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1、开创钢铁工业固体废物高价值综合利用新局面朱桂林 孙树杉 郝以党(中冶集团建筑研究总院)摘要：介绍了中国政府把固体废物的综合利用工作作为我国经济和社会开展的一项长远战略方针。资源综合利用是实施资源永续利用，保证国家经济健康开展的重要内容，是防止污染，保护环境的重要方面，是增强企业竞争力的重要措施。中国钢铁工业固体废物年产生量约2亿t，综合利用率为40.7 。介绍了主要综合利用途径及最新研发成果，提出了“十五期间应推广具有国际先进水平的拥有自主知识产权的处理工艺设备和利用技术。提出高炉矿渣处理工艺应推广炉前水淬和转轮法急冷工艺，淘汰池式法泡渣工艺；转炉钢渣处理工艺应推广热炯法、风淬法、转轮法工艺，
2、淘汰渣跨或渣场热泼洒水冷却工艺。从老渣山回收废钢应推广自磨机一干磁选处理工艺，逐步淘汰钢渣破碎筛分磁选工艺和湿磨磁选工艺。推广尾矿再选回收铁精矿和中矿技术，尾矿代替铁精粉和粘土配烧水泥熟料技术；粒化高炉矿渣粉作水泥和混凝土掺合料技术；钢渣粉作水泥和混凝土掺合料技术，含铁尘泥作烧结矿混合料；粉煤灰作水泥掺合料和新型墙体材料和制品。逐步扩大产业化规模，提高资源化利用水平，提高固体废物的综合利用率是今后钢铁工业固体废物综合利用的主要任务。关键词：钢铁工业 尾矿 高炉矿渣 钢渣 尘泥粉煤 灰综合利用1 前言中国钢铁工业固体废物年产生量约为2.03亿t,综合利用率为40.7%。其中高炉矿渣、化铁炉渣、铁
3、合金渣、含铁尘泥综合利用技术和装备水平不断提高，逐渐实现产业化。而尾矿、钢渣、粉煤灰、工业垃圾的利用率较低。假设不处理和综合利用，会出现渣满为患，影响钢铁工业可持续开展。同时会占用土地、填满沟溪、淤塞河道、破坏环境并造成污染。经过多年的科学试验和大量实践证明，钢铁工业固体废物可实现减量化、资源化和高价值综合利用。中国研究开发了一批像钢渣热炯工艺技术、钢渣风淬工艺技术、钢渣水泥、钢渣粉作混凝土掺合料等具有国际先进水平的、拥有自主知识产权的技术和产品，正在推广应用，对实现钢铁工业固体废物“零排放，节能降耗，增加企业经济效益，减少CO。排放，保护环境都起着重要作用。2 固体废物的综合利用是我国经济和
4、社会开展的一项长远战略方针固体废物包括工业固体废物和城市垃圾。钢铁工业固体废物是指尾矿、冶炼渣、尘泥、自备电厂的粉煤灰、炉渣和工业垃圾。为 了推 动 全社会开展固体废物综合利用，促进经济增长方式转变和可持续开展，在国家有关行业制定的“十五规划中均提出了要求和目标。2.1 在能源节约与资源综合利用“十五规划中提出：要以提高资源综合利用率为核心，加强法制建设，强化政策导向，依靠科技进步，加强科学管理，建立和完善资源综合利用宏观管理体系和运行机制，促进经济与资源、环境的协调开展。到2005年工业废渣综合利用率到达60%。2.2 在国家经贸委、科技部、财政部、税务总局联合发布的“国家产业技术政策中提出
5、在“十五和“十五后5年应“开发高炉渣和炼钢炉渣的资源化技术和有色金属渣的综合利用。2.3 在冶金“十五规划中提出:支持综合利用技术改造工程，推进“清洁生产，对资源综合利用废渣形成的新兴产业和产品，实行优惠政策。2.4 在国家环境保护“十五规划中对冶金行业提出全面推广废渣综合利用工作，2005年固体废物综合利用率达50%。“十 五 规划要求钢铁工业固体废物综合利用率由目前的40.7%提高到50 0o，任务十分艰巨，冶金行业各企业应将固体废物的处理和利用纳人议事日程，安排资金投人，建设以固废为原料的综合利用产品生产线，走规模化、产业化道路，逐步实现冶金企业废渣“零排放。3 钢铁工业固体废物利用的现
