鋼渣處理的一場綠色革命———寶鋼短流程渣處理技術(shù)研發(fā)紀(jì)實(shí)

    發(fā)布日期：2008-02-25

 

圖為科研團(tuán)隊(duì)正在現(xiàn)場查看鋼渣處理情況。(陸非然  攝)

在鋼鐵企業(yè)鋼渣處理現(xiàn)場，粉塵漫天、煙氣籠罩、能見度低、作業(yè)環(huán)境惡劣……這情景曾經(jīng)深刻而無奈地定格在人們的腦海里。

如今，在寶鋼、馬鋼等煉鋼生產(chǎn)現(xiàn)場，卻再也看不到這樣的景象。1400攝氏度高溫的鋼渣進(jìn)入處理裝置后，迅速冷卻分離：鋼得到回收利用，渣成了再生資源，而周邊環(huán)境依然保持清潔。

奇跡的出現(xiàn)得益于寶鋼短流程渣處理技術(shù)的推廣運(yùn)用。13年來，寶鋼科研團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)鋼渣處理工藝上進(jìn)行了一場革命，實(shí)現(xiàn)了鋼渣綠色處理的夢想。

新年伊始，在人民大會(huì)堂召開的國家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，寶鋼這項(xiàng)具備“工藝創(chuàng)新、流程再造、環(huán)?；①Y源化、專利化、產(chǎn)品化、市場化”七大特點(diǎn)的具有世界領(lǐng)先水平的新型鋼渣處理工藝技術(shù)榮獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)

果斷決策  立足高效環(huán)保

鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，每煉100噸鋼就會(huì)產(chǎn)生10至15噸鋼渣。在鐵礦石資源日益匱乏、能源成本日漸高漲的今天，如何高效環(huán)保地處理、利用鋼渣是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的一個(gè)重要課題。

寶鋼投產(chǎn)之初采用的是傳統(tǒng)淺盤鋼渣處理法。該方法雖然能滿足寶鋼大型轉(zhuǎn)爐快速排渣的工藝需要，但淺盤的消耗費(fèi)用驚人，每年更換費(fèi)用就要數(shù)千萬元。而鋼渣一直作為垃圾處置，大量的鋼渣在護(hù)廠河邊堆成了一座座小山。這些“渣山”侵占了大量的土地，對(duì)大氣、水資源和土壤等自然環(huán)境造成了影響，在日后的處理中，還要投入大量的人力、物力和財(cái)力。隨著寶鋼產(chǎn)能的不斷提高，鋼渣處理成為寶鋼的一塊心病。

1995年，鋼渣處理露出一縷曙光。寶鋼從有關(guān)方面獲悉，某社會(huì)科研部門有了一個(gè)設(shè)想，將熱態(tài)鋼渣送入一個(gè)裝置，實(shí)現(xiàn)鋼渣分離，既可回收資源，又能保護(hù)環(huán)境。時(shí)任寶鋼副董事長的沈成孝當(dāng)即決定，派工程技術(shù)人員前往考察。在認(rèn)真聽取了考察人員的匯報(bào)后，沈成孝認(rèn)為，盡管該項(xiàng)技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，但是，這是冶金行業(yè)鋼渣處理的一個(gè)發(fā)展方向，寶鋼應(yīng)該大膽嘗試。于是，寶鋼果斷劃撥經(jīng)費(fèi)批準(zhǔn)立項(xiàng)，并成立了由寶鋼分公司煉鋼廠工程師曹志棟、原寶鋼設(shè)計(jì)院工程師陳重麗等組成的科研小組，由時(shí)任公司總經(jīng)理助理的張清朗負(fù)責(zé)推進(jìn)。由此，一場對(duì)傳統(tǒng)鋼渣處理的工藝革命在寶鋼拉開序幕。                                     

大膽嘗試  設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

項(xiàng)目立項(xiàng)后，擺在科研人員面前的是一大堆難題。由于該項(xiàng)目直接利用寶鋼煉鋼產(chǎn)生的高溫渣進(jìn)行試驗(yàn)，涉及渣處理工藝操作、參數(shù)的摸索研究、裝備設(shè)計(jì)制造、安裝和調(diào)試以及安全環(huán)保部門認(rèn)可等寶鋼內(nèi)外眾多接口問題，協(xié)調(diào)難度很大。

