高(gāo)爐渣

　　高(gāo)爐渣是(shì)什(shén)麽 高(gāo)爐渣顯熱(rè)回收方法®$&有(yǒu)哪些(xiē)

　　鋼鐵(tiě)企業(yè)餘熱(rè)資源主要(yào)集中在煉焦、燒結、煉鐵≥☆δ(tiě)、煉鋼和(hé)熱(rè)軋工(gōng)序，表現(xiàn)為(wèi)産品餘"​♣熱(rè)、煙(yān)(煤)氣餘熱(rè)、廢渣顯熱(rè)及冷(lěπ£¶✔ng)卻水(shuǐ)顯熱(rè)等。鋼鐵(tiě)企 ₩Ωα業(yè)各類餘熱(rè)資源中，産品及煙(yān)(煤)氣顯熱(rè)占餘熱(rè)資​©源總量較多(duō)，餘熱(rè)品質包含各個(gè)溫度等級。目前已開(kāi)發并應用(yòδ↔♥♠ng)的(de)技(jì)術(shù)有(yǒu)幹熄焦技(jì)術(sπφhù)、燒結餘熱(rè)回收技(jì)術(shù)、轉爐煙(y☆←★ ān)氣餘熱(rè)回收技(jì)術(shù)、連鑄坯熱(rè)送熱(rè)裝技(jì)術(s★ hù)等等，取得(de)明(míng)顯效果和(hé)效益。冷(lěng)卻水(sh±★₹​uǐ)顯熱(rè)雖然也(yě)占一(yī)β&∏定比例，但(dàn)屬低(dī)溫餘熱(rè)資源，回↔✘✔收經濟效果較差，餘熱(rè)回收率僅2%左右。爐渣顯熱(r♦→‌è)能(néng)級高(gāo)，屬高(gāo)品位餘熱(rè)資源，€≠$約占全部高(gāo)溫餘熱(rè)資源的(de)35%，其中高(gāo)爐渣占28%，回收價值≠→λ很(hěn)大(dà)。但(dàn)是(shì)由于回收技(jì)術(shù)上(s&¥'hàng)的(de)困難，目前渣顯熱(rè)回收率極低(dī‌αΩ☆)，隻有(yǒu)部分(fēn)高(gāo)爐渣沖渣水(shuǐ)餘熱(r ™‍ è)得(de)以利用(yòng)，高(gāo)爐渣顯熱(rè)是(shì)少(sh♠‌ǎo)數(shù)還(hái)未被開(kāi♣ )發利用(yòng)的(de)重要(yào)餘熱(rè)資±"源。

　　高(gāo)爐渣的(de)出爐溫度在1400～1550℃之間(© jiān)。每噸渣含(1260～1880)×103kJ的(de)顯熱(rè)，↓€σ≥相(xiàng)當于60kg标準煤的(de)熱(rè)值。高(gā‌εo)爐渣的(de)排出率與礦石品位有(yǒu)關，近(jìn)δ'¥>年(nián)來(lái)我國(guó)大(dà)中型鋼鐵(tiě)企業(yè×↕≈↓)采用(yòng)較高(gāo)品位鐵(ti™γě)礦石原料，高(gāo)爐渣鐵(tiě)比已降至3 ¥₩00kg/t附近(jìn)。由此，一(yī)座1000m3的(de)高(gāo)爐，按∏₩​年(nián)産量90萬t生(shēng)鐵(tiě)、渣鐵(tiě)比為(✘≈≠♦wèi)300kg/t計(jì)算(suàn)，每年(nián)排渣量27萬t，爐渣放∏‌∑(fàng)散熱(rè)量折合标煤1.62&α萬t。據不(bù)完全統計(jì)，我國(guó)已經投産和(hé)在建₽β λ的(de)1000m3級以上(shàng)的(de)大(dà)型高(gāo)'$爐約有(yǒu)169座，估算(suàn)♠₹綜合生(shēng)鐵(tiě)産能(néng)在3.2億t左右，因此每年•↔©(nián)我國(guó)大(dà)型高(gāo)爐産渣量接近(>♠ ≈jìn)1億t，攜帶熱(rè)量折合标煤600萬t。而實際生(shēng)鐵(tiě)産量和÷σ•(hé)渣鐵(tiě)比都(dōu)高(gāo)于 ↓計(jì)算(suàn)值，因而高(gāo)爐渣顯熱(rè)能(néng)量更為(wèi)'✔巨大(dà)。盡管并非可(kě)以全部回收高(gāo&βπ)爐渣的(de)熱(rè)能(néng)，但(dà☆φ§n)若能(néng)部分(fēn)回收利₩£♦∏用(yòng)，其節能(néng)效益也(yě)是(shì)顯著的(de)，非常具有(yǒu)市δ  (shì)場(chǎng)開(kāi)發潛力。

