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1、中建进入钢渣市场项目可行性研究报告前言1.定义和概况1.1钢渣定义：钢渣是炼钢生产的副产品，是一种工业固体废物。排出量约为粗钢产量的1520。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:金属炉料中元素被氧化后产生的硫化物和氧化物;调整钢渣的性质而加入的造渣材料(如萤石、石灰石、铁矿石等);金属炉料带入的杂质;被浸蚀的炉衬及炉衬材料。1.2钢渣分类： 钢渣的分类通常按照冶炼方法、碱度和形态进行分类。1.2.1按碱度分类M2.5称为高碱度钢渣。1.2.2按形态分类按钢渣的形态可分为水淬粒状钢渣、块状钢渣和粉状钢渣。形态的差异是因对钢渣进行处理时所采用工艺方法的不同所
2、致。水淬粒状钢渣是一种表面粗糙多孔,质地轻脆,容易破碎的粒状渣。1.2.3按冶炼方法分类按冶炼方法可分为平炉钢渣、转炉钢渣和电炉钢渣。平炉钢渣又可分为初期渣、精炼渣、出钢渣和浇钢余渣;电炉钢渣又有氧化渣和还原渣之分。对于平炉钢渣和转炉钢渣的特别说明：由于转炉比平炉的能耗低、产量高，大多数钢铁厂己淘汰了平炉。但由于没有很好地解决钢渣综合利用问题，仍然有大量的平炉渣及平炉与转炉的混合渣产生。由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣颜色、外观形态差异很大。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。渣块质地坚硬密实，松散不粘结，具有较少的孔隙。渣佗和渣壳界线分明，结晶细密。尤其是渣壳，断口很整
3、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。（1）转炉钢渣：转炉钢渣将是钢渣的主要部分。目前，生产1t转炉钢约产生130-240kg钢渣。（2）平炉钢渣：平炉炼钢周期比转炉长，分氧化期、精炼期与出钢期，并且每期终了都要出渣。氧化期排出的渣称初期渣，精炼期排出的渣称精炼渣，出钢后排出的渣称出钢渣，精炼渣与出钢渣又合称为末期渣。目前，每生产1t平炉钢约产生钢渣170一210kg，其中初期渣约占60%,精炼渣占10%，出钢渣占30%。(3)电炉钢渣：电炉炼钢是以废钢为原料，主要生产特殊钢。电炉生产周期也长，分氧化期和还原期，并分期出渣，所出渣分别称氧化渣和还原渣。目前，每生产
4、1t电炉钢约产生150-200kg的钢渣，其中氧化渣约占55%。1.3钢渣成分：钢渣主要由钙、 铁、 硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。有的地区因矿石含钛和钒，钢渣中也稍含有这些成分。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同，有较大的差异。钢渣性质：钢渣的容重一般为1.32-2.26 t/m3，含水量为3%-8%。平炉渣比重略小，孔隙稍多，稳定性相对较好。在温度 15001700下形成，高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状
5、，一般为深灰、深褐色。有时因所含游离钙、镁氧化物与水或湿气反应转化为氢氧化物，致使渣块体积膨胀而碎裂；有时因所含大量硅酸二钙在冷却过程中(约为675时)由型转变为 型而碎裂。如以适量水处理液体钢渣，能淬冷成粒。处理方法：20世纪初期即开始有人研究钢渣的利用，但由于钢渣的成分波动较大，迟迟未能实际应用。70年代初，美国首先把每年排放的1700万吨钢渣全部利用起来。世界许多国家处理钢渣的通行方法是热泼法，即将液体钢渣泼入专门的处理场,渣层厚度在30厘米以下,喷淋适量的水促其冷却，然后进行破碎、筛分、磁选，以回收其中金属，渣块则进行综合利用。美国伯利恒钢铁公司和中国一些钢厂都采用水力冲渣法使电炉渣、
