Page 337 - 《环境工程技术学报》2023年第1期
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第 1 期 李佩诗等：高炉渣质能耦合处理系统的综合评价 · 333 ·
这不仅是对资源的浪费，而且堆积的炉渣还会侵占 对于高炉渣的处理，当前研究主要集中于余热
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土地、污染环境甚至危害人体健康 。因此，高效回 回收或资源化利用中的某一方面，能够兼顾二者的
收高炉渣余热并利用高炉渣制备高附加值产品对我 综合利用技术较少。笔者基于高炉渣的排出温度及
国经济社会的持续健康发展至关重要。 其成分组成，提出了一种新型的高炉渣质能耦合处
当前高炉渣余热回收主要采用水淬法，但该法 理系统，可高效回收高炉渣余热，并制备出沸石和类
会浪费大量新水且生成污染气体，故许多学者开始 水滑 石 2 种 CO 吸附剂 [12-13] 。通过对高炉渣质能耦
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探索新的方法 [4-7] ，比如物理法和化学法等。物理法 合处理系统展开全生命周期分析，识别了各种负担
主要包括机械破碎法、风淬法和离心粒化法。如康 的主要来源，比较了不同单元的综合表现，以期为该
月等 通过对高炉渣进行不同碱度的调质，研究了 系统的进一步优化提供理论指导。此外，根据系统
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高炉渣的流动性、表面张力和结晶行为，并分析了高 特性，分析了其在环境、能源和经济方面的效益，以
炉渣物理特性对粒化效果的影响，以及高炉渣作为 期为其进一步推广应用奠定理论基础。
气淬喷吹原料的可行性；万新宇等 研究了轮式粒
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化器转速、雾化冷却水量等条件对高炉渣粒化颗粒 1 材料与方法
粒径分布、球形度等的影响，得出了高炉渣干法轮式 1.1 高炉渣质能耦合处理系统
粒化设备的最佳运行参数。化学法主要是利用甲烷- 新型高炉渣质能耦合处理系统原理如 图 1 所
水蒸气重整反应、煤气化反应和生物质热解及 示：温度 为 1 773 K 的高温高炉渣进入气化炉中，为
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气化反应来回收高炉渣余热。 如 Maruok 等 用 煤气化反应提供热源；在离心力的作用下，高炉渣被
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N 催化甲烷-水蒸气重整反应来回收高炉渣余热，使 粒化成固体颗粒；颗粒渣进入下一阶段的气化炉
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其显热的回收率达 到 51%；Dua 等 以高炉渣为热 中。在气化反应中生成的合成气可以作为化工原料
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载体进行了煤气化制取富氢合成气的试验研究。关 被出售。高炉渣中剩余的热量被余热锅炉回收利用
于高炉渣资源化利用的研究则主要集中在微晶玻 而产生蒸气。生成的蒸气不仅可以用于发电，还能
璃 [8-9] 、复合材料 [10-11] 等方面。 如 M 等 [8 ] 以高炉渣 在本系统中循环使用。通过将物理余热回收法和化
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为原材料通过一步处理法制备 了 CaO-MgO-Al O - 学余热回收法相结合，有效地回收了高炉渣中的余
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SiO 微晶玻璃；蒲华俊等 提出了一种无需经过热 热。同时，渣中所含的有价组分为后续的资源化利
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处理即可制得具有金色星点的微晶玻璃的方法； 用提供了条件。
Zhan 等 [10 ] 利用高炉渣制备了一种新型石墨烯地质 充分回收余热后的高炉渣颗粒，经球磨机研磨
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聚合物，并研究了其微观结构和光学性能；Zhan 等 [11] 至 74 µ m 以下， 在 353 K 的温度下 经 HC 酸 浸 2 h
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g
将高炉渣分别 与 3 种不同材料混合制备出高温复合 后，渣中的组分被有效分离后制得中间产物硅胶。
相变材料，并对其相变性能和热可靠性进行了研究。 使硅胶依次 与 NaOH、NaAlO 发生反应，得到凝胶
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图 1 高炉渣质能耦合处理系统工艺流程
Fig.1 Flowsheet of the mass-energy coupling treatment system for blast furnace slag
