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1、钢铁冶金废物综合利用摘要：在钢铁生产过程中，要产生大量的废弃物。而且随着我国钢铁产量的不 断步提高，其排放量也在不断地增加。因此，如何有效地综合利用这些冶金渣以 及冶金废气，减少废弃物堆放占用地和防止废气环境污染，对于进一步促进我国 钢铁工业的持续高效发展具有重要意义，本文就冶金渣和冶金废气的资源化利用 情况，进行介绍。关键词：冶金渣；冶金废气；冶金炉尘Abstract： in steel production process, to generate a lot of waste. And with Chinas steel production, its emissions to impr
2、ove continuously step in constantly increased.Therefore, how to effectively use the comprehensive metallurgical slag, reduce the waste gas, metallurgy, and prevent waste pile to further promote the environmental pollution, the steel industry sustained development is of great significance，Based on me
3、tallurgical slag and metallurgy, the utilization of waste。Key words: metallurgical slag； Metallurgy exhaust； Metallurgy furnace dust1引言我国是一个钢铁工业大国，2009年的钢产量已经达到了 5.68亿t并且全部被 利用，表明了我国经济发展的良好情况。同时我国工业曾经走过高速发展，高能 耗，工艺设备落后，污染严重的弯路，数据统计显示，目前钢铁工业的污染物排 放占工、农业和日常生活等总排量的15%左右，目前钢铁企业废气和废渣的排放 量分别在7.5553.5Kg/t钢
4、和0.51.32t/t钢的范围，如何减少钢铁各生产环 节的废物的排放，增大其利用率，不但减少对环境的污染，还可以减少燃料的消 耗，降低钢铁生产成本。2冶金渣的利用炼铁和炼钢过程中会产生大量的炉渣，如果直接将它们丢弃，不但占用土地 资源也不利于资源的综合利用可以对它们进行综合回收利用。表1部分企业高炉水渣的组成高炉水渣的化学组成f质髭分数)全业名称CiiOSiOfeAb ObMgQFtjOiMnOTiQS首都锅蛛公司4L 5332. 6#9.说凡E94. 210. 290. 84邯郸钢蛛公国45. 5437. S311. 023. 5?3*474 90. 3Qe甜磨出钢犊公司队1333. 84I
5、L 6830.61& 20Dl 2 &0.211. 12布窿钢铁公司40. 5337. 50S, 089m 56LOO0.160. 150. 66夫原钢恢公司36一 7C30114. 449. 72上能0.30(k 53马栋山钢铁公司37. 9733. 9211. 11Bh 03X 150.081. 10932 .1高炉渣的利用我国的大部分高炉渣接近于中性渣(R=0.991.08),高碱性高炉渣数量较少， 由于矿石的品味和炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动范围很大。2.1.1利用高炉水渣生产水泥高炉渣的综合利用技术在我国已经有几十年的历史，到2000年高炉渣的利用 率已经达到90%以上，其