6、状3.1 钢铁工业固体废弃物的产生量和利用率钢铁工业固体废物主要包括：尾矿、冶炼渣、尘泥、自备电厂的粉煤灰和炉渣以及工业垃圾等。其2002年产生量和利用率的统计分析见图1及图2。 图1 钢铁工业各种固体废物的比例(2002年) 图2 钢铁工业固体废物产生量和利用量(2002年)3.2 钢铁工业固体废物的成分 化学成分钢铁工业固体废物的化学成分见表1。从化学成分可看出，钢铁工业固体废物以铁、图1 钢铁工业各种固体废物的比例(2002年) 硅、铝、钙、镁的氧化物为主，含量在80%以上。 矿物组成矿物组成决定了材料的性质和利用途径。上述各种固体废物的矿物组成有很大不同，见表2。3.3 钢铁工业固体废
7、物利用途径中国钢铁工业固体废物利用途径见表3。4 钢铁工业固体废物处理利用的开展方向中冶集团建筑研究总院协同有关单位从20世纪50年代开始进行冶金工业固体废物的处理和综合利用的系统试验研究，推出了一大批具有国际先进水平的技术成果，建设了一批生产线，并实现了产业化。降低了企业本钱，创造显著的经济效益。今后钢铁工业固体废物综合利用的开展方向是推广应用已有先进、成熟的技术和产品，依靠科技创新，提高钢铁工业固体废物资源化水平及综合利用率。4.1 在冶金渣处理工艺上应加快技术进步的步伐，推广冶金渣处理先进工艺和技术装备，淘汰技术水平低的工艺和装备。1高炉渣处理工艺应推广炉前水淬工艺及转法急冷工艺和装备，
8、淘汰池式泡渣工艺。(2 )热态钢渣处理工艺应推广池式热闷工艺、风淬工艺、转轮急冷工艺，淘汰渣跨或渣场热泼洒水冷却工艺。(3) 钢渣回收金属铁的处理工艺应推广钢铁自磨干磁选处理工艺，逐步淘汰破碎筛分磁选工艺和破碎湿磨磁选工艺。4.2 推广粒化高炉矿渣粉的技术和产品粒化高炉矿渣生产矿渣水泥在我国已有50多年的历史，对提高水泥产量，改善水泥性能曾起了重要作用。粒化高炉矿渣与水泥熟料一起粉磨，由于其易磨性不同，在水泥中矿渣颗粒较粗，达不到全部水化硬化的细度，会降低水泥强度。水泥采用ISO标准后，3天和28天的强度必须提高，才能到达新标准要求，因此水泥行业对高炉矿渣的需求量逐渐减少。冶金企业高炉渣的利用
9、率逐年降低。20世纪90年代冶建总院等单位研究工业渣粉作高性能混凝土掺合料取得成功。由于矿渣细度提高，其活性在碱性介质中得到充分发挥，配制混凝土时可等量取代水泥的20%40%，可提高混凝土强度，改善混凝土的耐久性(如水化热、抗冻性、抗侵蚀性、抗碱骨料反响等)，并使混凝土具有良好的施工性能(如粘聚性、保水性、可泵性等)。同时冶建总院工业化生产了粒化高炉矿渣粉的产品，用于北京机场扩建工程、北京地铁复八线建设和北京的其他建筑工程，取得了良好的技术经济效果。并起草了“用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉国家标准GB/T18046-2000。现宝钢、鞍钢、武钢、唐钢、芜湖等已建成建年产6080万t的粒化高
10、炉矿渣粉生产厂。其他钢铁企业也积极进行粒化高炉矿渣粉生产厂筹建工作。今后我国钢铁企业现有“粒化高炉矿渣产品将被高价值的“粒化高炉矿渣粉产品所取代。4.3 大力推广钢渣粉的生产技术和产品利用钢渣生产水泥是中国研究开发的具有国际先进水平的成果。冶建总院从20世纪60年代开始进行钢渣水泥的试验研究、生产和推广应用工作。历年约有6 000万t钢渣水泥用于工业与民用建筑工程、机场道面、道桥建设和大型水库。磨细钢渣粉与粒化高炉矿渣粉双掺作水泥和混凝土掺合料是钢渣又一项高价值利用的高新技术。钢渣粉作水泥和混凝土掺合料，可提高混凝土后期强度；改善混凝土耐磨性、韧性、抗渗性、抗冻性、耐海水腐蚀性；提高混凝土液相
11、碱度，增强钢筋耐腐蚀性，与高炉矿渣粉配制成双掺粉是今后混凝土掺合料的最正确产品。目前湖南涟钢钢渣开发公司、邯郸、首钢、鞍钢、南钢、临钢等正在进行钢渣粉的生产线建设等有关前期工作。国家标准化管理委员会于2003年下达任务由中冶集团建筑研究总院负责起草“用于水泥和混凝土中钢渣粉的国家标准。4.4 积极推广粉煤灰作新型建筑材料和制品的技术和产品粉煤灰作水泥混合材、混凝土掺合料的技术已推广应用。由于目前中国每年粉煤灰的产生量高达1.2亿t，利用率仅为58%，因此，粉煤灰的综合利用需选择用量大、产品国内市场需求量大的技术途径，才能使粉煤灰的综合利用率到达“十五规划提出的65%的要求。中国墙体材料革新是保
