电炉热泼渣型砂中试生产线及产品应用研究

摘要：固废资源综合利用产业化是宝钢集团新一轮战略发展规划要求，通过电炉热泼渣型砂中试生产线及产品应用研究项目，研究钢渣型砂在制作路面材料、沥青混凝土、非金属除锈剂、干粉砂浆等材料中替代金刚砂、玄武岩、石英砂等天然矿产资源的可行性，为固废资源综合利用的产业化积累经验。

关键词：固废 电炉热泼渣 型砂 中试生产线

0 引言

宝钢在固废资源综合利用“减量化、资源化、再利用”循环经济发展目标的指引下，结合电炉热泼渣特点，2012年在昌新公司开展了电炉热泼渣型砂中试生产线及产品应用研究项目，通过生产型砂产品，提高钢渣产品的附加值，探索钢渣型砂产品在制作路面材料、非金属除锈剂、干粉砂浆等材料中替代天然矿产资源的可行性。

1 项目目标

1.1确定最经济、合理、有效的中试平台建设方案

经方案比较和研究，将昌新公司钢渣破碎生产线改造成电炉热泼渣生产型砂的中试生产线，设计生产能力为10.8万吨/年（30吨/小时×16小时×250天/年×0.9）。

1.2探索电炉热泼渣产品应用市场

电炉热泼渣细集颗粒（型砂）是一种电炉氧化渣颗粒，化学成份主要是SiO2、Al2O3、CaO2、MgO等，碱度低、活性较弱，具有耐磨、稳定、强度高、抗压性强、永久抗蚀等特性，兼具天然金刚砂、玄武岩、石英砂的化学性能和物理性能。

天然砂石资源日益匮乏，本项目通过试制粒径在0-20mm的型砂颗粒料，研究其替代天然金刚砂、玄武岩、石英砂等天然矿产资源用于透水砖、透水混凝土、沥青混凝土、高速公路耐磨沥青路面、桥面耐磨沥青路面、非金属除锈磨料的应用市场，减少钢渣二次排放污染，实现固废资源再利用。

2工艺技术研究

2.1生产工艺

通过改造昌新公司原钢渣破碎生产线，在维持热泼渣处理、钢渣破碎、磁选、筛分前提下，增加粗破、细破、细集颗粒筛分等工艺，建成电炉热泼渣型砂中试生产平台，为型砂产品生产提供应用技术研究服务，工艺流程如下图。

2.2主要设备

本项目生产工艺主要设备为格筛、电磁除铁器，颚式破碎机、圆锥破碎机、小型对辊破碎机、双层振动筛及相关电气控制设备，通过四次筛选、三次破碎，最终形成规格耐磨骨料和钢渣型砂。

3研究主要进展和成果

3.1生产控制技术

型砂试生产阶段采取两种作业模式，第一种作业模式为设计模式，即整条生产线同时作业，优势是工序较为清晰，能耗相比二次筛分降低约27%，劣势是小时作业能力过低（约15吨/小时），对原料干湿度要求比较高，易造成细颗粒料提前从粗颗粒料的出料口出来，造成振动筛网的堵塞，导致全线作业率低下，原料未经筛选进行晒干所需时间较长。第二种作业模式为二次筛分模式，优势为小时处理能力较高（约50吨/小时），20mm以下的颗粒料集中晒干所需时间有所减少，且该道工序可根据产品市场需求作合理调整，劣势为二次上料筛分增加了物流频次及生产能耗，电耗及油耗均上升25%左右。

经综合分析，第二种作业模式从生产效率、工艺流畅度等方面更适宜，符合规模化生产的条件要求，验证了项目的设计初衷。

3.2主要产品规格、性能、参考标准

通过实验，主要形成5种规格产品（见表1），经反复检测，确定型砂产品主要性能（见表2），符合《涂覆涂料前钢材表面处理喷射用非金属磨料的技术要求》（GB/T17850.3）、《透水沥青路面用钢渣》（GB/T 24766）、《混凝土路面砖》（JC/T446-1996）等标准。

