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1、高炉渣的资源化高炉渣是在高炉炼铁过程中，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣，高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。出炉时温度可达14001600，通过加工处理可以得到不同用途的矿渣产品一根据矿石品位的不同，每冶炼1t生铁，约产生高炉渣0.31.0t。矿石品位越低，排渣量越大。对于高炉渣的资源化利用，往往只关注了物质性资源而忽略了能量资源，下面分别针对能量和物质两个方面系统的介绍一下高炉渣资源化的一些问题。一、能量方面高炉炉渣余热回收利用高炉炉渣出炉温度约为1450左右，通常是断续出渣，所以其热能的回收利用存
2、在很大的难度，常见的高炉水淬处理后的只能回收炉渣10%的热量，其余90%的热量只能白白浪费。目前，在国内外对高炉渣进行干式粒化处理的研究已进入中试阶段，效果较好，其方式分为普通式和流化床式两类。1、普通式余热回收。先将液态高炉渣倒入一倾斜的渣沟里，液渣在渣沟末端流出时与下部出来的高速空气流接触，渣温从1550降到1000并被粒化后进入热交换器，然后在热交换器内渣冷却到300，热量得到回收。该法可以回收热量40%-45%。但相对流化床式还是偏低，且处理后渣粒度不均匀。2、流化床式热回收。流化床是利用空气作为流化气体，在处理过程中，钢渣颗粒与流化气体接触充分，接触面积增大，所以热交换比较充分，渣热
3、回收率大大提高。流化床式回收法有常规干式粒化法和熔融高炉渣粒化法两类，其中后者较为成熟，回收率可达70%。其核心设备是熔融高炉渣粒化设备，回收热过程是：1）液态高炉渣粒从罩杯中甩出，通过与下部流化床上来的空气和水冷壁间的换热，完成回收约14%热量；2）高炉渣进而打在容器内壁，与水冷壁进行热交换，完成回收约23%热量；3）内壁反弹回来的高炉渣粒进入到一级流化床内，并与通过流化床的空气和位于床层内的换热管间热交换冷却，完成回收约43%热量；4）一级流化床受热快速膨胀，热渣进入到二级流化床，节能型热交换，完成回收约20%热量。该法日处理渣约7700t,过程中完全无水参与，节约了水资源，且渣粒均匀（小
4、于2mm）,适宜制造水泥。熔融高炉渣粒化法处理高炉渣，可以实现环保和热能的双赢，值得大力推广。二、物质方面高炉渣的组成 包括化学组成和矿物组成。化学组成 高炉渣中通常含15种以上的化学成分。在工厂中高炉渣全分析的项目为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、Fe2O3、S。一些特殊的矿渣还分析TiO2、V2O5、P2O5、Na2O、BaO、Cr2O3、Ni2O3等。所有这些化学成分中，CaO、SiO2、Al2O3、MgO四种成分是主要的，它们约占总重量的95。SiO2和Al2O3来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，CaO和MgO主要来自熔剂，高炉渣主要就是由这四种氧化物组成的硅酸盐和铝酸盐。