開展新型鋼渣處理研究只有一個(gè)選擇，就是將科研和工程同步進(jìn)行。但隨之而來的問題是，要在連續(xù)化大生產(chǎn)現(xiàn)場開展這樣復(fù)雜的大型科研活動(dòng)，一不能影響生產(chǎn)，二要保證現(xiàn)場安全。這對(duì)第一次涉及鋼渣處理技術(shù)的科研人員來說，幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)。

困難面前，科研人員沒有止步。在寶鋼領(lǐng)導(dǎo)的全力支持下，1998年5月，世界上第一臺(tái)滾筒法處理液態(tài)鋼渣的工業(yè)化試驗(yàn)裝置在寶鋼分公司煉鋼廠建成。之后，在時(shí)任煉鋼廠廠長伏中哲的關(guān)心和支持下，液態(tài)鋼渣短流程、清潔化處理的設(shè)想終于變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這標(biāo)志著寶鋼滾筒渣處理成功實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)向工業(yè)試驗(yàn)轉(zhuǎn)化的跨越。時(shí)任寶鋼集團(tuán)董事長的黎明對(duì)科研成果給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為“這是一場鋼渣處理的革命”。 

優(yōu)化改進(jìn) 實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用

按說，鋼渣處理裝置在二煉鋼正式投用，項(xiàng)目就可以結(jié)題了。但是，隨著裝置的運(yùn)行，暴露出不少缺陷：工藝、技術(shù)及裝備方面的問題有待完善，功能有待擴(kuò)展。特別是煉鋼廠轉(zhuǎn)爐因?qū)嵤R渣護(hù)爐技術(shù)，鋼渣由稀變稠，處理發(fā)生困難，有必要加快開發(fā)高粘度渣處理工藝。為此，科研人員又自我加壓，設(shè)立了“新型鋼渣處理技術(shù)的研究和應(yīng)用”課題，提出了繼續(xù)開展研究的想法。他們的想法得到了寶鋼領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，并指示科研人員在深化研究的同時(shí)，進(jìn)一步拓展視野，把該技術(shù)推向社會(huì)。時(shí)任寶鋼總經(jīng)理助理兼研究院院長的崔健也多次召開推進(jìn)會(huì)，部署該技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)、完善和推廣。很快，一個(gè)由研究院、煉鋼廠為核心的項(xiàng)目組成立了，包括工程技術(shù)公司及寶冶等參與的虛擬團(tuán)隊(duì)也開始運(yùn)作。

科研攻關(guān)、技術(shù)改進(jìn)，不能閉門造車，必須與工程緊密結(jié)合。可工程又在哪里？寶鋼內(nèi)部條件有限，那么國內(nèi)其他鋼廠有嗎？崔健等領(lǐng)導(dǎo)果斷拍板采用技術(shù)貿(mào)易的平臺(tái)，加快該技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。負(fù)責(zé)技術(shù)貿(mào)易的胡傳實(shí)、吳其法、徐仁等一次次地奔波于國內(nèi)各大鋼廠，為該項(xiàng)目的完善尋求更多的機(jī)會(huì)。

2002年，南昌鋼廠老總來寶鋼時(shí)，寶鋼領(lǐng)導(dǎo)向他推薦了寶鋼的渣處理技術(shù)，盡管當(dāng)時(shí)該技術(shù)還不很成熟，但他深信這是個(gè)非常有前景的技術(shù)，對(duì)鋼鐵企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路意義重大。在實(shí)地了解裝置使用情況后，他當(dāng)即與寶鋼簽訂技術(shù)貿(mào)易協(xié)議。

此時(shí)，寶鋼科研人員的心還不踏實(shí)。南鋼采用的也是濺渣護(hù)爐工藝，而寶鋼滾筒裝置處理濺渣護(hù)爐渣還在研究之中，并不成熟。正當(dāng)人們?cè)谶x型上舉棋不定的時(shí)候，項(xiàng)目組經(jīng)理郁祖達(dá)在征得大家意見后果斷決定，向南鋼推薦由項(xiàng)目組最新設(shè)計(jì)改進(jìn)的第二代滾筒法渣處理裝置。

南鋼項(xiàng)目上馬后，項(xiàng)目組成員都意識(shí)到，這是鋼渣處理技術(shù)第一次走出寶鋼，壓力大，責(zé)任重。為此，從設(shè)計(jì)到設(shè)備制造，大家盡心盡責(zé)。在研究院、知識(shí)資產(chǎn)部技術(shù)貿(mào)易室、煉鋼廠、寶鋼機(jī)械廠、工程技術(shù)公司的大力支持下，科研人員夜以繼日地工作，在半年時(shí)間內(nèi)拿出了符合用戶要求的全新設(shè)計(jì)方案。擺在人們面前的這套鋼渣處理裝置，已沒有了研發(fā)初期的影子了，取而代之的是由寶鋼科研人員運(yùn)用全新的原理、全新的結(jié)構(gòu)、全新的進(jìn)料工藝，重新開發(fā)的技術(shù)。

