料选择上应采用急冷原渣，尽量避免C₃S、C₂S结晶致密、晶体粗大、水化硬化缓慢。并应尽量缩短使用周期。

（3）、良好的钢渣预处理是钢渣立磨粉磨和能耗控制的关键，我院开发的梯次破磨工艺注重了钢渣破碎筛分粗磨磁选工艺流程设备选型合理。在整条生产线的产能匹配，棒磨机出料粒度与筛分效果的关系以及在满足连续优化生产的同时，还充分考虑到综合能耗最低。

（4）、依据多家生产厂家前期实验以及实际生产数据，建材行业认为钢渣粉的比表面积为450～500m²/㎏为宜，此时活性较好，能耗指标理想。研究以及生产实践也证明了低含铁量的钢渣其易磨性优于矿渣。

（5）、钢渣易磨性差的主要原因是其含单质铁较多，所以设计时要采用先进的磁选工艺保证整个生产过程的磁选效果。此外，入磨钢渣含铁量的降低也可以使钢渣立磨使用寿命延长。

（6）、闭路棒磨可有效、高效实现渣铁分离；当钢渣粒度在3毫米左右时，渣铁分离效果以及可被磁选筛分性能已经十分理想。

（7）采用改进型钢渣立磨，更好满足入磨粒度、含铁量以及高细度粉磨要求。

（8）、不同企业钢渣粉性能以及相关双掺粉的比例及混凝土的试配已有大量试验研究，已有相关研究已经可以指导现有生产实践。但企业原料以及生产工艺以及业主要求不同，有些方面研究仍有待深入。

（9）、在某些领域，钢渣粉具有其它材料不具备的优点，比如耐磨性、抗折强度、耐腐蚀能力，未来产品营销中应配合加大技术服务与功能性研究力度。

（10）、钢渣粉掺配专用外加剂改善其产品强度以及其它性能指标将是今后钢渣粉利用中非常重要的一个方面。钢渣粉专用外加剂的应用今后将会呈现普遍性应用，多元化掺加以及个性化使用的使用特点，以满足钢渣粉在水泥、混凝土、砂浆、钢铁渣粉以及各种新型建筑材料中的不同掺加以及产品性能要求。

（11）建材行业已经充分认识到采用钢渣为原料，生产用途广泛的新型绿色建材产品钢渣粉，具有清洁环保、高效节能、节约资源和减排温室气体的作用，也具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。同时也应大力推动行业协会以及政府进一步加大支持力度。

1.3. 钢渣热焖以及钢渣处理生产工艺流程

我院在设计中实践了不同的钢渣热焖以及钢渣处理生产工艺流程。主流工艺流程如下：

（1）.焖渣

来自炼钢转炉的高温渣通过渣盆（罐）由渣盆车经轨道运输进入倒渣车间，根据生产规模可利用倒渣车间的空余场地布置若干个焖渣罐。热钢渣进入倒渣车间后，由吊车将渣盆卸下、把热钢渣倒入焖渣罐。

简易的焖渣工艺主要为钢渣在大渣池中堆存后采用喷水后自然焖渣（消解）。部分大型钢铁企业转炉钢渣采用的是渣厢热泼处理工艺。钢渣在炼完一炉钢后的30分钟之内就用渣罐装运至渣箱，用吊车将液态渣分层热泼在渣箱内，并马上打水冷却。热泼工艺的优点是占地少、处理能力大，可以保证大型炼钢厂快速排渣的需要，但处理后的钢渣块度稍大、结晶致密、活性差，不便于加工。

（2）钢渣一次破碎

经热焖或热泼后钢渣首先经过翻转筛对钢渣进行粗筛分，大块筛除。筛下小于200毫米钢渣则进入专用液压颚式破碎机。破碎后的小于35毫米物料通过胶带输送机送入下一道筛分、磁选工序。皮带上的物料要经过一台悬挂电磁除铁器和一道电磁滚筒进行除铁。设一台袋式除尘器对扬尘点进行除尘。

（3）粗磨、宽带磁选（或干式筛式磁选）以及筛分

为了进一步选出钢渣中铁质并提升钢渣可加工性能，破碎后经过筛分磁选后钢渣需要由皮带输送机输送至钢渣棒磨厂房进行粗磨。为防止金属块进入磨内，入磨皮带机上设有电磁除铁器。

采用干式周边排矿棒磨机粗磨。最大入磨粒度30～50mm,出料尾渣粒度＜1～3mm。在入磨粒度≤25～50mm、出磨粒度1～3mm时，棒磨机的效率明显优于球磨以及其它粗磨设备。磨头仓储量适中，有效解决了磨前破碎能力与粉磨能力的平衡问题。钢渣棒磨能有效解决入钢渣立磨的入料粒度过大问题，有利于钢渣磨机稳产高产。钢渣棒磨可使渣钢和尾渣自然分离，有利于废钢回收，通过棒磨机渣钢提纯和干式筛式磁选机磁选后尾渣中金属铁含量一般小于1.5%。选出的大粒级的渣钢和磁选粉的铁品位高，可直接返回炼钢等，充分回收金属资源。

棒磨机在磨渣过程中，磨矿介质和钢渣呈线接触，因而具有选择性磨碎作用，产品粒度比较均匀，过粉碎矿粒少，产品粒度一般为1～3mm。经棒磨机粉磨后的细碎钢渣经过筛分即生产出含钢量大于75%，粒度10～30mm的渣钢。

粗磨后选出渣钢后的尾钢渣进入宽带磁机再选铁。我院开发的宽带磁选机可均匀摊平尾钢渣，高效率选出钢渣中的铁质，为钢渣粉磨低能耗、低磨损、稳产运行创造了必要条件。

宽带磁选机（或干式筛式磁选）除铁后的渣料（碎尾渣）经过筛分分级后，大于5毫米尾钢渣返回棒磨完成闭路循环。宽带磁选机选出的铁经过筛分后首先选出渣钢，筛下料则经过皮带输送后由喂料机喂入双辊磁选机后选出铁精粉并分离出细碎钢渣。小于3毫米细碎钢渣可储存于碎钢渣堆棚或直接进入钢渣粉磨生产线。

各生产环节选出的铁质考虑了必要的储存，装车措施，以更好的满足高炉或炼钢需要。

以上所述粗破、棒磨闭路以及宽带磁选、筛分流程等从工艺环节、技术装备角度保证了高效选铁以及钢尾渣能被高效利用。

细碎钢渣配料库下设置1套电子皮带秤供钢渣立磨机配料使用。配料库内钢渣经仓底配料秤计量后，经由皮带输送机送入钢渣磨机粉磨。为了最大限度的排除夹杂在钢渣中的铁质，皮带机上设电磁除铁器进一步除铁。

为了更好提升和改进钢渣粉性能，在配料仓环节增加了钢渣专用外加剂配料仓。

经充分选铁后细碎钢渣进入钢渣配料仓。配料库下设置1套电子皮带秤供磨机配料使用。配料库内钢渣经库底配料秤计量后，经由皮带输送机送入立磨粉磨。为了最大限度的排除夹杂在钢渣中的铁质，皮带机上设电磁除铁器进行进一步除铁。

1.4. 热焖以及筛分磁选处理后细碎钢渣在建筑建材行业的应用途径

（1）.用于水泥生料配料。

（2）.做钢渣水泥原料和水泥的混合材。

（3）.进一步加工制作成钢渣粉做水泥、砂浆及混凝土掺和料。

（4）.生产加气混凝土等新型建材制品。

（5）.钢渣蒸养免烧砖等。

二、钢渣粉的生产及应用

钢渣尾渣磨细后制备成钢渣粉，钢渣粉中位粒径一般为12～15微米，小于30微米一般在80%左右。钢渣粉不仅粒度小，其晶体结构（晶格错位、缺陷以及重结晶）以及表面物理化学性质也发生新变化，从而加大了钢渣活性以及加速了水化反应，成为水硬性胶凝材料。

