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创新打造高炉底滤法过滤球 开启绿色循环经济“全新跑道”
发布时间:2021年09月01日

  习近平总书记指出:“绿水青山就是金山银山。我们应该遵循天人合一、道法自然的理念,寻求永续发展之道。”中冶设备总院认真贯彻落实党中央决策部署,按照“五位一体”总体布局,积极践行央企社会责任,统筹推进聚焦钢铁行业节能减排和绿色发展的主战场,以科技攻关为主抓手,加快打造循环利用全产业链的脚步,已形成一批具有国际先进水平的核心关键技术。

  8月16日,中冶设备总院成功研发出具有自主知识产权的高炉底滤法水冲渣用免焙烧透水过滤球,一种标准化、绿色环保、100%循环利用的透水过滤球,从根本上改变了传统鹅卵石底滤法工艺,不仅有效提升了钢铁工业现代化、标准化发展水平,更新增年消耗7万余立方米固废钢渣的“变废为宝”新选择,为钢铁工业带来了绿色循环经济发展的新曙光。

  一、一个“1+1>2”的大胆构想

  高炉底滤法水冲渣用免焙烧透水过滤球(以下简称“过滤球”)是国内高炉渣主流处理工艺——底滤法水冲渣工艺必不可少的过滤材料。过滤球的研发成功,始于中冶设备总院科研团队“以痛化痛”的大胆构想。

  工艺之“痛”。作为国内超80%高炉渣的处理工艺,底滤法水冲渣工艺一般在过滤池内铺设一定高度、按照粒度分层级铺设的鹅卵石作为过滤层。这种技术存在明显弊端:一方面,鹅卵石质量、规格没有统一的标准,无法实现工业自动化生产;另一方面,鹅卵石对自然环境依赖性强且破坏自然生态。因此,在2017年之前,中冶设备总院便有了研制一种“完美”的滤料替代鹅卵石的想法。

  固废之“痛”。钢渣作为钢铁企业利用最差的大宗固体废物之一,一直都是钢铁工业绿色低碳发展道路上的“拦路虎”:一方面,大部分钢渣得不到有效利用,堆积成山;另一方面,国内钢渣产量却随着粗钢产量的增长而不断增长。因此,探寻将钢渣“变废为宝”的最大可能,便成了中冶设备总院日思夜想的问题。

  “如果将钢渣变成一种可以替代鹅卵石的工业化产品,两大痛点就全解决了。”伴随着这一大胆技术理论的提出,一场“腾笼换鸟”与“变废为宝”完美结合的绿色科研攻关之旅,正式开启!

  二、一场“百试成金”的研发之旅

  凭借对底滤法水冲渣工艺的深厚造诣,经过长期、专业、专注的技术研究,中冶设备总院围绕“以绿色、环保为研发主基调,采用零碳排放的工艺手段,打造一种100%循环利用的工业产品”的整体思路,迅速提出系统化的技术理论方案:以钢渣为主原料,采用免焙烧制造及机制压制等绿色工艺,通过自动化、工业化生产手段研发出具备良好透水过滤性能的过滤球。

  过程中,为研发出具备最佳性能的产品,研发团队打造了上百种精细化的配方方案,并对其进行不同粒度钢渣骨料与不同粘结剂的晶像组织比较、不同粒度钢渣骨料与不同粘结剂的过滤速度比较、模拟冲渣的蒸煮试验和蒸煮试验后的强度检测等;在经过长期反复修改、调整、测试后,最终,顺利完成了产品研发。

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机制、免焙烧透水过滤球

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透水过滤球过滤速度对比

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透水过滤球模拟冲渣的蒸煮试验

  经国家专业检测,采用鹅卵石的过滤池,其过滤速度一般为10m³/h.㎡左右;而采用免焙烧透水过滤球的过滤池,其过滤速度>38m³/h.㎡。结果证明,过滤球的物理指标不仅可以完全替代鹅卵石,而且过滤性能提高了近三倍。

  三、一条绿色循环发展 “全新跑道”

  过滤球的研发成功,无论是对于钢铁企业、钢铁行业还是自然生态都具有重大意义,它为工业文明与生态文明的和谐发展提供了一种全新的选择。

  发动钢铁企业高质量发展“新引擎”。对于已建成的过滤池,使用高过滤速的过滤球后,可获得更大的滤水能力,助力企业提升生产效能;对于新建的过滤池,则可助力企业大幅减少过滤池面积,有效降低工程造价、缩短工期、节省占地。

  提升钢铁行业绿色循环发展“新动能”。过滤球从根本上改变了底滤法水渣工艺发展水平,弥补了该工艺滤料(原鹅卵石)没有统一工业产品、标准的落后局面;同时,新增钢渣固废消化新途径,以2020年生铁产量8.88亿吨计算,若所有底滤法水渣工艺均采用过滤球作为过滤层,年消耗固废钢渣可达7万立方米。

  拓展绿水青山就是金山银山“新通道”。过滤球的研发成功,为告别挖河床获取鹅卵石滤料这一破坏生态的方式奠定了坚实的基础,若过滤球得到最大化推广应用,每年可减少鹅卵石消耗达8万立方米;在保护自然生态的同时,过滤球不会产生任何污染物,不同于鹅卵石滤料板结后只能作为固废遗弃的不环保现状,过滤球滤料即使发生板结,也可用于制作矿渣微粉水泥,可以做到100%循环利用,加之过滤球采用免焙烧、机制压制等绿色工艺,真正做到了零碳排放。

  把稳高质量发展航向,聚焦绿色低碳技术攻关,中冶设备总院已牢牢把握包含高炉渣干法粒化与余热回收在内的一批关乎行业发展命运的关键共性技术的话语权;面向未来,中冶设备总院将继续以习近平生态文明思想为指引,全方位践行“绿水青山就是金山银山”理念,以创新驱动为引擎,全力构建新时期钢铁工业绿色低碳发展新格局。

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