6、中90%冲成水渣，大部分用作水泥的混合原料，我国 部分钢铁企业的高炉水渣成分如上表1所示。由表1可知，高炉水渣的主要化学成分为CaO和SiO2,约占其渣总量的 70%80%。由于水冷(急冷)条件抑制了钙铝黄长石(AS)，镁黄长石(M)，钙 长石(C)和硅酸二钙(S)等矿相的形成，进而形成具有潜在水硬胶凝性能的玻璃 体矿相结构，这些矿相在水泥熟料、石灰和石膏等激发剂的作用下，可以显示出 水硬胶凝性能并产生强度，因此，水渣是生产水泥的良好原料。目前，使用高炉 水渣研制开发出的矿渣水泥主要有下面几种：(1 )矿渣硅酸盐水泥.矿渣硅酸盐水泥是用硅酸盐水泥熟料和颗粒状高炉水 渣加3%5%的石膏混合磨细制
7、成的水硬性胶凝材料。用高炉水渣生产的水泥牌 号一般在400号以上，但其早期强度较低。(2 )石膏矿渣水泥.石膏矿渣水泥是由质量分数为80%左右的高炉水渣，加 质量分数为15%左右的石膏和少量的硅酸盐水泥熟料或石灰混合磨细制得的水 硬性胶凝材料.这种石膏矿渣水泥成本较低，具有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性，适用于混凝士的水工建筑物和各种预制砌块。(3 )石灰矿渣水泥.石灰矿渣水泥是将干燥后的颗粒状高炉渣、生石灰、消 石灰以及质量分数为5%的天然石膏，按适当的比例配合磨细而成的一种水硬性 胶凝材料.该水泥适用于蒸汽养护的各种混凝土预制品，水中地下路面等的无筋 混凝土和工业与民用建筑砂浆。2.1.2利
8、用高炉渣作道路和建筑材料因为高炉冶金渣的物理性能与天然岩石相近，所以，冶金渣在道路和建筑方 面被广泛的应用,且用量也较大。一般多用于公路、机场以及一些地基工程的建 设等。(1 )矿渣砖：矿渣砖是用高炉水渣加人一定量的水泥等胶凝材料，经过搅 拌、成型和蒸汽养护而成的建筑用砖，主要用于普通房屋建筑和地下建筑，实际 上相当于将高炉水渣代替部分砂石使用。(2 )矿渣混凝土：矿渣混凝土是以高炉水渣为原料，配人激发剂(例 如水泥熟料、石膏以及石灰等)，放人轮碾机中加水碾磨与骨料混合而成， 这种混凝土适宜在生产小型混凝土预制件时使用，不适宜在施工浇筑现场 使用。(3 )地基用碎石：由于冶金渣的强度与天然 岩
9、石的强度大体相同，因此冶 金渣碎石的颗粒强 度完全可以满足地基工程的需要。另外，冶金渣 还具有密度 大、表面粗糙、耐磨性能好、与沥青结合牢固等一系列优点，因而被广泛地应用 于铁路和公路路基的施工及工程回填.但是，用转炉渣作筑路和回填料时， 为了防止渣中自由氧化钙水化引起的体积膨胀，需要对转炉渣进行陈化，一般要 求其粉化率不能高于5%。2.1. 3利用高炉渣生产矿渣棉矿渣棉是以高炉渣为主要原料，经熔化、高速离心法或喷吹法制成的一种白色棉 丝状矿物纤维材料。它具有质轻、保温、隔声、隔热、防震等性能。化学成分见 下表2所示。表2矿渣棉的化学成分(%)名称SiO2A13O2CaOMgOFe2O3矿渣棉
10、36 3910 1438 426100.6 1.2生产矿渣棉的方法有喷吹和离心法两种。原料经化铁炉熔化后获得熔化物， 由喷吹嘴流出时，用蒸汽或压缩空气喷吹而成的称为喷吹法。使熔化的原料落在 回转的圆盘上，用高速离心力甩成矿棉的称谓高速离心法。2.2炼钢渣的利用一般没炼1t钢产生200300kg的钢渣，钢渣可以作为返回料，供烧结，炼 铁，炼钢使用也可以用于农业生产化肥等。2.2.1利用转炉渣作冶金返回原料用作冶金返回原料使用的主要是转炉渣.转炉渣中含40%50% CaO, 5% l 5%的TFe以及2 %左右的TMn，具有较高的利用价值。我国部分钢铁企业的 转炉渣成分如下表3所示。表3我国部分企
