[科普中國]-水淬渣

水淬渣工藝類型

高爐熱熔礦遭用水急速冷卻后可變?yōu)槭杷傻牧顢U(kuò)渣，即水淬礦渣。其水淬工藝主要有三種類型：

碴池水淬用渣播將熔渣拉到距高爐較遠(yuǎn)的地方，將熔渣直接傾入水池中，水淬后用吊車抓出水渣。放置堆場裝車外運(yùn)。水淬池就是沉淀池，因此，有人稱這種方式為“泡渣”。

爐前水淬往爐前用高壓水沖擊熱熔渣，使其水淬粒化并經(jīng)渣溝水力輸送到渣池沉淀，然后用吊車抓取水遭。此法有循環(huán)和直流兩種供水方式。我國容積為255m3以上高爐多采用此種方式。此法與用渣池水淬相比，優(yōu)點(diǎn)是改善了護(hù)前運(yùn)輸條件，避免了爐前環(huán)境污染。為了避免廢水污染環(huán)境而減少耗水量，故推廣循環(huán)供水。

爐前水淬渣的工藝要求如下。

（1）為防止爆炸，要求渣中不能大量帶鐵。
（2）水壓在2×105 Pa以上，水量足夠，渣水比在1：10左右為宜。

（3）水溫要低，以免產(chǎn)生渣棉和泡沫渣。

（4）渣溝彎道的曲率半徑要大，渣溝坡度5%以上，以免沉淀堵塞。

（5）渣溝上要設(shè)排氣煙囪，防止蒸汽、二氧化硫、硫化氫等氣體毒害人體與腐蝕設(shè)備。1

攪拌槽泵送法該法又稱為拉薩法。其流程是溶渣經(jīng)?；魉愫?，渣和水一起流入攪拌槽中，被沖成的水渣混合物由泵打入分配槽內(nèi)，再由分配槽將水渣混合物裝入脫水槽中把水渣分開，再由卸料口倒入翻斗機(jī)，運(yùn)到料場堆積起來。

拉薩法水淬渣的特點(diǎn)是水淬后的渣漿通過管道輸送到高爐較遠(yuǎn)的地方，再進(jìn)行脫水等處理。該法優(yōu)點(diǎn)是：工藝布置靈活，爐渣?；浞?，成品渣含水量低，質(zhì)量高，沖渣時(shí)產(chǎn)生的大量有害氣體經(jīng)過處理后排空，避免了有害氣體污染車間環(huán)境。其缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，耗電量大，渣泵及運(yùn)輸管道容易磨損等

水淬渣生產(chǎn)高爐爐渣可以作為水泥原料、隔熱材料以及其他建筑材料等。高爐渣處理方法有爐渣水淬、放干渣及沖渣棉。目前，國內(nèi)高爐普遍采用水沖渣處理方法，特殊情況的采用干渣生產(chǎn)，在爐前直接進(jìn)行沖渣棉的高爐很少。

水淬渣按過濾方式的不同可分為以下幾種方式：

（1）過濾池過濾。有代表性的有OCP法和我國大部分高爐都采用的改進(jìn)型OCP法，即沉渣池法或沉渣池加底過濾池法。

（2）脫水槽脫水。有代表性的是RASA法、水田法。

（3）機(jī)械脫水。有代表性的是螺旋法、INBA法、圖拉法。2

底濾法水淬渣底濾法水淬渣（OCP）是在高爐熔渣溝端部的沖渣點(diǎn)處，用具有一定壓力和流量的水將熔渣沖擊而水淬。水淬后的爐渣通過沖渣溝隨水流人過濾池，沉淀、過濾后的水淬渣，用電動(dòng)抓斗機(jī)從過濾池中取出，作為成品水渣外運(yùn)。

沉渣池即底濾法處理高爐熔渣的工藝流程圖如下。

沖渣點(diǎn)處噴水嘴的安裝位置應(yīng)與熔渣溝和沖渣溝位置相適應(yīng)，要求熔渣溝、噴水嘴和沖渣溝三者的中心線在一條垂直線上，噴水嘴的傾斜角度應(yīng)與沖渣溝坡度一致，補(bǔ)充水的噴嘴設(shè)置在主噴水嘴的上方，主噴水嘴噴出的水流呈帶狀，水帶寬度大于熔渣流股的寬度。噴水嘴一般用鋼管制成，出水口為扁狀或錐狀，以增加噴出水的速度。