钢渣粉的竞争优势在于钢渣是冶金行业的工业废渣，原料充足，价格低廉，由于项目技术、装备先进，最终能使得钢渣粉成本大大低于矿渣粉，无论是作为水泥混合材还是混凝土细掺料，在市场上都具有价格低的竞争优势。

2.1钢渣粉生产工艺主要分为球磨机生产工艺、卧式辊磨粉磨工艺、钢渣立磨生产工艺。

用于钢渣粉磨的系统有球磨机系统、辊式立磨系统和辊压机系统。

球磨机系统能耗高、噪声大、单机能力小，但球磨机投资低，在中小型水泥厂应用较多。我国早期的钢渣粉磨处理多采用球磨机粉磨工艺。该工艺具有流程简单，生产可靠，对操作人员技术要求低，投资少的特点，但在生产较高细度钢渣粉时，处理效率低，能耗很大，生产单位产品成本高，单机处理能力小。与先进的粉磨工艺相比，球磨机粉磨系统粉磨450m²/kg 以上高细度产品时，单位电耗达90kWh/t以上，电耗显著增加，研磨体消耗量在100g/t 以上，经营成本增高，钢渣粉的细度很难达到国家标准。目前，采用单独球磨机粉磨工艺生产钢渣粉的企业多因运行成本高而被迫停产。

采用高压辊压机+球磨机生产技术的生产工艺为：高压辊磨机、气流分级机、高效选粉机、系统收尘器等组成闭路挤压工艺系统，物料经多次挤压、分选、除铁、烘干，逐步细化粉化，由系统收尘器收集细粉入磨；管磨机、磨尾收尘系统等组成开路粉磨工艺系统，最终粉磨至钢渣粉成品。工艺特点：系统相对复杂、设备多、产品综合电耗相对较高。实例代表：我院设计的潍坊钢厂钢渣粉项目；马鞍山利民星火冶金渣公司40万吨钢渣粉项目。

1994 年法国 FCB 公司开发出HOROMILL 磨（卧式辊磨）。其原理是介于辊压机和球磨机之间，特点是一个旋转的筒体内镶衬板，筒内有圆辊和筒体产生的压力及碾压力将物料磨细。卧式辊磨的构造是粗短的圆筒，内装圆辊，筒体转动带动磨辊转动，通过液压调节磨辊的位置来调节磨机的粉磨压力。卧式辊磨与立磨和辊压磨原理主要区别在于物料咬入角。对辊压磨而言其咬入角在6º以下，相应的辊间隙较小。立磨其咬入角为12º，而卧式辊磨其咬入角为18º，因此适应进料物料粒度较大（出料粒度也大）。卧式辊磨理论上具有节能的特点，但前期投资较大。从使用效果看，由于卧式辊磨系统产生的细粉量太少，需要很大的循环负荷率来反复分选以保证产品产量及细度，由此带来产能以及电耗、细度指标均不理想。

采用辊压机终粉磨时也由于成品中细粉量不多，因而循环负荷率高，细度以及产能也不理想，但优于卧式辊磨。

辊式立磨作为粉磨设备，它集破碎、粉磨、烘干、选粉为一体，具有电耗低、密封性能好、噪音比球磨机低30～50db、可露天布置、占地面积小、流程简单等特点。通过调节选粉机转速、磨机气流量和碾磨压力，并与合适的挡料圈高度相结合，可获得要求的细度和粒径分布。

在满足入磨粒度要求以及降低钢渣中铁含量后，辊式立磨的优势立刻彰显：其产量高、电耗低，而且允许入磨水分可高达20%，成品的比表面积很容易达到450～500m²/kg以上，有利于钢渣粉的大规模化生产。目前世界各大水泥装备公司不断研制新型耐磨材料、改良辊子和磨盘的设计及适当降低磨盘转速、优化液压系统、润滑系统等措施，有效延长了耐磨件的使用寿命，降低振动，提高设备运转率。辊式立磨已成为国内外优选的钢铁渣粉加工的主体设备。

自2008年开始，根据目前钢渣粉磨技术的进展，我院与德国莱歇公司合作，在大量理论研究与工业性实验的基础上，根据所用钢渣的粉磨特性（易磨性以及磨蚀性）在山东北金集团建设了国内也是世界上第一条采用立磨对钢渣进行单独粉磨生产线。在粉磨设备以及工艺设计中我们注重了在粉磨过程中选除铁质，提高研磨能力和抗磨蚀性能以及最大限度的提高钢渣比表面，项目投产运行后，对钢渣粉磨工艺进展产生了重大影响。

2012年开始建设的莱钢永锋、莱钢鲁碧、山钢喀什以及南通融达钢铁渣粉磨生产线也均为钢渣立磨粉磨工艺。

与球磨机比较，立磨系统具有以下优点：（1）单机能力大（2）粉磨效率高，电耗低：立磨采用了较大量外循环并在外循环中有效除铁。此外，由于系统的设计更趋合理，立磨可节电50%以上，具有能量利用率高的优越性能。（3）噪音低：球磨机的噪音一般在100～110dB（A），而立磨的噪音则很低，距磨机1.0m处的声强为85dB以下。（4）维修工作量小。（5）技术先进，故障率低。（6）劳动定员少。（7）对环保有利。（8）生产可靠。

采用立磨系统进行钢渣粉生产，产品细度调节非常方便。可根据市场及客户的需求，生产不同细度的产品。同时立磨粉磨系统的选铁工艺优化也增加了金属铁选出量，提高了系统综合经济环保效益。

生产实践已经完全证明了立磨生产工艺设备是可靠的。这是因为：

（1）从粉磨效率以及粉磨电耗角度考虑，使用钢渣立磨电耗最低，单套产能最大，是最佳选择。诸多理论研究、实验室试验以及生产实践已经证明了选除铁质后的细碎钢渣的易磨性以及磨耗等明显优于矿渣。

（2）破碎粉磨装备在建材与水泥行业的技术进步历程与矿渣、钢渣的粉磨技术进步历程是完全一致的。立磨粉磨不仅是建材工业以及矿渣粉磨节能型装备，也是目前最好的钢渣粉磨装备。

（3）钢渣粉越细，其活性越高，提高细度是提高活性的有效手段。机械力活化就是对钢渣进行机械力粉磨，通过提高其细度和比表面积，改变颗粒的晶格与表面性质（粉体生成表面缺陷及高密度错位，发生晶格畸变）实现激活，提高其活性。钢渣粉需要磨细以改善提升性能，立磨在高细度粉磨时的较低电耗也验证了立磨的更多优越性。

（4）使用钢渣立磨已经从先进理念层面进入到实用技术层面，预计随着今年十余套钢渣立磨的全面投产运行以及不断完善，钢渣立磨将会进入大规模推广应用阶段。

（5）采用成熟优化的钢渣预处理工艺（符合梯次破磨理论）不仅是钢渣立磨粉磨的必要条件，客观上也是通过选铁来创造经济效益的重要方面。从已有生产实践看，凡是应用钢渣立磨效果理想的厂家一定是采用了先进成熟的钢渣预处理工艺；凡是应用钢渣立磨效果暂时不理想的厂家往往是在钢渣预处理工艺方面存在这样或那样的问题；而经过改进钢渣预处理工艺后的钢渣立磨也都会取得理想使用效果。