在南鋼項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，寶鋼又把這一技術(shù)推廣到了宣鋼。隨著南鋼、宣鋼項(xiàng)目相繼熱試成功并投產(chǎn)，用于濺渣護(hù)爐后熔渣的垂直進(jìn)料的第二代滾筒技術(shù)方案得到實(shí)踐驗(yàn)證。此后，項(xiàng)目組又一鼓作氣，在第二代滾筒的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，開發(fā)出了第三代滾筒技術(shù)用于寶鋼內(nèi)部渣處理滾筒化改造。

再接再厲 攀登技術(shù)高峰

南鋼、宣鋼項(xiàng)目的成功，大大增強(qiáng)了寶鋼運(yùn)用滾筒鋼渣處理技術(shù)的信心。2005年，寶鋼內(nèi)部的渣處理改造正式拉開序幕，在煉鋼廠領(lǐng)導(dǎo)的精心組織和支持下，先后在一煉鋼、二煉鋼上了5臺(tái)滾筒裝置，尤其在一煉鋼，滾筒已全部取代淺盤法工藝。作為一種嶄新工藝的整體更新?lián)Q代，在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)條件下，出現(xiàn)了很多意想不到的工藝、設(shè)備和操作問題，煉鋼廠和寶冶協(xié)力在技術(shù)磨合期承受了巨大的壓力和挑戰(zhàn)，付出了很多心血和汗水。為解決鋼渣處理中出現(xiàn)的問題，項(xiàng)目組組織煉鋼廠、研究院和寶冶協(xié)力召開現(xiàn)場分析會(huì)，研討整改方案，對(duì)安全、工藝、操作、維護(hù)規(guī)范進(jìn)一步優(yōu)化完善。在大家的共同努力下，滾筒的處理率由30%提高到85％。

技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)創(chuàng)新—成熟—再創(chuàng)新的過程，按常規(guī)，新技術(shù)都是在實(shí)驗(yàn)室獲得成功后，再轉(zhuǎn)到生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)施。但是，由于鋼渣量大、溫度高、成分復(fù)雜，鋼渣處理很難在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，通過技術(shù)貿(mào)易提供的工程化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了寶鋼渣處理技術(shù)研發(fā)和工程的一體化。在工程中實(shí)施研發(fā)創(chuàng)新，工程中暴露出的問題又推動(dòng)了再創(chuàng)新。寶鋼分公司的渣處理滾筒化改造是對(duì)滾筒技術(shù)的一次重要檢驗(yàn)，是寶鋼渣處理技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。

在工程化改進(jìn)的同時(shí)，針對(duì)工業(yè)化過程中暴露出的共性問題和市場對(duì)該技術(shù)的需求，項(xiàng)目組于2005年在寶鋼領(lǐng)導(dǎo)和科研主管部門的大力支持下，又進(jìn)行科研立項(xiàng)，把工藝、裝備、渣產(chǎn)品的基礎(chǔ)性能研究及利用作為一個(gè)整體來思考研究，重點(diǎn)開發(fā)?；Ч玫腞C工藝及滾筒專用的配套設(shè)備如扒渣機(jī)、全封閉自清理的渣料輸送機(jī)、耐熱耐磨襯板、大流量長壽命安全噴嘴等一系列關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，在渣產(chǎn)品的綜合利用方面，充分利用寶鋼內(nèi)部現(xiàn)有資源，積極開展與寶鋼發(fā)展公司綜合開發(fā)公司、寶冶渣研中心、寶鋼渣研協(xié)會(huì)的合作與交流。在相關(guān)部門的共同努力下，寶鋼鋼渣的綜合利用水平已躍居國內(nèi)同行前列，由滾筒渣做成的產(chǎn)品不但有地磚、透水混凝土、鋼渣微粉等高附加值產(chǎn)品，甚至在人造大理石等高端產(chǎn)品上也實(shí)現(xiàn)了突破。