沖渣溝一般采用u形斷面，在靠近噴嘴10～15m段最好采用鋼結(jié)構(gòu)或鑄鐵結(jié)構(gòu)槽，其余部分可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)。沖渣溝的坡度一般不小于3．5%，進(jìn)入渣池前5～l0m段，坡度應(yīng)減小到1%～2%，以降低水渣流速，有利于水渣沉淀。

沖渣點(diǎn)處的水量和水壓必須滿足熔渣粒化和運(yùn)輸?shù)囊?。水壓過低，水量過小，熔渣無法粒化而形成大塊，沖不動(dòng)，堆積起來難以排除。更為嚴(yán)重的是熔渣不能迅速冷卻，內(nèi)部產(chǎn)生蒸汽，容易造成“打炮”事故。沖渣水壓一般應(yīng)大于0.2—0.4MPa，渣、水重量比為1：8～1：10，沖渣溝的渣水充滿度為30%左右。

水溫對(duì)沖渣也有影響，水溫高容易產(chǎn)生渣棉和泡沫渣。為防止爆炸，要求上、下渣不能大量帶鐵。

高爐車間有兩座以上的高爐時(shí)，一般采取兩座高爐共用一個(gè)沖渣系統(tǒng)。沖渣溝布置于高爐的一側(cè)，并盡可能縮短渣溝，增大坡度，減少拐彎。

圖拉法水淬渣圖拉法水淬渣工藝的原理是用高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械?；喤浜系娃D(zhuǎn)速脫水轉(zhuǎn)鼓處理熔渣，工藝設(shè)備簡單，耗水量小，渣水比為1：1，運(yùn)行費(fèi)用低，可以處理鐵含量小于40%的熔渣，不需要設(shè)干渣坑，占地面積小。唐鋼2560m3高爐、濟(jì)鋼1750m3高爐爐渣處理系統(tǒng)采用了該工藝。

圖拉法水淬渣的工藝流程如下圖所示。

高爐出鐵時(shí)，熔渣經(jīng)渣溝流到?；髦?，被高速旋轉(zhuǎn)的水冷?；啌羲?，同時(shí)，從四周向碎渣噴水，經(jīng)急冷后渣粒和水沿護(hù)罩流入脫水器中，被裝有篩板的脫水轉(zhuǎn)筒過濾并提升，轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)落人漏斗，滑人皮帶機(jī)上被運(yùn)走。濾出的水在脫水器外殼下部，經(jīng)溢流裝置流入循環(huán)水罐中，補(bǔ)充新水后，由粒化泵（主循環(huán)泵）抽出進(jìn)入下次循環(huán)。循環(huán)水罐中的沉渣由氣力提升機(jī)提升至脫水器再次過濾，渣?；^程中產(chǎn)生的大量蒸汽經(jīng)煙囪排人大氣。在生產(chǎn)中，可隨時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整粒化輪、脫水轉(zhuǎn)筒和溢流裝置的工作狀態(tài)來控制成品渣的質(zhì)量和溫度。成品渣的溫度為95℃左右，利用此余熱可以蒸發(fā)成品渣中的水分，生產(chǎn)實(shí)踐證明可以將水分降到10%以下。

INBA法INBA法是由盧森堡PW公司開發(fā)的一種爐渣處理工藝。從渣溝流出的熔渣經(jīng)沖渣箱進(jìn)行?；?，粒渣和水經(jīng)水渣溝流人渣槽，蒸汽由煙囪排出，水渣自然流入設(shè)在過濾滾筒下面的分配器內(nèi)。分配器沿整個(gè)滾筒長度方向布置，能均勻地把水渣分配到過濾滾筒內(nèi)。水渣隨滾筒旋轉(zhuǎn)由攪動(dòng)葉片帶到上方時(shí)，脫水后的粒渣滑落在伸進(jìn)滾筒上部的排料膠帶機(jī)上，然后由輸送膠帶機(jī)運(yùn)至粒渣槽或堆場。濾出的水，經(jīng)集水斗、熱水池、熱水泵站送至冷卻塔冷卻后進(jìn)人冷卻水池，冷卻后的沖渣水經(jīng)?；谜舅屯鼪_制箱循環(huán)使用。