我院作为建材行业设计研究院率先认识并实践了以上技术理论，体现了我院技术理念的前瞻性以及先进性，也为大规模制备钢渣粉的技术装备提供了最重要技术支撑。目前也得到了越来越多科研设计以及生产单位的广泛认同。

2.2. 钢渣粉在建筑建材行业的应用途径

钢渣作为水泥混合材早已列入国家标准，钢渣粉国标也已经制定颁布实施5年多。在大量对比试验以及市场时间的基础上证明，优质钢渣粉在比表面积为550㎡/kg时，其活性与高炉矿渣相类同，这说明钢渣粉有着良好的市场前景。是活性混合材的有益补充。

钢渣粉原料充足，价格低廉，由于项目技术、装备先进，最终能使得钢渣粉成本大大低于矿渣粉，无论是作为水泥混合材还是混凝土细掺料，在市场上都具有价格较低的竞争优势。

钢渣粉和矿渣粉复合时有优势叠加的效果，钢渣中的Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ水化时形成的氢氧化钙是矿渣的碱性激发剂。资料表明，矿渣粉做混凝土掺合料使用虽然可以提高混凝土强度，改善混凝土拌合物的工作性、耐久性，但由于高炉渣的碱度低(%ＣａＯ+%ＭｇＯ)/(%ＳｉＯ2+%Ａｌ2Ｏ3)，约为0.9～1.2，大掺量时会显著降低混凝土中液相碱度，破坏混凝土中钢筋的钝化膜(ｐＨ<12.4易破坏)，引起混凝土中的钢筋腐蚀，另外高炉渣是以Ｃ3ＡＳ、Ｃ2ＭＳ2为主要成分的玻璃体，粒化高炉渣粉的胶凝性来源于矿渣玻璃体结构的解体，只有在Ｃａ(ＯＨ)2作用下才能形成水化产物，钢渣碱度高(%ＣａＯ+%ＭｇＯ)/(%ＳｉＯ2)，约为1.8～3.0，矿物主要是Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ、ＣＦ、Ｃ3ＲＳ2、ＲＯ等，钢渣中的ｆ-ＣａＯ和活性矿物遇水后生成Ｃａ(ＯＨ)2，提高了混凝土体系的液相碱度，可以充当矿渣粉的碱性激发剂。因此钢渣和矿渣复合可以取长补短，性能更加完善。

钢铁渣均为钢铁企业产生的工业废渣，将二者协同制备为高性能建筑材料的钢铁渣粉具有无可比拟的优势，且二者混合使用也具有以下特点：改善单掺矿渣粉带给混凝土的易泌水、离析，利用钢渣粉的微膨胀特性减少大掺量矿渣粉带给混凝土的收缩大、易开裂的缺点等。另外协同制备钢铁渣粉也可以帮助钢铁厂解决钢铁渣“零排放”的环保压力。根据我院研究实验证实，更高细度的矿渣粉（细度600㎡/kg以上）与钢渣粉复合时，可大幅提升钢铁渣粉性能，从而增加钢渣粉掺入量。

钢渣粉市场以及使用可以享受免税或者减税等优惠政策。许多钢渣粉生产商将产品供应给水泥厂、混凝土搅拌站、砂浆厂等。此外，不少厂商生产双掺粉，用于掺配水泥中。

钢渣粉还可用于生产建筑用砌块、砖等建筑材料以及新型建材，同样是国家重点扶植的产业，可以享受免税或者减税等政策。今后进一步提升与改善钢渣粉性能，拓展其使用领域是需要努力做好的工作。

我院也建议，有关钢渣粉生产企业，也应当改变观念，应由单纯钢渣粉（矿渣粉）生产企业实现向冶金渣综合利用服务型企业的转型，以服务好水泥、混凝土、新型建材等企业，并不断拓展产品使用行业以及领域，为企业可持续发展打好基础。

三、集成技术引领了钢渣综合利用大步向前

钢渣资源化综合利用实现了钢渣由“污染”向“资源”的飞跃，符合循环经济工业模式中减量化、再利用、再循环的3R原则。钢渣粉已经是水泥行业不可多得的战略性资源。以钢渣粉为添加剂生产的水泥对实现节能减排约束性目标、降低碳排放强度也具有重要的现实意义。

现在，钢渣处理技术是世界性难题的说法已经离我们渐行渐远，归根结底是由于时代的要求以及行业的不断创新与进步。

钢渣中残留有相当数量的金属铁，钢渣处理的首要目标已经从最大限度将金属铁从钢渣中提取出来，返回炼钢或炼铁，节约资源，转变为必须保持和利用好钢渣活性，以利对选铁后的钢渣进行高效粉磨并综合利用，实现炼钢固体废弃物的绿色循环。在钢铁渣资源综合利用领域，将生态设计、清洁生产、资源综合利用和可持续发展融为一体，打造循环经济，是我院十几年来最重要的工作，我院以循环经济和系统工程的观点，促进了钢铁渣综合利用技术以及相关产品服务于冶金与建材两大行业。

2004年，为适应济钢集团生产能力超千万吨的需要，我院设计完成了济钢集团鲍德炉料公司年处理120万吨的钢渣生产线，项目建成后济钢集团的全部钢渣被加工处理，可产出含钢量大于30%，粒度0～30mm的钢渣粉用于烧结；含钢量大于80%，粒度30～100mm的渣钢用于炼铁；含钢量大于80%，粒度100mm以上的渣钢用于炼钢。外排的细碎钢渣粉<8mm,可直接对外销售或进一步加工成钢渣粉。该生产线采用了先进的热焖渣工艺（同时也考虑了可全部进行冷渣处理）及两级破碎、11级磁选、四级筛分的工艺流程，采用DCS对生产线设备进行自动控制。设计中充分考虑了环境治理，项目建成后为济钢集团创建环境友好企业打下了基础。

2005年，我院设计完成了山东南金集团60万吨钢渣热焖以及钢渣处理、钢渣粉（采用闭路球磨）生产线，这是我院设计的全流程钢渣综合利用生产线，其综合技术经济指标为国内当时最优，投产后一年即收回全部投资并取得显著环保、社会效益。项目荣获行业优秀设计二等奖。

2007年以前，我院陆续设计了莱钢集团永锋钢铁钢渣热焖以及钢渣处理生产线，潍坊钢铁集团钢渣粉生产线（采用联合挤压粉磨系统）等国内多家钢渣处理、粉磨生产线。

随着钢渣热焖、处理、粉磨新技术、新工艺、新装备的不断成熟，2008年，在全面总结钢渣综合处理技术及我院设计实践基础上，我院在国内外首次提出了采用先进立磨技术装备粉磨钢渣的技术观点。为实践并验证这一技术观点，自2008年开始，我院对多条钢渣热焖以及破碎、筛分、除铁生产线不断优化创新，在最大限度保持热焖钢渣活性的基础上，碎钢渣粒度、铁含量、活性指标、立磨回料选铁工艺优化以及钢渣处理磁选工艺等与钢渣立磨粉磨的适应性指标、关键工艺、设备等已经被我院全面掌握。