12、护耕地、节约能源、改善环境、实施可持续开展战略的重要措施。“十五期间，我国全社会房屋年竣工面积将到达1820亿m2，城乡住宅年需求量为1315亿m2，2005年全国新型墙体材料产量到达3 000亿块砖，占墙体材料总产量的比重到达400%。 2 003年6月30日以前全国170个城市禁止使用粘土砖，2005年底以前所有省会城市全面禁止使用实心粘土砖。开展粉煤灰实心砖、粉煤灰空心砖、空心砌块、轻型板材，加气混凝土，粉煤灰陶粒等是粉煤灰综合利用的重要途径。同时国家发布了生产和使用工业渣生产新型建材和制品的鼓励政策，为粉煤灰利用创造了条件。4.5 积极开展尾矿的精选和综合利用中国铁矿石品位较低，尾矿率
13、一般为50%以上。尾矿中含有可选铁时应建立再选车间，可回收含铁达54%65%的铁精矿和含铁35%40%的中矿。再选后的尾矿作尾矿砖、作井下充填料、配烧水泥熟料，其用量大，易推广。尾矿中的硅是以低熔点矿物存在，不是稳定的Si02，易于CaO化合，且Fe20。的含量较高，具有矿化作用，还可以代替铁粉。因此烧熟料时所需要热耗也低。用尾矿代粘土配烧熟料后产量一般可提高20%30%的产量，能耗、电耗、本钱均降低。2002年中国水泥产量为7.25 亿t，约需配料用粘土1.80亿t。我国人均可耕耕地只有1 046.56 m2，远低于世界人均3 133.02m2“的水平。因此利用尾矿代替粘土配烧水泥熟料是尾矿
14、利用的重要途径之一。5 钢铁工业固体废物综合利用具有显著的社会效益、环境效益和经济效益钢铁工业固体废物综合利用不但可提高企业效益，实现废渣“零排放，实现“清洁生产，而且能减少环境污染。我国环境污染严重，固体废弃物堆存量已达70多亿t，综合利用率假设提高一个百分点，每年就可减少约1 000万t废弃物的排放，对减少占地具有重要作用。地球温室效应的主要原因是CO2排放所造成。世界水泥工业所排放CO2量占总排放量的7. 9%，每生产It硅酸盐水泥产生1.011t CO2钢铁渣粉可代替水泥使用，每年钢铁渣产生量约为8 000万t，约占水泥总量的11%，全部制成水泥或直接代替局部水泥使用，每年可减少8 0
15、00余万t的CO2排放，对改善地球环境起到积极作用。据统计，每年可综合利用的固体废弃物和可回收的再生资源，没有利用的价值达500多亿元。只就冶金企业钢铁渣而言如全部高价值利用可创产值130亿元，利润35亿元。同时还可回收废钢铁和铁精粉350万t，因此大力开展冶金固体废物的综合利用是企业降低本钱、提高效益、增强竞争力的必然选择。6 结论钢铁工业固体废物中主要含有CaO、SiO2、Al2O2、FeO、MnO等可再利用的成分，冶炼渣还含有水硬活性的组分，是新型建筑材料的珍贵资源。钢渣是过烧硅酸盐水泥熟料，生产钢渣水泥和磨细钢渣粉用作水泥和混凝土掺合料，不但可高价值利用钢渣而且能改善水泥和混凝土耐久性
16、能，提高建筑工程质量。粒化高炉矿渣进一步加工成粒化高炉矿渣粉，与钢渣粉混合使用将成为21世纪建筑工程重要材料，标志着中国钢铁工业废渣综合利用水平的提高。粉煤灰除作水泥和混凝土掺合料外，应大力推广生产新型墙体材料和制品。尾矿的利用应积极推广代替粘土和铁粉配烧硅酸盐水泥熟料及生产新型建筑材料、作混凝土细骨料、作井下充填料等综合利用途径，以提高尾矿的综合利用率。钢铁工业固体废物的综合利用具有广阔的前景。不仅是环境保护的要求，而且对企业实现工业渣“零排放，实现“清洁生产，节能降耗，降低产品本钱，提高经济效益，都具有重大意义。参考文献1Sun Shu Shan.Quality of Steelmaking Slag