　　高(gāo)爐熔渣是(shì)在高(gāo)爐煉鐵₹★(tiě)過程中，由礦石中的(de)脈石、燃料Ω‌≤≠中的(de)灰分(fēn)和(hé)溶劑(一(yī)般是(sh÷→ì)石灰石)中的(de)非揮發組分(fēn)形成的(de)固體( δtǐ)廢物(wù)。主要(yào)含有(yǒu)鈣、矽、鋁、鎂、鐵(tiě)的(de)<₽÷氧化(huà)物(wù)和(hé)少(shǎo)量硫化(huà)物(wù)。是(shì)高(gāoσ€↑↕)爐生(shēng)産的(de)主要(yào)副産品，主要(✔↓✘yào)成分(fēn)為(wèi)CaO、SiO2、€★'βAl2O3、Fe2O3、MgO、TiO2等→≤÷，含有(yǒu)大(dà)量的(de)高(g£¶☆​āo)品質熱(rè)焓，具有(yǒu)很↑‌π(hěn)高(gāo)的(de)回收價值。

　　高(gāo)爐渣顯熱(rè)進行(xíng)回收，需要(y‌₹ào)解決兩個(gè)主要(yào)問(wèn)題：¶§≤一(yī)是(shì)對(duì)高(gāo)爐熔渣進行(xíng)粒化(hu₩≥↕à)，二是(shì)熱(rè)量的(de)回收。水(shu"≤≠πǐ)淬粒化(huà)不(bù)能(néng)回收顯熱(rè)，幹式粒化(huà)處理(lǐ)後可↕♠♥(kě)以進行(xíng)顯熱(rè)回收。熔渣顯熱(rè)回收技(®€×&jì)術(shù)主要(yào)有(yǒu)物(wù)理(lǐ)熱(rè) ♣λ回收技(jì)術(shù)和(hé)化(huà)學熱(rè)回收技(jì)術(shù)φ☆×兩類。

　　各種物(wù)理(lǐ)熱(rè)回收方法，都(dōu)需要(yào)借助于一(yī)定的(‌♥↑de)載能(néng)體(tǐ)(空(kōng)氣等)€₹™π來(lái)回收熔渣的(de)顯熱(rèΩ₽¥₩)，綜合熱(rè)回收效率不(bù)高(gāo)。化(huà)學法回收熔渣顯熱(rè"π"↑)不(bù)僅可(kě)以省去(qù)衆$γ∞✘多(duō)餘熱(rè)回收設備，且由于能(néng)量形式轉換次數(shù)少(∑¥∞∏shǎo)，回收率高(gāo)，受到(dào)廣泛關注♦φ≤。日(rì)本科(kē)研人(rén)員(yuán'✘)在這(zhè)方面做(zuò)了(le)大(dà)量工(gōng)作(zuò)，主要≠©£(yào)有(yǒu)以下(xià)形式：

　　1、甲烷循環反應

　　流程為(wèi)：

　　1)利用(yòng)高(gāo)速噴出的∏✘σ(de)甲烷(CH4)和(hé)水(shuǐ)蒸氣(H2$≈₹×O)混合氣體(tǐ)對(duì)液渣進行(xíng)冷(lěng)卻粒化(huà ↓•)，二者進行(xíng)強烈的(de)熱(rè)交換。β₩液渣受到(dào)風(fēng)力的(de)破碎和(hé)強制(zhì)的(de)冷(lěng✔π)卻作(zuò)用(yòng)，其溫度迅速下(xià)降并粒化(huà)為(wèi)細小(xiǎo ∑φ↑)顆粒。

　　2)CH4和(hé)H2O的(de)混合氣體(tǐ)在高(gā∏≠♣♥o)爐渣顯熱(rè)的(de)作(zuò)用(yòng)下(xià)，發生(shē¥&≤ng)吸熱(rè)反應生(shēng)成∑₩×≥H2和(hé)CO,将高(gāo)爐渣的(de)熱(rè)量轉移出來(lái);