2010年，根据钢渣粉磨技术的进展，我院与德国莱歇公司合作，在大量理论研究与工业性实验的基础上，根据所用钢渣的粉磨特性（易磨性、磨蚀性等）在山东北金集团建设了国内也是世界上第一条采用立磨对钢渣进行单独粉磨生产线。在粉磨设备以及工艺设计中我们注重了完善钢渣预处理并在粉磨过程中选除铁质，提高研磨能力和抗磨蚀性能以及最大限度的提高钢渣比表面积。北金集团项目也是国内第一次设计建成投产的将钢渣、铁渣全流程处理、粉磨与水泥工业生产产业链完全融合，统一的循环经济项目，也是国内技术水平最高、装备最先进的钢铁渣处理粉磨与水泥生产项目。年处理40万吨钢渣、年产30万吨钢渣粉、60万吨矿渣粉，最终形成年产120万吨复合水泥有机结合为一个整体，形成了国内唯一的具有矿渣立磨粉磨、钢渣立磨粉磨、熟料立磨粉磨集成配置的生产线工程。项目的建设完全、彻底、干净的将钢铁工业废渣全部资源化并高附加值处理，彻底解决了钢铁渣带来的环境污染问题，也更好的满足了当地水泥工业和预拌混凝土工业对优质矿渣粉、优质钢渣粉的需要。

山东北金集团项目投产运行后，对钢渣粉磨工艺进展产生了重大影响。由于粉磨系统均采用了目前最先进节能的立磨系统，本工程节能技术经济指标为国内一流。先进的技术经济环保指标也完全颠覆了传统的人们认为钢渣粉磨应当采用球磨、联合挤压球磨以及卧式辊磨等落后装备的认知。这是一次革命性工艺技术进步，在行业内产生了重大影响，本项目荣获了行业优秀设计一等奖。

在山东北金集团项目的基础上，我院又设计了多家采用立磨技术生产钢渣粉项目。如：莱钢永锋钢铁公司年产60万吨钢渣粉项目、山东钢铁集团喀什钢铁公司40万吨钢铁渣粉项目、南通融达60万吨钢铁渣粉项目（国家级循环经济园区）、莱钢鲁碧60万吨钢渣粉项目、河北港陆钢铁240万吨钢铁渣项目以及多条建设中60万吨钢渣粉项目等多条生产线，确定了我院在钢渣粉工程设计领域的领先地位。

在南通融达钢铁渣粉磨的设计中，除了高效率选铁、高附加值利用矿渣粉、钢渣粉外，我院采用了一系列先进的工艺技术及装备，如全新的钢渣破碎、磁选流程以及改进型宽带磁选、棒磨机（配置闭路流程）、钢渣立磨等。通过对项目的全面优化设计，各项技术经济指标达到了国内领先水平。投产以来，已取得明显的经济、社会、环保效益。项目也在技术经济指标与工程清洁生产方面树立了一个新标杆，得到了国家发改委以及冶金建材行业的高度赞赏与支持。

四、大规模钢渣粉制备技术及装备的三个典型工程案例

4.1   热焖后钢渣制备60万吨规模钢渣粉生产工艺简述（以BG项目为例）

（1）钢渣堆棚以及筛分转运

热焖后钢渣经预处理后由汽车送至生产线，储存于钢渣堆棚中。依据预处理的方式以及粒度不同，不同粒度与活性钢渣在钢渣堆棚可分别堆存。堆存可减少钢渣的含水率，降低烘干能耗。钢渣储存于堆棚中，有利于环保和保障生产连续进行。铲车将碎钢渣喂入入料胶带输送机的计量漏斗上，经调速皮带秤计量输送后进入碎钢渣筛分工序。

从原料数据分析，有约45%的碎钢渣粒度大于5毫米以上，其余为粒度0～5毫米。对于这部分1～5毫米细碎钢渣，已经无需再次粗磨，而是经过第一道筛分后，筛下物（1～5毫米细碎钢渣）直接进入宽带磁选机再选铁后进入钢渣配料仓。筛上物为大于5毫米碎钢渣则进入钢渣再处理生产线的闭路棒磨系统。钢渣第一道筛分环节采用双筛并列布置的方式，提高了筛分环节的可靠性。也能够有效降低棒磨负荷，降低系统处理电耗。

在生产实践中结合不同钢渣的活性、粒度指标等可以总结出将各种钢渣在此环节的合理搭配比率，以保证后续的筛分工序可靠运行以及更利于钢渣粉活性保持稳定。

为了更好提升和改进钢渣粉性能，在钢渣堆棚内设置了辅助原料（作为钢渣专用外加剂）堆存空间，并设置了配料仓，经配料计量后进入辅助原料配料库。

为避免由于市场销售原因钢渣储存时间稍长或由于水分散失可能带来的储存输送以及转运中扬尘，在堆棚内以及皮带输送的合适位置布置了多个喷淋水装置以解决可能出现的扬尘问题。

（2）钢渣棒磨以及宽带磁选、配料站

由于大于5毫米以上粒度的碎钢渣中的钢渣和金属铁包裹粘连在一起，必须采用棒磨机粗磨以分离钢渣和金属铁，然后再通过磁选机磁选等选出铁质，以满足选铁以及钢渣立磨粉磨需要。采用干式周边排矿棒磨机对筛分后筛上物（最大粒度为50～70毫米钢渣）进行粗磨。入磨粒度50～70mm,出料尾渣粒度＜1～5mm，产量～70t/h。

磨头仓储量适中，有效解决了磨前处理能力与粉磨能力的平衡问题。钢渣棒磨能有效解决入钢渣立磨的入料粒度过大问题，有利于钢渣磨机稳产高产。钢渣棒磨可使渣钢和尾渣自然分离，有利于废钢回收，通过棒磨机渣钢提纯和磁选机磁选后尾渣中金属铁含量一般小于1.5%。选出的大粒级的渣钢和磁选粉的铁品位高，可直接返回炼钢等，充分回收金属资源。

棒磨机在磨渣过程中，磨矿介质和钢渣呈线接触，因而具有选择性磨碎作用，产品粒度比较均匀，过粉碎矿粒少，产品粒度一般为1～3mm。经棒磨机粉磨后的细碎钢渣经过筛分即生产出含钢量大于75%，粒度20～40mm的渣钢0.1万吨。大于5毫米尾钢渣返回棒磨完成闭路循环。

粗磨后经过筛分后筛下的尾钢渣则进入宽带磁机再选铁。我院开发生产了国内最大的B3000宽带磁选机。宽带磁选机可均匀摊平尾钢渣，高效率选出钢渣中的铁质，为钢渣粉磨低能耗、低磨损、稳产运行创造了必要条件。

宽带磁选机选出的金属铁经过筛分后首先选出含钢量大于70%，粒度5～25mm的粒钢0.15万吨（筛上物）；筛下料则经过提升输送后由振动喂料机喂入双辊磁选机后选出含钢量大于65%，粒度0～5mm的铁精粉0.35万吨并分离出细碎钢渣。此处的细碎钢渣经过提升输送送入钢渣配料仓经过计量输送后进入钢渣粉磨生产线。各生产环节选出的铁质均考虑了必要的储存，装车措施，以更好的满足高炉或炼钢需要。

以上所述筛分、棒磨闭路以及宽带磁选、筛分流程等从工艺环节、技术装备角度保证了高效选铁以及钢尾渣能被资源化高效利用。采用DCS对生产线设备进行自动控制。

经充分选铁后细碎钢渣进入Φ7米钢渣配料仓，容积为200m³。配料库下设置电子皮带秤供磨机配料使用。配料库内钢渣经库底调速配料秤计量后，经由皮带输送机送入立磨粉磨。为了最大限度的排除夹杂在钢渣中的铁质，皮带机上设电磁除铁器进行进一步除铁。同时也设有金属探测仪以去除非金属铁。

为了更好提升和改进钢渣粉性能，在配料环节设置了一个Φ7米辅助原料配料仓，同时又增加了Φ7米钢渣专用固体外加剂配料仓，以适应不同品种钢渣对外加剂的不同粉磨以及性能改善要求。