由于有了技改和技術(shù)貿(mào)易提供的工程平臺(tái)作為支撐，寶鋼渣處理技術(shù)的研發(fā)進(jìn)入快速發(fā)展階段。借助不銹鋼分公司BSSF項(xiàng)目、馬鋼1號(hào)BSSF項(xiàng)目、印度JSW滾筒項(xiàng)目等，項(xiàng)目組又進(jìn)一步開發(fā)和完善了第四代滾筒法渣處理裝置，使?jié)L筒工藝的安全性、操控性、運(yùn)行穩(wěn)定性、維護(hù)的便利性得到大幅提升。

寶鋼鋼渣處理技術(shù)的快速發(fā)展，不但受到了國內(nèi)鋼鐵同行的矚目和歡迎，國外企業(yè)也紛至沓來，新日鐵、浦項(xiàng)、蒂森、安塞樂、俄羅斯北方鋼廠等先后到寶鋼參觀、交流、洽談技術(shù)引進(jìn)。2007年6月，寶鋼同印度JSW公司簽訂技術(shù)貿(mào)易合同，實(shí)現(xiàn)了我國擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型冶金成套工藝裝備進(jìn)入國際市場的零的突破，標(biāo)志著寶鋼開始從買技術(shù)向賣技術(shù)轉(zhuǎn)變。迄今，寶鋼的鋼渣處理裝置已開發(fā)出A、B、RC等3大系列機(jī)型，擁有34項(xiàng)專利、10多項(xiàng)技術(shù)秘密，形成寶鋼獨(dú)有的大型工藝設(shè)備成套技術(shù)。

攻堅(jiān)破難 艱辛換來成功

與其它技術(shù)的發(fā)展歷程一樣，寶鋼滾筒鋼渣處理技術(shù)從課題醞釀開始，就充滿著艱辛與挑戰(zhàn)。10多年來，從曹志棟、王建剛到肖永力，以及參與研發(fā)的其他成員，都為此付出了許多汗水。

從鋼渣處理科研項(xiàng)目立項(xiàng)開始，曹志棟等就意識(shí)到，鋼渣處理是一個(gè)難啃的骨頭,事實(shí)也印證了他當(dāng)初的想法。盡管曹志棟與科研人員付出了艱苦努力，實(shí)現(xiàn)了鋼渣處理由實(shí)驗(yàn)室技術(shù)向工業(yè)試驗(yàn)轉(zhuǎn)化，但直到曹志棟退休那年，留在鋼渣處理項(xiàng)目上的問題還有許多。曹志棟退休了，寶鋼科研人員并沒有因此放棄對(duì)該技術(shù)的研究，繼續(xù)向工程化產(chǎn)業(yè)化方向推進(jìn)。

從1996年項(xiàng)目伊始，肖永力便參與了寶鋼第一臺(tái)滾筒研制。1999年，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一，他從曹志棟、陳重麗等老一輩科研人員手中接過技術(shù)研發(fā)的接力棒。在研發(fā)過程中，他和科研團(tuán)隊(duì)成員考慮最多的是：如何開發(fā)擁有寶鋼自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的渣處理技術(shù)？如何把滾筒技術(shù)在工業(yè)化試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化完善，使之完全適應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)？什么樣的設(shè)備和結(jié)構(gòu)能耐受1000多度的溫差變化而不變形不開裂？如何保證金屬設(shè)備在如此苛刻的工況下長期可靠穩(wěn)定地運(yùn)行？如何保證每次幾十噸的煉鋼熔渣在進(jìn)入封閉容器的過程中不粘結(jié)不堵塞？如何解決熔渣遇水爆炸的難題？

困難一個(gè)又一個(gè)，難關(guān)一道又一道。科研人員動(dòng)足了腦筋，他們從消化、局部創(chuàng)新到整體創(chuàng)新，一步一個(gè)腳印。為了緊緊抓住技術(shù)貿(mào)易提供的寶貴的工程化平臺(tái)，從南鋼項(xiàng)目到馬鋼項(xiàng)目再到寶鋼內(nèi)部的技改，為了完善方案，他們勤奮地工作，無數(shù)次的討論，無數(shù)次的修改，數(shù)不清的現(xiàn)場奔波。馬鋼項(xiàng)目設(shè)備調(diào)試時(shí)，正值春節(jié)，為了不影響調(diào)試，肖永力把妻子和女兒接到馬鋼。那年春節(jié)，他幾乎天天撲在現(xiàn)場，一家人愣是沒吃上一頓像像樣樣的團(tuán)圓飯。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過半年多的時(shí)間，在項(xiàng)目組全體成員共同努力下，馬鋼項(xiàng)目順利投入運(yùn)行。

