钢渣的处理与利用研究

钢渣的处理与利用研究

发表时间：2018-10-10T11:24:05.160Z 来源：《防护工程》2018年第11期作者：王芳[导读] 首先简单介绍了钢渣的矿物、化学组成，对钢渣的处理工艺进行了总结和分析。详细阐述了钢渣在冶金领域、建筑行业以及农业方面的综合利用现状，并对钢渣的资源综合利用进行了展望。王芳

中冶京诚工程技术有限公司 100176摘要:随着我国经济的快速发展，对各种资源的浪费现象也越来越严重。本文研究的目的就是对钢渣再次进行回收使用，从而节约能源，为我国的持续性发展战略提供支持。首先简单介绍了钢渣的矿物、化学组成，对钢渣的处理工艺进行了总结和分析。详细阐述了钢渣在冶金领域、建筑行业以及农业方面的综合利用现状，并对钢渣的资源综合利用进行了展望。关键词:钢渣；处理工艺；利用随着我国经济的发展，钢铁产量也得到了很大的提高，随着产生的钢渣也急速增加。作为钢铁生产过程中所排出的固体废弃物，每生产1吨钢排出约0.12吨钢渣，每年我国产出的钢渣产量接近1亿吨。目前我国钢渣的综合利用率不足30%，没有利用的钢渣形成的一座座渣山，不仅占用大量的土地资源，污染周边环境和地下水，还造成了巨大的浪费。积极开发和应用先进有效的钢渣处理和资源化利用新技术，提高其利用率和附加值，是钢铁企业发展循环经济，实现可持续发展的重要课题之一。

一、钢渣概述

（一）钢渣的产生

钢渣是炼钢过程中排出的由金属原料中的杂质与助溶剂、炉衬形成的渣，以硅酸盐、铁酸盐为主要成分。钢渣的主要成分主要来源于以下几个方面：一是金属炉料中Si、Mn、P被少量铁氧化后生成的氧化物；二是侵蚀的炉衬和补炉材料，主要是CaO、MgO等；三是金属炉料带入的杂质，如泥沙等；四是为调整钢渣性质所加入的造渣材料，如石灰、铁矿石、白云石等辅助材料。（二）钢渣矿物组成钢渣的矿物组成随碱度(碱度=Ca0/ (SiO2十P2O5的质量比)高低也变化。钢渣的矿物组成含有橄榄石(CaO、 FeO、SiO2）、镁蔷薇辉石(3Ca0·Mg0·2Si02）、硅酸二钙(C2F) .硅酸三钙(C3S）、铁酸钙(C2F）、游离氧化钙(f-Ca0)、FeO,其组成随炼钢方式的不同而变化。碱度的高低关系到转炉钢渣的胶凝活性。碱度越高活性越大，但由于炼钢工艺的不同，同碱度的钢渣其胶凝活性还是有较大的差别，所以用碱度去评定胶凝活性不够准确。

二、钢渣处理方法（一）热泼法

从炼钢车间将热态钢渣运至钢渣场，在炉渣高于可淬温度时向其喷洒有限的水，利用钢渣产生的温度大于本身的极限应力使其碎裂，该过程还加速了游离氧化钙的水化消解，反复热泼后的钢渣变为小碎块或者粉化。其优点是排渣速度快、设备投资小、运行成本低；其缺点是占地大、破碎加工粉尘大、对环境污染严重。（二）盘泼法

通过渣灌将热熔渣运至渣盘边，利用吊车将渣罐中的热熔渣均匀的倾倒在渣盘中，向其喷淋大量的冷却水，再倒入渣车中喷水冷却，最后倒入水池中冷却。该方法的优点是冷却速度快、处理量大、粉尘少、占地少、钢渣粒度利于金属料回收；缺点是工艺复杂、投资和运行成本大、对钢渣的流动性有一定的要求。（三）热炯法

将熔融钢渣倾翻在热炯装置内，封盖，喷水。利用高温液态钢渣的显热洒水产生的物理力学作用以及游离氧化钙遇水生成氢氧化钙体积膨胀产生的化学作用使钢渣破裂粉化。该方法的优点是处理工艺简单、钢渣粉化效果好、钢渣安定性好利于尾渣的后期利用；缺点是处理周期长。