11、业转炉渣的化学组成转炉整的化学绢成口贵髭分数企业名称 CaO龄MfiOfeMnOPiQsJ-ChO苜都铜快船司44.0015. 863. 8810. 0422. 37L 11L31e bo本溪钢铁公司41.1415. 99土 22炒29L 340. 56o.盼唐山钢铁会可他3013. 382. 549. 0512. 73L asL 4Q0. SA太原惆铁公司49.0014. 222. 869. 298. 79L 060.56L57马鞋山钢饿公司43. 19LS.5S3. 843. 42& 192 33L403.目前使用转炉渣研制开发出的冶金原料主要有以下几种：(1 )烧结矿熔剂：利用转炉渣中的
12、CaO,代替部分石灰石作烧结熔剂使用.烧 结矿中加入适 量的转炉渣后，有利于烧结造球和提高烧结速度。另外，转炉渣 中的Fe和FeO的氧化放热可以补偿钙、镁碳酸盐分解时所需要的热量，有利于 降低烧结矿的燃料消耗。(2 )高炉或化铁炉熔剂：将转炉渣作为高炉或化铁炉熔剂直接使用，不但可 以节省大量的石灰石和白云石，而且还可以节省大量的热能.但是，由于目前高 炉多利用高碱度烧结矿或熔剂性烧结矿冶炼，已经基本上不用石灰石和白云石，因 此转炉渣直接返回高炉代替石灰石和白云石的使用将受到限制。(3 )作炼钢返回渣：将转炉终渣作为下一炉冶炼时的初渣使用，可以使冶炼 初期成渣快，减少初期渣对炉衬的侵蚀.另外，目
13、前普遍采用的溅渣护炉工艺， 也消耗了大量的转炉渣，大幅度地降低了耐火材料的消耗。2.2.2利用炼钢渣生产肥料利用在使用的中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣的情况下回收的初期含 磷渣，将其直接破碎磨细，生产磷肥。钢渣磷肥的密度为33.33为黑褐色粉末， 是一种碱性肥。钢渣中的五氧化二磷虽然不溶于水，但是能溶解于2%的柠檬酸 溶液，可被植物吸收，磷的柯溶性率可达80%90%。由于钢渣中还有硅、钙。 锰等养分，对植物早期或晚期都有肥效。一般做基肥。没亩可以施用100130kg。 此外钢渣中含有钙、锰、钒等元素也是植物所需养分。3冶金废气的利用冶金生产过程中可以产生大量的废气，这些废气中包括大量的煤气
14、和炉尘， 如何利用好这些废气和炉尘可以大大减少冶金过程中燃料的消耗和提高矿石的 回收率，同时也减轻了对环境的污染。3.1高炉煤气的回收利用。高炉炼铁主要以焦炭作燃料及还原剂在高炉内还原条件下，铁矿石被还原得 到生铁，还原产生大量的煤气，可利用作燃料，并且从炉顶排放出的高炉煤气具 有较高的压力和温度，可以回收它们的余压和余热。3.1.1高炉煤气用作燃料每吨生铁就产生1800m32300m3的煤气，高炉煤气含有CO 20%24%，H2 约含2%，CH4 0.5%其发热值为33503770KJ/m3。它的燃烧会产生大量的热量，可以利用它燃烧产生的热量对用于热风炉的加 热，可以用于轧钢过程中的钢坯加热
15、和烧结过程中对烧结料的点火等，并且还可 以用高炉煤气燃烧产生的热量，加热产生蒸汽用于发电。3.1.2高炉炉气的余压发电高炉顶煤气压力为0.150.4Mpa，不同炉容炉顶煤气压力的基本范围见表4 所示。表4不同炉容炉顶煤气压力情况高炉容积/m3255625101500200400040005000炉顶压力 /100KPa1.1.81.6 2.22.0 2.52.5 3.53.5 4.0现代钢铁厂炼铁高炉大都采用高压炉顶操作来提高冶金强度和产量，从炉顶 排放出的高炉煤气具有较高的压力和温度，为促进这些可燃废气的综合利用， 通常采用目前国内外公认的先进的高炉煤气余压透平发电冶金节能装置。TRT 技术是利用一台透平膨胀机在减压阀前作功，将煤气的压力能和热能转化为机 械能并驱动发电机发电的一种能量回收装置。TRT在运行中不需要燃烧，不改变