設(shè)置在過濾筒外面的濾網(wǎng)孔徑較小，使較細(xì)的粒渣附著在濾網(wǎng)上也起過濾作用。為了清掃攪動(dòng)葉片上積存的粒渣，防止濾網(wǎng)堵塞，在過濾滾筒外側(cè)的不同位置，設(shè)置了壓縮空氣吹掃點(diǎn)和清洗水噴洗點(diǎn)。

INBA法的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)濾水，環(huán)境好，占地少，工藝布置靈活，噸渣電耗低，循環(huán)水中懸浮物含量少，泵、閥門和管道的壽命長。

INBA法在我國許多高爐上使用。武鋼3200m3高爐采用兩臺(tái)PW型INBA爐渣?；O(shè)備。脫水過濾滾筒直徑5m，長6m，轉(zhuǎn)速0.3～1.2r/min，最大處理能力為8t/min，最大耗水量500m3/h，水壓0.3MPa，耗壓縮空氣800m3/h，壓力0.8MPa，最大作業(yè)率97%，處理后水渣含水率15%～20%，沖渣水閉路循環(huán)使用。2

水淬渣的應(yīng)用在不影響采礦安全生產(chǎn)的情況下，盡量降低膠結(jié)材料來降低充填成本有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。粉煤灰及經(jīng)磨細(xì)后的某些水淬渣在滲入石灰石或與水泥混合使用時(shí)，具有一定的膠結(jié)性能，在生產(chǎn)實(shí)踐中有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。有色金屬公司開展了“粉煤灰代替部分水泥的試驗(yàn)研究“課題，隨后又組織了工業(yè)試驗(yàn)，取得了良好成果，為充填系統(tǒng)的改造及二期充填系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

試驗(yàn)結(jié)果表明：水泥與粉煤灰用量之比為1：1，料漿濃度77%～78%，灰（水泥+粉煤灰）砂比為1：2.5，每立方料漿水泥耗量為205kg，其充填體強(qiáng)度R3≥1.5MPa、R7≥2.5MPa，R28≥5.0MPa，與不摻粉煤灰相比，相同強(qiáng)度條件下可節(jié)約水泥30%；同時(shí)可以改善料漿管道輸送性能，表現(xiàn)為抗離析性和流動(dòng)性好。為降低充填成本，東部攪拌站于1990年作為棒磨砂供不應(yīng)求的補(bǔ)充，開始添加部分河砂。為改善河砂粒徑（dcp=1.6～2.0mrn）較大，級(jí)配較差的狀況，采取了將濕粉煤灰和河砂分別堆放，按1：8～1：10混合使用。

水淬渣雖含有微量的有價(jià)元素，但在目前的技術(shù)條件下，已無利用價(jià)值。為了能充分利用這種工業(yè)固體廢料，同時(shí)也是環(huán)境保護(hù)的要求，對(duì)水淬渣活化性能進(jìn)行了研究，試圖將其作為取代部分水泥用作充填的膠凝材料，但發(fā)現(xiàn)氧化鋁、氧化硅含量較低?；罨阅懿蝗绶勖夯液茫又溆休^高的硬度，經(jīng)研磨后，作為膠結(jié)劑用作充填，經(jīng)濟(jì)效益并不明顯。龍首礦就對(duì)水淬電爐渣作為充填骨料用于充填進(jìn)行了試驗(yàn)應(yīng)用。結(jié)果表明：在粗骨料充填系統(tǒng)中，充填料配比為水：灰：砂石（-25mm）：水淬渣為 234：180：1530：420，水灰比為1.3～1.4，料漿質(zhì)量濃度為87%~89%，其中水泥摻量為180kg/m3，粉煤灰用量90～l00kg/m3，水淬渣用量380～420kg/m3，充填體R28強(qiáng)度值可達(dá)到4.6MPa，可完全滿足工藝要求。在此基礎(chǔ)上，又選用-5mm的水淬渣用于細(xì)砂管道自流充填系統(tǒng)，每1m3料漿的配比摻量為150～200kg，不影響料漿的輸送和充填體的質(zhì)量。

水淬渣的應(yīng)用不僅減輕了其對(duì)環(huán)境污染，又降低了充填成本，提高了充填質(zhì)量，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。