3个配料仓总计900吨的储量可以满足钢渣立磨生产配料要求。配料仓下共设置了3套调速电子皮带秤供磨机配料使用。为了最大限度的排除夹杂在钢渣中的铁质，皮带机上设电磁除铁器进行进一步除铁。也为了更好改善钢渣粉性能，设计中也考虑了在入磨皮带上滴喷液态钢渣助磨剂。

（3）辊式立磨粉磨

由配料站来的细碎钢渣分别经由特殊加工的气动翻板阀喂入1台钢渣立磨内烘干、粉磨兼选粉，立磨烘干热风由热风炉供给。

喂入磨机的钢渣被磨辊在旋转的磨盘上碾压，在一定负荷下被粉碎，粉磨后的钢渣被热风，即上升承载空气送入位于立磨上部的高效选粉机中，分选出粗粉和细粉。细粉（即成品）随同空气送入袋收尘器收集，经由斜槽、提升机等输送设备运至钢渣粉库储存。磨内选粉机选出的粗粉落在磨盘上再次粉磨，为了节能和除铁，一部分粗粉由磨盘周边的溢流装置排出立磨经除铁器除铁后，由循环物料斗式提升机、震动磁鼓分离器、回转喂料阀等送回立磨内循环粉磨。废气经收尘后由排风机经烟囱排入大气。为了充分利用废气余热，其中大部分废气经由循环风管与热风炉出口热风混合进入立磨烘干物料。

（4）钢渣粉储存及散装

来自粉磨车间的钢渣粉由斗提机、库顶斜槽送入钢渣粉库中储存。使用2座φ15×30m钢渣粉库，总储量为10000t。库内设充气箱，可随时进行钢渣粉的活化、均化。每库底设汽车散装设备共计2台，装车能力每台为200t/h，可实现快速散装以及100%的散装。库顶及库底分设气箱脉冲袋式收尘器对库内含尘气体及库底散装设备进行收尘。

（5）钢铁渣粉（双掺粉）生产以及储存

设计中留有了将钢渣粉按照一定比例掺入矿渣粉中可以生产市场需要的钢铁渣粉（双掺粉）。

本工程采用了配制工艺生产双掺粉，即将钢渣粉与矿渣粉通过混料机的均匀混合生产双掺粉，其工艺流程如下：外购矿渣粉经过汽车输送到达矿渣粉库（当生产钢铁渣粉时，将一个钢渣粉库改为储存外购矿渣粉库，由矿渣粉散装汽车泵送入库）。矿渣粉与钢渣粉分别通过库底卸料器、空气输送斜槽、提升机送入两个承重钢仓，然后分别经冲板流量计计量后送到连续式混料机混合成双掺粉。

连续式混料机的能力200t/h，布置在库侧。混合好的钢铁渣粉，通过空气输送斜槽和斗式提升机经库顶空气输送斜槽送到钢铁渣粉储存库。

使用φ15×30m钢铁渣粉库1座，总储量为4500t。库底汽车散装设备共计2台，装车能力每台为200t/h，也可实现快速散装以及100%的散装。

（6）空气压缩机站

在压缩空气站内设3台螺杆式空压机；空压机单台排气量：23m³/min，排气压力：0.8Mpa，两用一备。压缩后的气体经净化干燥后，作为气动阀门、脉冲阀及仪表的用气气源。

（7）化验室

为保证生产正常及产品质量，需设化验室，配有化学试验、物理检验的仪器和设备，负责对全厂的原料、产品质量进行控制。化验室与中控办公楼设在一起。化验室分为三部分。化学分析室：负责进厂原材料、成品的化学分析，常用试剂的配制和标准溶液的标定等工作。生产控制：负责细度、水份、粒度、化学成分等项目的测定。物理检验：负责比重、比表面积、细度等项目的测定，及有关的强度试验。

（8）主机设备表

立式辊磨粉磨系统全厂主机设备表见下表

立式辊磨粉磨系统全厂主机设备

3.2   热泼后钢渣制备120万吨规模钢渣粉生产工艺简述（以WG项目为例）

（1）钢渣堆棚

经热泼处理后钢渣由汽车送至项目生产线，储存于钢渣堆棚中。

钢渣储存于堆棚中，有利于环保和保障生产连续进行。采用行车抓斗上料方式，节约了上料运行费用，减少了噪音污染。研究和试验已经证明目前采用的钢渣热泼工艺能满足钢渣粉生产的原料品质要求，但由于目前主流的钢渣热焖工艺可以大幅提高钢渣活性，更有利于钢渣粉的推广应用，且国内已有多条成熟的生产线可供参考。因此，立足长远，本项目将来应有针对性实施先进的钢渣热焖工艺项目改造，以更好的满足钢渣活性指标要求。

热泼后钢渣原料随着存放时间的延长，其活性会急剧下降，为使钢渣粉活性指标达到国家标准，在工艺及原料选择上也必须采用急冷原渣，并尽量缩短加工周期。

（2）钢渣破碎、棒磨以及宽带磁选、配料站

本项目生产线集多家钢铁厂钢渣处理的经验，除了高效率选铁外，我院采用了一系列先进的工艺技术及装备，如改进后一级破碎、一级粗磨（带筛分闭路）、宽带磁选（带筛分闭路）、多级筛分、双辊磁选的工艺流程，采用DCS对生产线设备进行自动控制。

（a）钢渣一次破碎

经热泼后钢渣首先经过翻转筛对钢渣进行粗筛分，大块筛除。筛下小于200毫米钢渣进入专用液压颚式破碎机。破碎后的物料通过胶带输送机送入下一道筛分、磁选工序。皮带上的物料要经过一台悬挂电磁除铁器和一道电磁滚筒进行除铁。本车间设一台袋式除尘器对扬尘点进行除尘。

（b）粗磨、宽带磁选以及筛分

为了进一步选出钢渣中铁质并提升钢渣可加工性能，破碎后经过筛分磁选后钢渣需要由皮带输送机输送至钢渣棒磨厂房进行粗磨。为防止金属块进入磨内，入磨皮带机上设有电磁除铁器。

采用两套大型干式周边排矿棒磨机粗磨。最大入磨粒度30～60mm,出料尾渣粒度＜1～3mm，产量～95t/h。采用棒磨机。在入磨粒度≤25～50mm、出磨粒度1～3mm时，棒磨机的效率明显优于球磨以及其它粗磨设备。

钢渣棒磨能有效解决入钢渣立磨的入料粒度过大问题，有利于钢渣磨机稳产高产。钢渣棒磨可使渣钢和尾渣自然分离，有利于废钢回收，通过棒磨机渣钢提纯和干式低磁场磁选机磁选后尾渣中金属铁含量一般小于1.5%。选出的大粒级的渣钢和磁选粉的铁品位高，可直接返回炼钢等，充分回收金属资源。

棒磨机在磨渣过程中，磨矿介质和钢渣呈线接触，因而具有选择性磨碎作用，产品粒度比较均匀，过粉碎矿粒少，产品粒度一般为1～3mm。经棒磨机粉磨后的细碎钢渣经过筛分即生产出含钢量大于75%，粒度10～30mm的渣钢。

粗磨后选出渣钢后的尾钢渣进入宽带磁机再选铁。我院开发的宽带磁选机可均匀摊平尾钢渣，高效率选出钢渣中的铁质，为钢渣粉磨低能耗、低磨损、稳产运行创造了必要条件。宽带磁选机选出的铁经过筛分后首先选出渣钢，筛下料则经过皮带输送后由喂料机喂入双辊磁选机后选出铁精粉并分离出细碎钢渣。

