科技新进展：钢渣干式高效回收技术处理与宽温域余热开发及应用

一、研究的背景与问题

每吨热态钢渣热值相当于50-60kg标煤，我国年钢渣产量约1亿吨，蕴含余热折合500万吨标准煤，但当前钢渣处理以金属铁回收、尾渣建材化、环保达标为核心目标，主流工艺已实现装备化与自动化，余热整体利用率不足2%，几乎不具备有效余热回收能力，大量高品质余热直接散失，节能降碳潜力未释放，与国家 “双碳” 战略要求差距巨大。

主流工艺中，坑/池热闷法市场占比约 70%，成本低、适用性广，但污染大、自动化水平低，完全不回收余热；有压热闷法为第四代主流技术，占比约25%，可回收少量余热，但回收率不足20%，仅能产出供暖热水，应用场景受限，且压力容器存在安全隐患；滚筒法、风淬法等环保与自动化水平较好，但均无法回收余热或投资运行成本偏高。

基于上述现状，2021年工业和信息化部关于印发《“十四五”工业绿色发展规划》的通知；2022年工信部，发改委，生态环境部关于印发工业领域碳达峰实施方案的通知；2024年，国家发展改革委等部门关于印发《钢铁行业节能降碳专项行动计划》的通知；2025年，钢铁行业极致能效技术清单，几乎一年一策，均强调要加快节能技术的创新和推广应用，加强液态熔渣余热的回收利用，但受限于技术难度，全行业持续攻关五年有余，有压热闷法、蒸汽陈化法（日）、筒式换热法、风淬法（日）、双辊筒法（日）等工艺方法均进行了钢渣余热回收的中试或工业试验级别的研究，但均因技术性和经济性原因没有实现工业化推广，因此，在本项目实施前，尚无技术的成熟度具备市场推广能力。

因此，亟需开发钢渣宽温域余热高效回收技术以满足国家政策要求和市场的迫切需求。

二、解决问题的思路与技术方案

从理论研究入手，针对熔态钢渣降温相变过程的结壳特性及凝固收缩气隙生成，导致熔渣高效热量传输的连续性难以保证的问题，引入周期单点循环射流和扰动常量，建立适合熔渣的周期循环射流-粗糙平板离散换热模型，为工艺研发奠定基础。

从工艺研究入手，针对熔渣表面的反复性快速结壳，余热回收窗口期短及钢渣中的大块渣钢频繁卡死粒化辊，影响生产连续性的问题，通过创新共点协同式矢量射流-辊式扰动的熔渣动态处理及取热方法，集成创新颗粒散料余热回收工艺方法，开发钢渣干式处理与宽温域余热高效回收工艺。拟采用的具体工艺方法如下：

转炉渣处理采用风冷粒化+环冷+闷渣工艺，风冷粒化工序采用在封闭式辊压粒化罩中加装射流取热装置对钢渣进行粒化及取热。射流装置喷射的高速空气流能够穿透钢渣料层，与之充分接触，极大提高了换热效率。可将约1300℃的熔融钢渣在40分钟内凝固粒化并降温至约700-800℃，后续结合环形篦式空冷换热装置，将钢渣温度进一步降低至300℃，然后进入热闷环节进行安定化处理，处理后钢渣进入破碎磁选二次处理工序。

图1 工艺示意图

该技术采用上述方法，结合余热锅炉及配套热力装备，可实现吨渣蒸汽产量约300kg（1.1MPa过热蒸汽）并满足尾渣f-CaO＜3%的目标。

最后，从装备研发入手，针对钢渣处理过程中设备面临高温及热疲劳、高粉尘作业环境、高硬度渣钢撞击摩擦等恶劣作业条件，高稳定性、长寿命设备装备开发难度高的问题。通过开发熔态钢渣粒化及余热回收的成套装备，包括封闭式负压粒化系统及装备、固定辊-移动床粒化装备组合、钢渣粒化机电分离式装备系统等，满足工艺对设备寿命及运行稳定性的要求。

图2 全封闭粒化区及机电分离系统设计

三、主要创新性成果

1.建立周期循环射流-扰动平板换热模型，引入周期循环射流和一维稳态导热重要常数，揭示了射流与外部扰动对换热效果的影响，实现了换热空气温度大于300℃的取热目标。

2.构建熔态钢渣粒化及余热回收的成套长寿装备体系，实现粒化工序蒸汽产量大于160kg/t渣。

3. 基于共点协同式射流-辊式扰动的熔渣动态处理及取热技术、颗粒散料余热回收技术，开发出钢渣干式处理与宽温域余热高效回收工艺。通过对钢渣1300℃-300℃的余热高效回收，实现吨渣蒸汽（＞1.1MPa）产量大于300kg。

图3 中国冶金报2025年8月26日报道

四、应用情况与效果

成果已在唐山首唐宝生功能材料有限公司和广西北港金压钢材有限公司两家钢铁企业成功应用。其中，唐山首唐宝生功能材料有限公司钢渣一次二次处理总承包工程，采用本技术建设钢渣一次二次生产线，年处理电炉渣30万吨/年，铸余渣6万吨/年。项目建设前，宝生电炉渣采用简单热泼处理，钢渣热能全部浪费，项目于2025年5月投产，投产后，生产1.1MPa过热蒸汽300kg/t渣，用于发电。鉴于技术良好的应用效果，唐山首唐宝生功能材料有限公司开具了应用证明。

图4 唐山首唐宝生钢渣一次二次处理项目应用证明。

广西北港金压钢材有限公司实现本技术在不锈钢渣处理及余热回收领域的首次应用，目前项目已完成热试，即将全面投产。

信息来源：中冶京诚工程技术有限公司