（四）水淬法

钢渣水淬法是20世纪70年代为获得粒度小于8mm钢渣返回烧结而研究成功的工艺。高温液态钢渣在流出下降过程中被高压水分割、击碎，热熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂使熔渣在水幕中进行粒化。其优点是排渣速度快、工艺流程简单、占地面积少、投资少、钢渣粒度小性能稳定；其缺点是水淬时操作不当易发生爆炸、只能处理液态渣、钢渣水硬胶凝性低影响钢渣的利用。（五）滚筒法

高温液体钢渣在高速旋转的滚筒内，滚筒中放置有钢球，以水作为冷却介质，钢渣在滚筒中热化、粉化、研磨、冷却。其优点是排渣速度快、占地面积少、污染少、钢渣粒度小、钢渣安定性好利于尾渣的后期利用；其缺点是设备较复杂且故障率高、投资大、只能处理液态渣。

（六）粒化轮法

将熔融的钢渣落到高速旋转的粒化轮上，因机械作用将熔渣破碎、粒化，被粒化的熔渣在空间经喷水冷却后，渣水一同落人脱水转鼓。其优点是排渣速度快、污染少；其缺点是处理率低、只能处理流动性好的钢渣、设备磨损严重、钢渣胶凝性能变差影响其利用。

三、钢渣处理之后的应用（一）回收废钢铁

钢渣的主要化学成分中约有平均质量分数为25%的铁，其中金属铁约占10%,钢厂通过破碎、磁选、筛分工艺来回收钢渣中的废钢铁。若需要越大程度的回收的金属Fe,钢渣的破碎粒度则越细。钢渣破碎到300-100mm,可从中回收6.4%的金属Fe，破碎到100-80mm,可从中回收7.6%的金属Fe，破碎到75-25mm，金属Fe的回收量高达15%。从钢渣中分选、回收废钢和钢粒，现在已经成为钢铁企业最基本的利用措施。

（二）建筑方面的应用

钢渣的生成温度在1560℃以上，结晶致密，晶粒较大，水化速度缓慢，含有硅酸三钙、硅酸二钙等物质，是一种具有潜在活性的胶结材料。相比于水泥熟料1400℃的烧成温度，钢渣可认为是过烧硅酸盐水泥熟料。钢渣的活性指数随其预粉磨的比表面积增加而提高，将钢渣磨细后可林代部分水泥作为混凝土掺介料用于混凝土生产中。以钢渣作为路面砖和墙体材料的原料，混以水泥、粉煤灰、石灰以及其它添加剂用于墙体砌块(包括免烧砖瓦)是近来钢渣利用研究的一个热门方向。钢渣的主要作用是作为细骨料，代替传统配方中的黄砂。由于钢渣存在安定性不良的问题，在使用前应对钢渣进行陈化、压蒸等处理。经过处理后的钢渣掺量能达到60%以上，路面砖和墙体材料强度高、耐久性长，同时还能节省大量的水泥和黄砂。

（三）农业方面的应用

钢渣中含有较高的钙、硅以及各种微量元素，可根据钢渣的化学成分不同做不同的应用。钢渣粒度<4mm，并含有一定数量<150 的极细颗粒，是农业上理想的土壤改良剂。目前我国用钢渣生产的磷肥品种有钢渣磷肥和钙镁磷肥。任玉森介绍了一种钢渣利用新技术，可使钢渣转化为有较高农用价值的产物，液态钢渣中加入碳酸钾，形成含多种钾化介物的Ca0-S i02-K20三元渣系经脱硅渣的冷却、渣铁分离、造粒、肥料包装等程序，获得新型肥料。

四、结束语

总而言之，随着我国科技的进步，各项技术也得到了很大的进步。在对钢铁进行冶炼的过程中，会产生大量的钢渣，这些钢渣经过一定技术方法的加工处理，完全可以变废为宝，作为工业资源，循环利用，既降低了产品生产的原料成本，又解决了冶金生产带来的部分环境污染问题。

参考文献:

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