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1、转炉渣综合利用现状孙晓 10钢4 201003040213摘要：为了提高钢渣的合理回收，本文介绍了钢渣的各种处理技术，从而实现了资源化综合利用，并展望了钢渣综合利用的未来前景。本文综合阐述了国内外钢渣综合处理技术，钢渣是炼钢工业的副产品。分析了钢渣的基本物理特性、化学成份、矿 物组成等理化性能。介绍钢渣在筑路、烧结矿、水泥、建材、环境工程和农业等领域的综合利用。关键词：钢渣 综合利用 环境保护Slag comprehensive utilization Sun Xiao 10 steel 4, 201003040213 Abstract: in order to improve the rea
2、sonable recovery of steel slag, steel slag were introduced in this paper all kinds of processing technology, so as to realize the comprehensive utilization of resource, the prospect of comprehensive utilization of steel slag in the future was discussed. The paper expounds the steel slag comprehensiv
3、e treatment technology at home and abroad, steel slag is a byproduct of steel industry. Analyzed the basic physical properties, chemical composition of steel slag, ore material composition such as the physical and chemical properties. Introduction to steel slag in road construction, sinter, cement,
4、building materials, agricultural and environmental engineering in the field of comprehensive utilization. Keywords: steel slag comprehensive utilization of environmental protection1. 前言目前，由于对环境，节能和降低成本等方面的要求，国内外各钢铁厂都非常重视对二次资源综合利用技术研究。炼钢要排出炉渣, 排放量约为产钢量的15%20%。我国每年排出钢渣约1600万吨,目前较多的钢厂渣满为患。扩建渣场不但要占用宝贵的耕
5、地, 同时污染环境, 所以最佳的方法是开发钢渣的综合利用, 变废为宝。近二十年来, 国内外钢铁企业在这方面做了大量工作, 积累了经验。钢渣综合利用不但能降低炼钢成本, 带来直接经济效益, 而且也保护了环境, 有很大的社会效益。2. 钢渣的产生和来源在炼钢过程中,从炉料熔化起 ,钢渣就开始形成 ,一直到出钢为止 。钢渣主要来源于：金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物及硫化物；被浸蚀的炉衬及炉衬材料；金属炉料带入的杂质,如泥沙等；为调整钢渣性质所加人的造渣材料,如石灰石、铁矿石、萤石等。按炼钢工艺钢渣可分为平炉渣 、转炉渣和电炉渣 。由于转炉比平炉产量高、能耗低,大多数钢铁厂已改为转炉,但由于钢渣