研發(fā)工作容不得絲毫馬虎。所有參與開發(fā)的科技人員兢兢業(yè)業(yè)，認(rèn)認(rèn)真真，從不放過任何一個(gè)細(xì)小問題。2006年，不銹鋼分公司新型渣處理裝置設(shè)備設(shè)計(jì)方案已經(jīng)做了6個(gè)，設(shè)備即將制造加工，可肖永力對(duì)其中部分仍感到不滿意。一天凌晨夢醒，他突然想出了一個(gè)優(yōu)化設(shè)備的好辦法。于是，早晨一到單位，他就召集科研人員，把自己的想法告訴大家，并一起對(duì)方案進(jìn)行修正。他說，方案設(shè)計(jì)越完善，渣處理裝置后遺癥就越少，對(duì)用戶就越有利。

一項(xiàng)歷經(jīng)挫折的課題，因其背后巨大的環(huán)保意義，緊緊地牽住了眾多寶鋼人的心。10多年來，沈成孝、張清朗、崔健、郁祖達(dá)、胡傳實(shí)、陸志新、陳華、陳平、曹志棟、陳重麗、肖永力、王建剛、劉茵、李永謙、徐仁、婁柏麟、王有龍……這一連串名字與滾筒法液態(tài)鋼渣處理技術(shù)的研究、新型鋼渣處理裝置的研究及應(yīng)用、南鋼和宣鋼BSSF渣處理裝置、寶鋼分公司煉鋼廠渣處理整體化技術(shù)改造、高粘渣處理工藝開發(fā)及應(yīng)用、馬鋼BSSF渣處理裝置、印度JSW公司BSSF渣處理裝置等一個(gè)個(gè)科研項(xiàng)目緊緊聯(lián)系在一起。他們是為了一個(gè)信念甘于寂寞的探索者。他們說，因?yàn)橛辛藢氫摵透鞣饺藛T的支持，因?yàn)橛辛搜邪l(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同配合，因?yàn)橛辛思夹g(shù)貿(mào)易帶來的產(chǎn)業(yè)化孵化平臺(tái)，這10多年成了他們?nèi)松凶罹省⒆钣幸饬x的歷程。

寶鋼渣處理技術(shù)已走在了世界前列，如何保持這種領(lǐng)先優(yōu)勢，如何總結(jié)該技術(shù)的發(fā)展歷程，從而探索出適合寶鋼特色的技術(shù)研發(fā)之路，項(xiàng)目組一直在思考。作為一種嶄新技術(shù)，滾筒技術(shù)的成功關(guān)鍵在于有一個(gè)鋼渣源頭治理的理念，圍繞這一理念，項(xiàng)目組又提出了“冶金渣熱態(tài)處理技術(shù)及綜合利用研究”的學(xué)科建設(shè)及發(fā)展目標(biāo)，以寶鋼每年850萬噸冶金渣為基礎(chǔ)，開發(fā)出更多更好的冶金渣處理及利用技術(shù)，使“寶鋼渣處理”成為越來越響當(dāng)當(dāng)?shù)募夹g(shù)品牌。

來源：寶鋼日?qǐng)?bào)　 羅耀華    王云平　

編后語

寶鋼滾筒渣處理技術(shù)的研發(fā)成功無疑是寶鋼創(chuàng)新文化、創(chuàng)新機(jī)制的必然結(jié)果，也是寶鋼領(lǐng)導(dǎo)和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)持之以恒、持續(xù)創(chuàng)新的心血結(jié)晶，成果來之不易！

作為一個(gè)近似原創(chuàng)的技術(shù)，寶鋼滾筒渣處理技術(shù)發(fā)展到今天，毋庸諱言仍然有很多需要完善的地方，但它從粗糙的、不可靠、不穩(wěn)定甚至是高成本的萌芽狀態(tài)，經(jīng)過十年鑄劍，逐步達(dá)到使用可靠，運(yùn)行穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)，趨于成熟，其意義是深遠(yuǎn)的。

今天的寶鋼面臨的壓力和挑戰(zhàn)比以往任何時(shí)候都大，面對(duì)國際鋼鐵巨頭的技術(shù)封鎖，以及后起之秀的緊追不舍，自主創(chuàng)新是寶鋼惟一可以依靠的制勝法寶。如何從該項(xiàng)目的研發(fā)過程挖掘一些規(guī)律和共性的經(jīng)驗(yàn)，以完善和優(yōu)化寶鋼的技術(shù)創(chuàng)新體系，優(yōu)化企業(yè)的創(chuàng)新氛圍，值得我們每一個(gè)人深思。

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