表1 宝钢发展电炉热泼渣型砂产品规格

牌号 粒径范围（mm） 筛分析（mm） 比例

0～1.5 1.5～2.5 2.5～5 5～10 10-20

ML15 0～1.5 100% 0.25%

ML25 1.5～2.5 ≤5% ≥95% 0.5%

ML50 2.5～5 ≤5% ≥95% 1.75%

ML100 5～10 ≤5% ≥95% 5%

ML200 10～20 ≤5% ≥95% 92.5%

表2 宝钢发展电炉热泼渣型砂产品性能表

项目 要求

颗粒尺寸范围 见产品规格

金属铁含量，% ≤1.0

表观密度，kg/m3 （3.3～3.9）×103

莫氏硬度，级 ≥6

含水量，% ≤0.5

水浸出液的电导率，ms/m ≤25

水溶性氯化物，% ≤0.0025

3.3产品应用

从目前市场调研情况来看，型砂产品应用范围较广，粒径在5-20mm之间的产品用于沥青混凝土制作；2.5-5mm之间的产品用于耐磨透水砖制作；2.5mm以下的型砂产品用于非金属除锈剂、干粉砂浆、砌块等制作，本次中试项目主要探索了型砂产品以下两个方面的应用。

（1）用于路面材料。昌新公司原使用滚筒渣型砂作为钢渣透水砖及耐磨混凝土路面砖的生产原料，电炉热泼渣经型砂产线试生产后，将1.5-2.5mm颗粒料用于制砖面层， 2.5-5mm、5-10mm的颗粒料用于底层，生产的钢渣砖在抗压强度、耐磨性、透水性方面均优于行业同类产品标准。

（2）用于配重块。通过试制生产的0-20mm的型砂颗粒料，密度达到3.5×103kg/m?左右，产品性能稳定，在配置制造单位具有较好的接受度，作为配重原料进行推广可提升产品附加值，替代传统的天然石子、矿石，既减少钢渣的二次排放污染，又创造一定的经济效益。

4 研究价值和意义

4.1通过开展型砂中试项目，建设一条年生产能力10万吨的型砂中试生产线，对生产线设备、工艺参数进行了优化和完善，在人员配置、设备维护、安全操作、产品质量等方面形成固化的技术规范和标准，为产品推向规模化、产业化奠定基础。

4.2建成一条柔性化生产线，可根据市场需求、原料类别、原料状态等情况，通过改变落料口方向，更换筛网尺寸，生产所需产品。不仅可用于生产钢渣型砂、筛选彩砖原料，其生产工艺、设备配置在设计上同时具备破碎废弃混凝土的能力，对发展城市矿山产业具有一定的借鉴意义。

4.3通过制砖配比调试，验证了钢渣型砂作为制砖原料替代天然石材，不仅在强度、耐磨性、透水性上具有性能优势，在生产成本上也具有经济优势。

4.4粒径在0-20mm的型砂颗粒料具有较好的产品稳定性，比重达到配重材料的要求，成本低于一般的天然石材及矿石，为钢渣型砂的产业化发展开辟了新领域。

5 总结

钢渣的处理利用不仅涉及到建材领域的社会化外循环利用和返生产内循环利用，还对钢厂发展和社会环境产生较大影响。电炉热泼渣型砂中试项目，对钢渣产品的延伸加工进行了初步探索，为固废资源综合利用研发出一条新途径，但很多工作仍处在探索阶段，有待于对各类型砂产品的技术参数、分类标准、应用、市场定价作更深一步研究。

参考文献

[1]沈蓓红，杨刚，傅建华等.BSSF钢渣特种型砂作为非金属磨料的优势分析[J].造船技术，2012年第6期：41-43.

[2]杨刚，傅建华，汪海龙等.钢渣型砂用于非金属除锈磨料技术探讨[J].中国海洋平台，2012年第27卷第1期：54-56.

[3]章玉林.电炉渣用作型砂的初步探索[J].上海交通大学学报，1979年第1期：113-117.