宽带磁选机除铁后的渣料（碎尾渣）经过筛分分级后，大于5毫米尾钢渣返回棒磨完成闭路循环。小于3毫米细碎钢渣可储存于碎钢渣堆棚或直接进入钢渣粉粉磨生产线。

各生产环节选出的铁质考虑了必要的储存，装车措施，以更好的满足高炉或炼钢需要。

细碎钢渣进入钢渣堆棚储存时可直接进入钢渣立磨粉磨环节。也可以在堆棚内从皮带输送机上的卸料器端直接装车接料外卖或棚内储存，能充分满足实际生产中的不同需要。

以上所述粗破、棒磨闭路以及宽带磁选、筛分流程等从工艺环节、技术装备角度保证了高效选铁以及钢尾渣能被高效利用。

（3）钢渣配料库

细碎钢渣通过皮带输送进入配料仓。细碎钢渣配料库下设置1套电子皮带秤供立磨机配料使用。配料库内钢渣经仓底配料秤计量后，经由皮带输送机送入磨机粉磨。为了最大限度的排除夹杂在钢渣中的铁质，皮带机上设电磁除铁器进一步除铁。依据我院成熟经验，设计中也满足细碎钢渣、矿渣同时按一定比例进入立磨机共同粉磨（生产钢铁渣粉）的生产需要。为了更好提升和改进钢渣粉性能，在配料仓环节设置了小型钢渣专用外加剂配料仓。

（4）钢渣立磨粉磨

由配料站来的细碎钢渣经由特殊加工的气动翻板阀喂入立磨内烘干、粉磨兼选粉，立磨烘干热风分别由煤气热风炉供给。喂入磨机的钢渣被磨辊在旋转的磨盘上碾压，在一定负荷下被粉碎，粉磨后的钢渣被热风，即上升承载空气送入位于立磨上部的高效选粉机中，分选出粗粉和细粉。细粉（即成品）随同空气送入袋收尘器收集，经由斜槽、提升机等输送设备运至钢渣粉库储存。磨内选粉机选出的粗粉落在磨盘上再次粉磨，为了节能和除铁，一部分粗粉由磨盘周边的溢流装置排出立磨经除铁器除铁后，由循环物料斗式提升机、循环料仓、电子皮带秤、震动磁鼓分离器、回转喂料阀等送回立磨内循环粉磨。废气经收尘后由排风机经烟囱排入大气。为了充分利用废气余热，其中大部分废气经由循环风管与热风炉出口热风混合进入立磨烘干物料。

（5）钢渣粉储存及散装

来自粉磨车间的钢渣粉由斗提机、库顶斜槽送入钢渣粉库中储存。

使用3座φ15×45m钢渣粉库，总储量为18000t。钢渣粉库内设充气箱，可随时进行钢渣粉的活化、均化。每个圆库库底均设汽车散装设备1台，装车能力每台为200t/h，可实现100%的散装。各库顶及库底分设气箱脉冲袋式收尘器对库内含尘气体及库底散装设备进行收尘。

（6）钢铁渣粉（双掺粉）生产以及储存

将钢渣粉按照一定比例掺入矿渣粉中可以生产市场需要的钢铁渣粉（双掺粉）。本工程采用了配制工艺生产钢铁渣粉，即将钢渣粉与矿渣粉通过混料机的均匀混合生产钢铁渣粉，其工艺流程：矿渣粉经过斜槽输送到达混料机房内承重矿渣粉仓。钢渣粉也通过库底卸料器、空气输送斜槽、提升机送入承重钢渣粉仓，然后分别经冲板流量计计量后送到连续式混料机混合成钢铁渣粉。连续式混料机的能力300t/h。混合好的钢铁渣粉，通过空气输送斜槽和斗式提升机经库顶空气输送斜槽送到钢铁渣粉储存库。使用1座φ15×45m钢铁渣粉库，储量为5500t。钢铁渣粉库内设充气箱，可随时进行钢铁渣粉的活化、均化。

（7）主机设备表

立式辊磨粉磨系统全厂主机设备表见下表

立式辊磨粉磨系统全厂主机设备

4.3   热泼后钢渣制备30万吨规模钢渣粉生产工艺简述（以AG特钢项目为例）

（1）钢渣热焖车间以及钢渣预处理

本系统焖渣车间由桥式吊车、焖渣罐、喷水系统、水循环系统、测温系统及自控控制系统等组成。从钢厂炉前运来的夹杂液相的钢渣，可直接由桥式吊车卸至焖渣罐内，经冷却热焖自解后的钢渣，由挖掘机从焖渣罐内挖出，由翻转筛去除大块后经过调速秤计量后送到磁选生产线进行处理。

改进后热焖工艺为：

（a）渣池准备

设置3个焖渣罐（固定式），渣池内必须要有500mm厚的干渣，可以事先在渣罐底留下500mm厚的渣，以防倒渣时，热渣遇水发生爆炸。焖渣罐结构满足由于温度巨变而需要的结构强度要求，其耐热砼设计标号为C30，厚40CM。内衬200㎜厚钢内模（底部150㎜）。钢内模为组合内模，钢内模之间设有30㎜伸缩缝。在焖渣罐壁C30钢筋耐热砼与内置钢内模之间，设硅酸钠石棉隔热板和120㎜厚耐火砖，满足耐热与隔热的要求。

（b）翻渣

从钢厂炉前运来的夹杂液相的钢渣，经渣盆或渣罐车运至焖渣车间，再由天车吊起将渣翻入焖渣池。

（c）焖渣

温度高达1000℃的钢渣置于焖渣罐后，经过激冷后，钢结构焖渣盖封闭，在焖渣盖底设有喷淋系统，用水喷淋焖渣。多余水份从焖渣池底部水管经排水沟至水泵房沉淀后可重复利用，所产生水蒸汽由焖渣池池壁上部设置的蒸汽排放管集中至厂房外排放。

在整个钢渣热焖处理工艺中，水作为钢渣热焖的工作介质，热焖需要通过加水完成。热焖喷水过程分为两步：第一步为倒入每罐熔融钢渣后搅拌摊平后喷水冷却，第二步为热焖装置装满钢渣后喷水热焖。对单个热焖装置而言，第一步和第二步分开喷水。渣池及其周围环境采取在线监测措施，监测状况显示在中心控制室的屏幕上，并设报警措施。

（d）钢渣翻转筛

热焖约6h～8h，焖好后，吊起渣盖。焖渣池中的钢渣，则由挖掘机挖掘出直接上翻转筛，经过翻转筛选出的大块渣钢用电磁盘或者吊钩起重机将之吊至大块渣铁堆放区域，再由汽车运走。翻转筛下钢渣则经过配料输送，进入钢渣处理区域。

（e）焖渣盖

焖渣盖2个，用于盖住焖渣池，使池内蒸汽达到合理的压力，使钢渣产生更好的粉碎效果。焖渣盖上设计有蒸汽减压阀，下方分布有喷水管。

（f）履带式挖掘机

挖掘机2台，一台用于挖掘焖好的渣，另一台用于配置机械手搅拌热钢渣（避免渣坨产生、利于均匀打水），耐高温。

焖渣罐的底部设有排水口，从排水口排出的水经回水总管道流入沉淀池，进行循环利用。焖渣罐的侧面设有排气口及调节装置，用于调节焖渣罐内的压力，使焖渣罐内的压力处于适宜状态。焖渣罐盖的上部设置水力旋转喷水器、测温系统及压力变送系统，水力旋转喷水器主要是保证向热焖罐内钢渣的均匀喷水，测温系统主要对罐内的温度实施监测以确定相适宜的配水量，压力变送系统主要是根据罐内压力来调节排汽量的大小。自控DCS系统据所测得焖渣罐内的数据，依据一定的工艺控制参数及降温配水曲线进行集中控制。经过约6～8个小时的微压蒸气及适当的温控自解，大块钢渣在热焖罐内粉化为渣粒，粒化效果好时可使小于20mm的渣粉颗粒达到80％，这大大降低了钢渣在破生产线上对设备的磨损。粒化后的钢渣一般含有～8%的水分，粒化效果越好水分越均匀，这减少或避免了磁选时的粉尘污染,环保效果明显。