6、平炉前期渣实现粒化。冲水水压为2.58千克力/厘米2,渣和水之比为1比10以上。此法工艺简单,得到的钢渣粒度大多在1厘米以下,便于利用。但用水量大，须解决水的处理和循环利用问题。1974年以来，日本的新日本钢铁公司采用浅盘(ISC盘)水淬法(见图)处理转炉渣。处理方法是将液体钢渣泼入浅盘，渣层厚度约10厘米，喷水使渣冷却到500左右,固化后将渣倾倒在运渣车上,再度喷水使渣冷却到200左右，然后倒入泡渣池，冷却至常温。经过处理的渣，颗粒大多在10厘米以下。此法节省处理场地，操作较水力冲渣法安全，周转快，节省投资和设备，对环境的污染程度较轻。1.4钢渣的应用概况钢渣的用途因成分而异。美国每年以排渣
7、量的2/3作为炼铁熔剂,直接加入高炉或加入烧结矿，在钢铁厂内部循环使用。钢渣的成分中，除硅无用和磷有害外，钙、铁、镁和锰（共占钢渣总量的80%）都得到利用。但硫、磷含量较高的钢渣作为熔剂，会使高炉炼铁的利用系数降低，焦比增加。法国、德国、加拿大等国都把这类钢渣用作铁路道碴和道路材料。做法是先将加工后的钢渣存放36个月，待体积稳定以后使用。这类钢渣广泛用于道路路基的垫层、结构层，尤宜用作沥青拌合料的骨料铺筑路面层。钢渣筑路，具有强度高，耐磨性和防滑性好,耐久性好,维护费用低等优点。西欧各国用高磷钢渣作肥料有悠久的历史。钢渣中的钙、硅、锰以及微量元素均有肥效，可作为渣肥施于酸性土壤。各类钢渣均可作
8、为填坑、填海造地材料。中国目前生产少量钢渣水泥，多用转炉钢渣掺50%左右高炉粒化渣，10%左右石膏，磨制无熟料钢渣水泥，或以15%左右水泥熟料代替钢渣磨制少熟料水泥。中国有些地方利用电炉钢渣生产白钢渣水泥。日本、德国利用钢渣作为水泥生料，焙烧铁酸盐水泥，可节约能源。此外，钢渣还可制造砖、瓦、碳化建筑材料等。1.5钢渣的具体应用和处理方法（1）钢渣用于生产钢渣砖钢渣砖所用的材料是水淬平炉初期渣(简称钢渣)、高炉水渣(简称水渣)或粉煤灰、石灰和石膏。钢渣是钢渣砖的主要材料，用量占50以上(重量比)。钢渣的外观呈亮黑色；粒度一般存5毫米以下；松散容重约为1400公斤米3；自然含水率为26；渣中含有5
9、10的钢粒，全铁含量达2628。钢渣砖是以平炉水淬初期渣为主要原料，掺入部分高炉水渣(或粉煤灰)和激发剂(石灰和石膏)，并加水湿搅拌，经轮碾、压制成型，然后蒸汽养护而制成的。其标号在100号以上，可广泛地用于工业与民用建筑中。（2）钢渣用于生产水泥钢渣中含有与（硅酸盐）水泥熟料相似的成分（硅酸二钙和硅酸三钙），因此可做生产水泥的基础原料。高碱度转炉钢渣中两者含量在50以上，中、低碱度的钢渣中主要为硅酸二钙。钢渣的生成温度在1560以上。而水泥熟料的烧成温度在1400左右。钢渣的生成温度高，结晶致密，晶粒较大。水化速度缓慢。因此可以将钢渣称为过烧水泥熟料。以钢渣为主要成分。加入一定量的其他掺合料
10、和适量石膏，经磨细而制成的水硬性胶凝材料称为钢渣水泥。生产钢渣水泥的掺合料可用矿渣、沸石、粉煤灰等。为了提高水泥的强度，有时还可加入重量不超过20的水泥熟料。高碱度钢渣含有大量C3S，GS等活性物质，有很好的水硬性，把它与一定量的高炉水渣、烧石膏、煅水泥熟料及少量激发剂配合球磨，可生产钢渣矿渣水泥。钢渣可作混凝土掺合料，将足够的钢渣分散到水泥基料中，可起到改善混凝土导电性的作用。普通水泥基复合材料在干燥条件下是一种高电阻率的非导电材料，而钢渣中含有较多的铁氧化物以及未氧化的Fe，因此，是一种导电性能良好的材料。导电混凝土的导电性和潜在的机敏眭，使其具有非常广泛的用途。（3）钢渣用于路基垫层钢渣
11、在路基上能否得到广泛使用, 决定于钢渣是否符合道路工程的各项使用要求, 钢渣在路基垫层中应用, 其粒度应控制在60mm 以下, 自然堆放或稍加喷淋3 个月以上其粒度基本符合要求 , 钢渣中游离CaO随着钢渣龄期的增长而明显减少, 3 个月后基本稳定在 5. 5%的水平, 其粉化率亦不断下降, 稳定性提高。影响钢渣作路基垫层使用的另一个要求是钢渣的力学强度。（4）回收废钢钢渣中一般含有10左右的金属Fe（铁）。通过破碎磁选筛分工艺可以回收其中的金属Fe。一般钢渣破碎的粒度越细，回收的金属Fe越多，将钢渣破碎到100300mm，可从中回收64的金属Fe，破碎到80lOOmm，可回收76的金属Fe，