5、由于矿石品位和冶炼生铁的品种不同，高炉渣的化学成分波动范围较大。在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣的化学成分变化不大，对综合利用有利。矿物组成 高炉渣中的矿物主要有镁黄长石(2CaOMgOSiO2)，硅酸二钙(2CaOSiO2)、钙铝黄长石(2CaOAl2O3SiO2)、钙长石(CaOAl2O32SiO2)、尖晶石(MgOAl2O3)、假硅灰石(CaOSiO2)等。其中碱性高炉渣中最常见的矿物是黄长石的固熔体、硅酸二钙的含量仅次于黄长石；酸性高炉渣中，主要矿物相是甲型硅灰石和钙长石。高钛矿渣中主要为安诺石(TiO2TiO3)、钙钛矿(CaOTiO2)、钛辉石(7CaO7MgOTiO23Al2O
6、313SiO2)、巴依石、黄长石等；锰铁矿渣中主要为锰橄榄石(2MnOSiO2)。三、高炉渣处理工艺 高炉渣的处理工艺大致可分为急冷处理、慢冷处理和半急冷处理。急冷处理 根据冷却介质的不同，急冷处理又有水淬与风淬之分。水淬处理是最为常用的方法，水淬工艺又分为池式法水淬和炉前水淬。水淬法投资少，设备重量轻，运行费低，有利于高炉及时放渣。但由于水中有浮渣，不能实现冲渣水闭路循环；浪费水电、污染水体。沉淀池过滤式是将滤后清水经冷却蓄于贮水池供循环使用，冲渣前经磁水器处理。该法可实现水的循环使用，水泵磨损小，缺点是水渣含水率高，占地面积大、投资高；搅拌槽泵送式在国外大型高炉上应用较多，它是将高炉渣在炉
7、前冲渣槽被水淬，然后泵送分离槽、脱水槽，把渣水分离，水流入集水池，供循环使用。该法的优点是机械化程度高，水渣含水量少，占地少，可实现冲渣水闭路循环。缺点是水泵磨损严重，动力消耗高，投资大。炉前水淬法近来已逐步取代池式法水淬。风淬则是在块状矿渣重熔时，经调整成分和流量后，用高速离心法或喷吹法以制得矿渣棉。慢冷处理 有热泼法和堤式法。(1)热泼法。把热熔渣运至热泼场上浇泼。每层厚度为100200mm，泼完一层后经空气冷却约30min再继续浇泼，达到一定厚度后用挖掘机开采矿渣碎石。(2)堤式法。把热熔渣运至渣场倾翻堆置。冷却后开采成矿渣碎石。半急冷处理 将热熔矿渣经机械和水共同作用而急冷形成一种坚硬
8、多孔的矿渣，也称膨胀矿渣或膨胀矿渣珠。高炉渣用不同的处理方法可以得到四种产品:缓冷高炉渣：各种结晶矿物相膨化和泡沫高炉渣:与缓冷渣的区别在于其相对高的孔隙度和低的体积密度.球状高炉渣:冷却速度越快,玻璃相越多,结晶越少.粒状高炉渣:其水硬性很适合作水泥的添加剂.由上可知，高炉渣的处理工艺取决于高炉渣利用方式。例如美国主要用来生产碎石，所以多采用慢冷处理；中国主要将高炉渣用作水泥的掺合料，因此大多数厂均采用水淬处理。四、炉渣的资源化途径与存在的问题高炉渣应用 高炉熔渣的处理方法不同，所得矿渣的性能也不相同，其利用的途径也有差异。高炉水渣主要用作生产水泥和矿渣砖；矿渣碎石主要用作骨料和路材；膨胀矿
9、渣珠主要用作轻骨料配制混凝土。此外，还可用作生产铸石、微晶玻璃、矿渣棉、陶瓷及制作农业肥料等。高炉渣资源化所受的限制CaO和MgO的存在使钢渣的体积不稳定CaSiO4由相向相的转变使高炉渣容易粉化其中氟和重金属有被雨水、浸出污染环境的危险铁氧化物含量较高与其他天然材料的市场竞争结语我国是全球最大的钢铁生产国，同时伴随我国高炉冶炼生产排出的含丰富热能的高炉渣数量也是巨大的，如果将这部分热量进行回收，吨钢综合能耗将下降18千克标准煤；高炉渣的回收，主要以水淬粒化工艺作为高炉渣的处理工艺，水淬方法处理熔渣的缺点主要是三个方面：熔渣预热没有回收、新水消耗量大、冲渣产生的二氧化碳和硫化氢等气态硫化物带来了空气污染。总的来说提高余热回收效率、优化余热利用方式、与其他行业链接开发高附加值的炉渣产品已成为炉渣余热回收技术发展的趋势。