6、综合利用 问题没有很好地解决 ,钢渣堆场上仍然有大量的平炉渣及平炉与转炉的混合渣。3. 钢渣的基本理化性质3.1 钢渣的物理特性由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外观形态、颜色差异很大。碱度较低的钢渣呈黑灰色,碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰白色。渣块松散不粘结,质地坚硬密实,孔隙较少。渣坨和渣壳结晶细密,界线分明,尤其是渣壳,断口整齐。自然冷却的渣块堆放一段时间后,发生膨胀风化,变成土块状和粉状。钢渣含水与焖渣方式和冷却条件关系较大。钢渣通常含水在3%8%,容重在1.322.26tm3 ，抗压强度在1150cm3左右。平炉渣比重略小,孔隙稍多，稳定性要好一些。3.2 钢渣的化学特性钢渣由钙、铁、镁
7、、硅、铝、锰、磷等氧化物组成。其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。各种成分的含量依炉型、钢种不同而异,有时相差悬殊。钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、 RO( R 代表镁、铁、锰的氧化物,即FeO、 MgO、 MnO 形成的固熔体)、 游离石灰( fCaO) 等。钢渣的矿物组成主要决定于其化学成分,特别与其碱度有关。炼钢过程中需要不断加入石灰, 随着石灰加入量增加, 渣的矿物组成随之变化。炼钢初期,渣的主要成分为钙镁橄榄石,其中的镁可被铁和锰所取代。当碱度提高时,钙镁橄榄石吸收氧化钙变成钙镁蔷薇辉石, 同时放出 RO 相。再进一步增加石灰含量,则生成硅酸二
8、钙和硅酸三钙。【1】4. 国内外综合利用情况为了降低企业的生产成本,提高企业经济效 益,也为了保护环境、减少污染、化害为利、变废为宝,世界各地的冶金企业广泛开展了钢渣综合利用专利技术的开发工作。综合他们的研究成果,将钢渣处理和综合利用技术归纳如下: (1)钢渣的处理方法 弃渣法:钢渣倒入渣罐冷却后直接运至渣场抛弃。此法工艺简单,但占用土地、污染环境。 热泼法:在渣高温可碎时,以水喷渣而使渣破裂成块。此法排渣快,但需大型装载、挖掘和破碎机械。 盘泼碎冷法:将液渣倒在浅盘内,间断定量喷水促其急冷碎裂、翻盘,用排渣车运至水池降温。此法布局紧凑,机械自动化程度高,粉尘少;但工艺复杂,环节多,投资大。
9、风碎法:用压缩空气冲击高温液渣使其碎粒化。其工艺复杂,综合效益不明显,尚处探讨完 善阶段。 水碎法:以压力水冲击液渣而使其粒化降温。此法要求熔渣流动性好,而钢渣流动性较差,易发生爆炸事故。 闷渣法:在红热渣上均匀适量洒水,促使其粉化。此法适用于高碱度钢渣,粉渣利用价值较低。 激冷法:固态红热钢渣用水强冷或浸泡,使其出现裂纹,便于加工破碎。此法仅适用于固态红热钢渣。 滚筒法。 (2)钢渣的综合利用技术回收钢渣中的废钢铁。钢渣用作烧结矿熔剂。 钢渣用作高炉炼铁熔剂。 钢渣用作炼钢返回渣。钢渣用作铁水预处理熔剂。利用钢渣生产水泥。 经处理后的钢渣用于铺路和生产建筑材 料。 钢渣作农肥使用。钢渣用作被
10、污染水域的水质净化剂。 用钢渣生产喷磨料。【2】4.1国内钢渣再利用情况我搜集了宝钢和武钢的钢渣综合利用技术。4.1.1宝钢钢渣再利用情况(1)宝钢钢渣利用开发过程在20世纪80年代,宝钢就开始了钢渣再利用的研究。当时主要将钢渣用于填江筑坝、低地回填,将处理后的钢渣用于铁路基料、铺路、铺渣挤密桩加固地基及生产水泥。1994年初,宝钢开始着手烧结矿配用转炉渣的试验研究,1996年进行了工业试验,并于1998年下半年起在烧结矿中配加转炉渣。至2001年,烧结矿中配加转炉渣量超过15万ta。他们的经验是烧结矿中配加适量的转炉渣,不仅减少了烧结熔剂消耗、降低成本,而且由于转炉渣是低熔
11、点化合物,能在较低的温度下较早、较快地形成粘结相,促进周围矿石反应,使烧结矿结晶良好,从而改善烧结矿强度。但转炉渣的使用也有不利的方面,会使烧结矿含磷量有所增加,高炉又不具备脱磷能力,从而加重了炼钢脱磷负担。因此,宝钢目前还在研究不同含磷量转炉渣的合理利用工艺,并在钢渣处理技术上取得了重大突破,为钢渣新产品的开发提供了保证。（2）宝钢钢渣处理最新专利技术2001年宝钢自行成功开发了一套液态钢渣 处理工艺及设备成套技术。该技术将15001600高温钢渣从液罐倒入溜槽进入特殊结构的滚筒内急冷。滚筒内的液态钢渣通过急冷固化并破碎,实现钢渣分离、排出,产生的蒸汽由风机经烟筒集中排放。排出的钢与渣互不包