热焖后的回水采用循环系统进行再利用。解决了工业用水外排问题以及热焖循环水再利用难题。节约了投资，节省了资源。

考虑到钢厂生产的连续性在总体布置中也布置了露天钢渣堆场，当铸余渣来料温度不能满足入罐要求或渣坨稍多时，也可以经过热泼工艺处理后再去除大块以及粗破，然后进入钢渣磁选处理生产线。钢渣堆场附设喷水抑尘装置。

考虑到最不利情况，设计中预留了足够的大块钢渣落锤、立筛分离、电磁吸盘吸吊、切割以及堆存空间，以确保本项目在任何情况下不会对钢铁生产主业造成不利影响。

（2）钢渣破碎、筛分、粗磨处理生产线

（a）钢渣一次破碎

在热焖车间内，热焖后钢渣经过翻转筛对热焖后钢渣进行筛分，大块筛除。筛下钢渣则进入一台钢渣专用液压颚式破碎机。破碎后的小于20～25毫米物料通过胶带输送机送入下一道筛分、磁选工序。皮带上的物料要经过一台悬挂电磁除铁器和一道电磁滚筒进行除铁。本车间设一台袋式除尘器对扬尘点进行除尘。

（b）粗磨、滚筒磁选以及筛分

为了进一步选出钢渣中铁质并提升钢渣可加工性能，破碎后经过筛分磁选后钢渣需要由皮带输送机输送至钢渣棒磨厂房进行粗磨。为防止金属块进入磨内，入磨皮带机上设有电磁除铁器。

钢渣棒磨能有效解决入钢渣立磨的入料粒度过大问题，有利于钢渣磨机稳产高产。钢渣棒磨可使渣钢和尾渣自然分离，有利于废钢回收，通过棒磨机渣钢提纯和干式低磁场磁选机磁选后尾渣中金属铁含量一般小于1.5%。选出的大粒级的渣钢和磁选粉的铁品位高，可直接返回炼钢等，充分回收金属资源。

自棒磨粗磨后物料首先经过滚筒筛筛分为含渣渣粒钢以及细尾渣。渣粒钢经过精选后去除其中包含的粗尾渣后再经过回转筛实现渣粒钢分级，大于5毫米粗尾渣则返回棒磨。自滚筒筛筛出的细尾渣则经过干式筛式磁选机分选后再经过铁精粉提纯，进一步制备为高纯度铁精粉。细碎钢渣则会被进一步加工制备为钢渣粉。

各生产环节选出的铁质考虑了必要的储存，装车措施，以更好的满足高炉或炼钢需要。

细碎钢渣进入碎钢渣圆库后可直接进入钢渣立磨粉磨。也可以直接从库底直接装车接料外卖。

以上所述粗破、棒磨闭路以及磁选、筛分流程等从工艺环节、技术装备角度保证了高效选铁以及钢尾渣能被高效利用。

（c）钢渣立磨粉磨（利旧）

在总体布置中设置了细碎钢渣进入碎钢渣圆库后可直接进入钢渣立磨粉磨。

本次设计中将钢铁渣综合处理项目包含的三大部分：钢渣热焖预处理生产线；钢渣破碎、粗磨、筛分、磁选处理生产线；钢渣粉磨生产线；钢渣粉磨生产线（利旧）进行了合理规划与衔接。使得全系统流畅最短，相对大幅度降低了投资以及运行费用。AG特钢已有矿渣粉生产线，采用了先进的辊式立磨粉磨系统，受原料供应量限制，粉磨能力没有得到发挥利用。利用已有矿渣粉生产线空余场地以及富裕产能可以粉磨钢渣粉。

五、转炉钢渣之外的其它钢渣处理中需要注意的几点

钢渣是在炼钢过程中，由金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬和补炉材料、金属炉料带人的杂质如泥砂和特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、萤石、铁矿石、硅石等所形成的废物，其中造渣材料是钢渣的主要来源。依炼钢工艺技术和设备的不同，钢渣的产生率有所不同，一般约为粗钢产量的15%～20%。

钢渣的主要化学成分有：CaO、SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、MgO、MnO、P₂O₅、f-CaO等。有的钢渣还含有V₂O₅、TiO₂等。各种成分的含量依炉型、钢种不同有较大范围的波动。

对于转炉钢渣之外的其它钢渣如：转炉残渣、脱硫渣带罐打水渣、铁水渣、包口渣、连铸注余渣、电渣炉、LF炉产生的钢渣等部分含铁量高（一般50%以上含铁量）的钢渣，在单独选出铁质的同时，由于其尾钢渣数量较少，且残留部分活性成分，除了常规资源处理方法外，将尾钢渣经过破碎筛分后按照一定比例均匀掺入转炉渣中加工为钢渣粉也是实现其综合利用比较好的办法。这样做的好处是既可以利用了钢渣中活性成分，又实现了钢渣真正全部综合利用。特别是其尾钢渣含有的硫、氯或某些重金属等有害物质掺入钢渣粉后，最终也都全部固化在水泥（混凝土）的晶格之中，在水泥混凝土中不能再逸出或析出，没有二次污染，一步到位，没有隐患，确保环境安全。对此，国内外相关水泥研究院的长期跟踪研究报告已经提供了充分的证据。

但在处理过程中需要注意一下几点：

（a）、不同类型钢渣需要检测其活性和有害成分并分别堆存以便于处理及利用。

（b）、转炉残留渣卸车及脱硫带罐打水区降尘处理宜采用喷雾抑制尘源措施。废钢切割、分选产生的烟(粉)尘采用袋式除尘器净化，净化后外排烟气含尘浓度均可＜20mg/Nm3，由高烟囱排放。

（c）、钢渣落锤区以及切割区域均要相对独立封闭。

（d）、尽量多使用圆振动筛或滚筒筛，不建议采用直线筛。翻转筛采用棒条形式，不建议采用电液推杆，应采用液压系统。

（e）、废钢堆场设有喷水抑尘装置；

（f）、采取措施激发钢尾渣活性并抑制钢尾渣中有害离子成分对钢渣粉的不利影响，采用相应消解措施。

（g）、严格控制其它钢渣掺入转炉渣中的比例；

六、几点体会及建议

在钢铁渣综合利用领域，我院已经深切体会到：只用采用系统集成技术才能真正做好钢铁渣这一文章；只有采用节能、降耗、环保的新工艺新技术新装备才能采用促进行业发展；也只有抓住选铁、钢渣活性、节能这三大难点才能真正满足冶金、建材的需要并实现共赢。大规模钢渣粉制备技术及装备高度契合了循环经济，也真正满足了冶金建材两大行业的共同需要。

近年来，钢铁工业在资源高效利用方面取得了显著成绩。但在企业经营困难、资源和环保压力日趋严峻的新形势下，如何通过资源高效利用，降低生产成本、提升循环经济层级，值得钢铁行业认真思考。循环经济是把清洁生产和废弃物的综合利用融为一体的经济，它不仅是一种防止污染的手段，还能让资源得到最大化的利用。钢铁、建材工业发展循环经济，是贯彻落实科学发展观的必然要求，也是我国全面建成小康社会的战略选择。

