一、项目的背景与问题

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。

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、规格缺乏统一的标准，自动化生产差；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，中冶设备总院便开始研制一种“完美”的滤料用来替代鹅卵石。

钢渣是钢铁企业利用较差的大宗固体废物之一，一直都是钢铁工业绿色低碳发展的“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，钢渣产量却随着粗钢产量的增长而不断增加。因此，中冶设备总院基于将钢渣“变废为宝”，资源化利用的思路，开发出利用钢渣制备“过滤球”工艺，从而为有效解决钢渣资源化利用和鹅卵石基过滤料的弊端问题提供了可行性途径。

二、解决问题的思路或技术原理

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，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。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，开发出高效过滤性能、绿色环保的过滤球。

图1：机制、免焙烧透水过滤球；图2：透水过滤球过滤速度对比

图3：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、主要创新性成果

   钢渣基过滤球改善了底滤法水渣工艺原有过滤方式存在的一些问题，弥补了该工艺滤料（原鹅卵石）没有统一工业产品、标准的局面；同时，为钢渣的资源化利用探索了新途径。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。

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。

四、应用情况与效果

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。

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。

信息来源：北京中冶设备研究设计总院有限公司