12、破碎到2575ram，回收的金属Fe量达15。国内外从很早就开始从钢渣中回收废钢铁。（5）钢渣用作烧结熔剂烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅回收利用了钢渣中的残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且可以提高了烧结矿的产量。烧结矿中适量配入钢渣后，能使结块率提高，粉化率降低，成品率增加。再加上水淬钢渣疏松、粒度均匀、料层透气性好也有利于烧结造球及提高烧结速度。此外，由于钢渣中Fe和FeO的氧化放热，节省了烧结矿中钙、镁碳酸盐分解所需要的热量，使烧结矿燃料消耗降低。高炉使用配入钢渣的烧结矿，由于强度高，粒度组成有所改善，尽管铁品位略有降低，炼铁渣量略有增加，但高炉操作顺行，焦比有所降低。（
13、6）钢渣用作高炉溶剂早在二十世纪四十年代，国外就开始用钢渣作高炉溶剂。钢渣做高炉熔剂的主要优点有：回收利用了渣中大量的金属铁。利用1t钢渣，可大量节省烧结矿用量和石灰石用量。可提高高炉的脱硫能力。钢渣使高炉的流动性和稳定性变好，提高料柱的透气性。即使炉料顺行又提高了炉渣的脱硫能力。高炉配用钢渣量，主要取决于钢渣中有害成分磷的含量，以及高炉需要加入的石灰石用量。经济效益提高。（7）钢渣用于生产钢渣微粉钢渣微粉是钢渣经过加工、筛选、干燥后磨细并掺加适量的外加剂加工混合而成的产品。目前配制高标号混凝土主要采用降低水胶比、添加高效减水剂和超细粉体的方法与普通混凝士相比水泥用量偏多对混凝土的耐久性有不利
14、影响。中高碱度的钢渣因含有胶凝性矿物，不仅可直接磨粉生产钢渣水泥，而且也可作为活性混合材在水泥生产中作为添加剂应用。研究表明，在混凝土拌和过程中掺加适量的钢渣微细粉取代部分水泥，可以提高其结构的致密度和力学强度，我国宝冶钢渣公司己在道路、场坪、制品等多方面广泛应用，经过多年实践验证，钢渣微粉性能稳定可靠。而且掺钢渣微粉可使混凝土抗冻性能大幅提高，当钢渣微粉掺量为l0(质量分数)时，其抗折强度比普通基准混凝士提高约30，脆度系数降低30，耐磨性能提高13以上。（8）农业方面的应用钢渣中含有P，Si，Ca，Mg等有利用价值的元素，可以起到不同程度的肥效作用，因此可以用作生产钢渣磷肥、钢渣硅肥、酸性
15、土壤改良剂以及钙镁磷肥等。钢渣磷肥是由含磷生铁用托马斯法炼钢时所生成的碱性炉渣经轧碎、磨细而得，主要有效成分是磷酸四钙和硅酸钙的固溶体，并含有镁、铁、锰等元素，适用于酸性土壤，可作基肥。钢渣硅肥中含有较多的可被植物吸收的活性硅，施用具有极好的效果，主要用于水稻、小麦、玉米等喜硅作物，尤以水稻对硅最敏感。钢渣中含有较高的CaO和MgO，因而具有很好的改良酸性土壤和补充钙镁营养元素的作用。钢渣中除含有硅、磷等有效成分可直接用作农肥外，还可利用其中高含量的氧化钙和氧化镁，将其作为助剂与矿石一起制备成钙镁磷肥，对农作物的增产具有明显的效果。（8）钢渣用作土壤改良剂我国钢渣在农业改良土壤方面的应用始于2
16、0世纪50年代末60年代初。钢渣中钙、镁元素含量较高，呈碱性，可用来改良酸性土壤。传统上多采用石灰来调节酸性土壤的pH值和改善土壤结构，但长期施用石灰也存在一定的副作用，它会引起镁、钾、钙等元素的失衡，从而降低镁的活度和植物有效性。而采用钢渣作为酸性土壤改良剂钢渣中含的CaO能在很长时期内缓慢中和土壤，且由于钢渣本身含有可溶性的镁和磷，可以取得比石灰改良酸性土壤更好的效果。1.6钢渣利用的新途径（1）钢渣热态成型为陶瓷产品新技术国外已经在研究用水淬渣制造高附加值陶瓷产品。例如: 美国的AgarwalG 等人利用钢铁炉渣制造富CaO 的微晶玻璃, 具有比普通玻璃高2 倍的耐磨性及较好的耐化学腐蚀性。西欧的GoktasAA 用废钢铁炉