在观念上，钢铁企业必须超越传统意义上单纯生产企业的认识，加强产业间的产业链循环、行业与社会间的“大循环”，提高消纳社会废弃物的水平。在实际生产中，钢铁企业要积极探索与供热、电力、建材企业合作。在技术层面广泛应用资源节约和替代技术、资源回收利用技术、能量梯级利用技术以及闭路循环技术；在企业层面广泛推行清洁生产、资源深加工和循环利用；在工业区层面重点构建共生企业间、关联产业间的原料和产品链；在社会层面全方位建立再生资源回收和再利用体系。最终形成包括循环经济型产业体系、循环经济运行管理控制体系、生态环境建设保护体系为主体的循环经济示范区框架。钢铁企业“大循环”的角色定位不仅仅是钢铁企业重塑绿色制造社会形象的必然选择，也是钢铁企业挖潜增效降成本的现实需要。

目前钢铁行业走到最困难的时期，非钢产业、兼并和优化结构成为必经之路。为更高层次提升山东钢铁行业循环经济层级，山东省经信、发改、科技、财政、环保、质监等多个部门在去年下半年曾联合印发《关于加快建设钢铁产业循环经济示范区的意见》，提出“十二五”期间，全省将重点培育济南、莱芜、日照3个特色循环经济示范区，打造钢铁、化工、电力、新型建材生产等4条循环经济产业链，突破钢铁生产关键工艺技术、新一代低碳技术、资源综合利用和生态技术等三大共性关键链接技术，推动全省钢铁工业清洁发展、科学发展和可持续发展。济南特色示范区将以济南市为依托，形成向城市供热、污水处理回用、“共同火力”发电以及开发利用城市矿山的循环经济产业体系；莱芜特色示范区则利用钢铁企业产生的高炉渣、钢渣，建设高炉渣磨细粉工程、钢渣粉生产线等，开发矿渣粉、微晶玻璃、高效墙体材料等新型材料，形成冶金渣—建筑材料产业链；日照特色示范区以钢铁精品生产基地为中心，与化工、建材、电力等相关行业相互衔接，建设国内一流的循环经济特色示范区。

在国内以及山东省钢铁产业循环经济示范区的发展中，我院起到了引导与重要推动作用并身体力行，得到了行业内高度评价。今后钢铁渣综合利用先进集成技术还将继续发展：在构建系统更优化布置，更生态环保的钢铁渣循环经济工业园区以及其它配套产业循环经济园区方面还将不断进步；在钢铁渣粉产品性能提高与利用领域拓展方面也会有更大突破。在促进企业清洁生产，取得经济、环境、生态效益的同时实现“绿色建材”与钢铁渣生产的和谐统一方面也会不断与时俱进。

面对新世纪经济与社会发展对我们的更高要求，我们必须更加注重资源综合利用，大力发展循环经济、低碳经济以及实现清洁生产。下面谈谈我们对钢渣粉产业今后发展的几点看法：

（1）.由于钢铁以及水泥行业都属于国家限制发展的过剩产能行业，因此，今后钢渣粉产业的发展也应当更加注重质量与效益，比如，保持与稳定钢渣粉产品活性提高产品生命力。通过新型研磨材料的使用降低生产成本；通过技术与管理的进步提高设备运转率降低运转电耗；进一步开拓钢渣粉使用领域，还可以与其它粉磨生产线有机融合，实现更大效益的产品、规模有机组合。此外还应针对不同类型的钢渣开发专用的处理工艺以及技术装备，实现对各类钢渣的全面、综合处理。

（2）. 由于立磨系统具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力强、系统流程简单、产能大型化等优点，现已成为钢渣粉磨系统的核心设备。近几年来，国产大型立磨得到了飞速发展。国产大型立磨在生产能力、制造水平、可靠性及耐磨材料等方面有了很大的进步，也得到了广大业主的认可。要真正大力发展好钢渣粉产业，必须继续不断开发出更加经济实用、可靠的国产化设备，进口设备只能作为参考和补充。行业的需要催生了先进的钢渣立磨装备，先进的钢渣立磨装备又成为促进产业发展的关键，立磨装备的不断改进与完善依然大有可为，比如稳定料床，强化磨盘除铁减少外循环除铁压力，比如选粉性能稳定等。相信国内相关立磨生产厂家在国产钢渣大型立磨的研发以及制造方面会取得更多的突破与进步。

（3）.钢铁企业在发挥自身钢渣资源优势的同时，应当进一步将产业链延伸并实现较大规模的产业化。我院2004年提出了将钢铁工业的主要废弃物矿渣与钢渣进行统一规划与设计建设，形成循环经济工业园区的先进理念，其基本内容为：钢渣处理产生的渣钢、粒钢等返回炼钢及炼铁；选铁后的细碎钢渣可以深加工为高附加值钢渣粉，炼铁产生的水渣经磨细后成为广受市场欢迎的矿渣粉；适量的钢渣粉掺入矿渣粉中形成的双掺粉的性能有优势叠加的效果，钢渣碱度高可以充当矿渣粉的碱性激发剂，钢渣和矿渣双掺粉可以取长补短，性能更加完善，钢铁渣循环经济工业园区还可以进一步将产业链延长至水泥、新型建材以及其它产业以实现更高层级的循环经济。我院设计建设的众多钢铁渣综合循环经济工业园区的实施，使得钢铁企业的主要废弃物全部得到了高附加值利用，具有显著的经济，环保及社会效益。本着产业有机融合，优势互补的原则，钢渣粉产业链条的延伸与发展方面依然会有广阔天地。

（4）.新建钢渣粉生产线应进一步优化设计，重点做好采用先进立磨装备以及优化工艺装备技术并提高电气自动化技术水平。通过优化上料、粉磨、除铁、发散等工艺环节，进一步减少土建、机械设备、电控投资，以降低建设以及运营成本，增加市场竞争力。在这方面，设计单位始终是促进行业技术进步升级的主导力量。钢渣集成技术与立磨装备的全面应用以及设计技术的优化进步将成为行业不断进步的最重要因素。

（5）.打好服务牌，钢渣粉作为新型胶凝材料与添加剂，可用于水泥、混凝土、新型建材等，还可以作为建筑外加剂的优质基料或集料，还将会有更多其它有益用途等。钢渣粉生产商不仅要生产优质产品，也应成为产品应用技术服务供应商，提供从水泥到混凝土以及延伸产品的技术服务，进一步提升钢渣附加值。

（6）.大规模制备钢渣粉的技术及装备已经成为大量消纳钢渣的最重要途径，也进一步提升了钢铁渣产业资源综合利用层级。为此必须彻底屏弃各种落后的钢渣前段预处理生产工艺，加大新工艺技术研发力度，改善钢渣性能以及提升钢渣活性，为钢渣的综合利用创造有利条件。此外，做的好的企业可发挥其社会责任，在行业内实施兼并重组联合，带动行业资源化利用水平整体水平推进提高。也为企业做大做强走出一条新路。

（7）.实现“绿色建材工业”体系包含了更高层次的循环经济，也是科研设计单位、企业、社会的共同责任。我们相信，通过科技创新与不断进步，我院自觉践行发展的循环经济、“绿色建材”道路会越走越宽广；冶金与建材的有机联合也将会很快实现并真正做到钢渣的完全循环利用，也必将为构建“绿色建材工业”体系和美丽中国做出更大贡献。