12、融,呈混合状态,易磁选分离。处理后的钢渣稳定性好,可直接回收利用。该技术工艺流程短,可大幅度节省投资,不污染环境,是液态钢渣处理技术的一次大的变革。该工艺相关专利技术有: 滚筒法处理转炉渣的进料装置;双腔式滚筒钢渣处理装置; 转炉钢渣的除锈磨料生产工艺。【3】 武钢钢渣处理最新专利技术2001年,武钢采用了武汉冶金渣环保工程有 限公司与香港绿色环保公司合作开发的钢渣处理 生产线,使武钢的钢渣处理实现了“零排放”。该项技术可以将转炉炼钢过程中产生的钢渣进行破碎、磁选、分离、磨细等深加工处理。分离出的粒子钢可以回炉炼钢;剩下的粗颗粒作高速公路路面的“骨料”;碾成末的细钢渣粉则用作水泥和混凝土高活性
13、掺和料;水洗下来的泥浆还能生产钢渣砖。钢渣处理实现了“零排放”。据了解,武汉冶金渣环保工程有限公司钢渣综合开发生产线一期工程现已转入试生产阶段。计划2002年处理钢渣43万t,生产粒子钢、精铁矿5万t,磨细钢渣粉26万t,加入掺和料后还可以配30万t钢渣砌砖;2003年可以达到年处理60万t钢渣的能力。该工艺的相关专利有: (1)钢渣湿法磁选分级方法;(2)钢渣综合利用方法; (3)钢渣中提取的精铁粉生产球团矿的方法【4】4.2国外钢渣再利用情况4.2.1 德国钢渣综合利用情况据文献报道,德国钢渣利用率达95%以上, 其中配入烧结和高炉再利用的达30%,用于土建的达50%,用于农肥的达18%。
14、德国的钢渣开发部门认为,钢渣作为铺路材 料有很好的工程特性,承载力大、坚固性好、耐冰冻体积稳定性强、耐磨性好、耐浪花拍打和潮流的冲击,尤其是混合炉渣(钢渣、高炉渣和高炉水渣)铺路,其承载力比普通材料铺路更高,这样,沥青层的厚度也可以减少2cm,降低造价。因此,推荐在水利工程、堤坝建筑以及铺路中使用钢渣。 目前,他们已使用转炉渣加固了莱茵河港口和谬司河岸。他们的使用方法是,将转炉渣装入钢丝网内,象溜坡一样滑到坡脚下,进行加固,即使有体积不稳定的钢渣,在上述情况下也不会产生问题。此外,德国北部一些钢厂的钢渣常常出口到丹麦作为制作沥青混凝土的原料。再则,他们认为炉渣中的矿物质对道路两旁树木生长有着良
15、好的促进作用,尤其是将炉渣作为疏松剂填在树木根部周围的土中效果更佳。【5】5. 钢渣的具体利用方法5.1作钢铁冶炼熔剂钢渣可用作烧结剂。转炉钢渣一般含40%50%的CaO，lt钢渣相当0.70.75t石灰石，把钢渣加工到小于lOmm钢渣粉，便可代替部分石灰石作烧结配料用。钢渣作烧结熔剂，不仅回收了钢渣中的Ca、Mg、Mn、Fe等元素，而且提高了烧结机利用系数和烧结矿的质量，降低了燃料消耗。5.2钢渣作水泥高碱度钢渣有很好的水硬性，把它与一定量的高炉水渣、煅烧石膏、水泥熟料及少量激发剂配合球磨，即可生产钢渣矿渣水泥。钢渣水泥具水化热低、后期强度高、抗腐蚀、耐磨等特点，是理想的大坝水泥和道路水泥。
16、5.3作筑路与回填工程材料钢渣碎石具有密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好、耐磨与耐久性好、与沥青结合牢固等特点，因而广泛用于铁路、公路、工程回填。由于钢渣具有活性，能板结成大块，特别适于沼泽、海滩筑路造地。钢渣作公路碎石，用量大并具有良好的渗水与排水性能，其用于沥青混凝土路面，耐磨防滑。钢渣作铁路道渣，除了前述优点外，还具有导电性小、不会干扰铁路系统的电讯工作等优点。5.4作农肥和酸性土壤改良剂钢渣含Ca、Mg、Si、P等元素，当钢渣中的P2O5超过4%时，可以磨细作为低磷肥使用。生产实践表明，钢渣磷肥可以用于酸性土壤与缺磷碱性土壤，也适于水田与旱地耕作，具有很好的增产效果。5.5回收废钢钢渣一般含7%10%废钢，加工磁选后，可回收其中90%的废钢。鞍山钢铁公司从德国引进了240104t钢渣磁选加工线，1989年初投入运行，年处理各种钢渣240104t，