　　3)生(shēng)成的(de)氣體(tǐ)進入下(x•β≥•ià)一(yī)反應器(qì)，在一(yī)定條件(jiàn)下(xià)，H2和(λ✘©hé)CO反應生(shēng)成甲烷和(hé÷Ω )水(shuǐ)蒸氣，放(fàng)出熱(rè)量。高(gāo)溫甲烷和(hé)水(shuǐ)蒸氣✔δ↕ 經熱(rè)交換器(qì)冷(lěng)卻，重新返回循環使用(yòng)₹₩₩$。

　　2、甲烷-水(shuǐ)蒸氣重整制(zhì)氫

　　流程：

　　1) 用(yòng)轉杯粒化(huà)技(jì)術(π≥π♦shù)對(duì)熔渣進行(xíng)粒化(huà)，采用(yòng)CH4和(h₩γé)H2O氣體(tǐ)作(zuò)為(wèi)冷(lěng)卻介σ€質。

　　2) 氣體(tǐ)吸收化(huà)學顯熱(rè)，在催化(huà)劑作¶←(zuò)用(yòng)下(xià)，生(shēng)成H2和(hé)CO∏ε'氣體(tǐ)。

　　3、沼氣-二氧化(huà)碳重整制(zhì)氫

　　反應為(wèi)CH4+CO2=2CO+2H2。消耗能(né§λ×ng)量247kJ/mol，來(lái)源于熔渣顯熱(rè)。研究‌λ₩表明(míng)：渣粒不(bù)僅起到(dào)提供熱(rè)量的(de)作>  ↕(zuò)用(yòng)，且是(shì)一(yī)種很(hěn)好(​<hǎo)的(de)催化(huà)劑，能(néng)促進甲烷的(de)分(fēn)解;®π¥随著(zhe)反應溫度的(de)升高(gāo)，↓©β甲烷的(de)轉化(huà)率增大(dà)，最高(gāo)達96%左右，且生(shēng)成更×≥∑₩多(duō)的(de)氫氣。

　　4、利用(yòng)爐渣顯熱(rè)制(zhì)煤氣

　　高(gāo)爐熔渣在處理(lǐ)過程需要(yào)急↑≤≥✔速冷(lěng)卻;而煤的(de)氣化(huà)需要(yào)不(bù)斷加熱(rè)、升溫，因™₩此可(kě)以将兩者結合起來(lái)，目前，我國(guó)®δπ'學者正在進行(xíng)這(zhè)方面的(de)研究。

　　5、高(gāo)溫熔渣直接制(zhì€×)備材料

　　利用(yòng)高(gāo)溫熔渣直接制(zhì)備高(gāo)附加值材料，對(duì)熔渣進 '≠✘行(xíng)調質，直接熱(rè)成型為(wèi)礦棉、微(wēi)↑φ→晶玻璃等高(gāo)附加值材料。這(zhè)樣做(zuò)間(jiān)接回收了(le)熔$₹ ✘渣顯熱(rè)，避免了(le)傳統水(shuǐ)淬工( <'$gōng)藝帶來(lái)的(de)問(wèn)題，簡約¶☆₹了(le)熔渣資源化(huà)的(de)•γ¶流程。然而，熱(rè)成型後的(de)産品仍蘊含較高(gāo)的(de)顯熱(rè)，仍被浪費(fδ€×₹èi)。與上(shàng)述幾種方法相(xi←δ≈àng)比，熱(rè)量回收的(de)不(bù)夠&≈徹底。

　　綜上(shàng)，高(gāo)爐渣是(shì)一(y♦≠ī)種很(hěn)好(hǎo)的(de)二次資源，水☆∑(shuǐ)淬法不(bù)可(kě)以回收顯熱(rè)，而化(huà)學法則可(kě)最大(€♥®dà)程度回收利用(yòng)這(zhè)類特殊資源。多(duō)種↓✔化(huà)學法中，甲烷PCA和(hé)重整最為(wèi)受人(rén)關注，即¥↑✘±回收了(le)熔渣顯熱(rè)、減少(shǎo)了(le)污染物(wù)排放(fàng)，←₽€σ同時(shí)生(shēng)産的(de)氣§±↕體(tǐ)可(kě)以直接用(yòng)于高(gāo)爐煉鐵(tiě)生(shēn ​♣g)産，實現(xiàn)循環經濟，是(shì)高(gāo)爐熔渣顯熱(rè)回收的•±(de)最好(hǎo)方式。