钢铁工业固体废弃物处理技术

尾矿中含有一定品位的金、银、铜、 铁、铅、锌、镓金属等，作为矿山固 体废弃物资源化的重要途径，这些有 价值的各种金属必须要提取出来。
通过回收有价金属，可进一 步提高资源的利用率
高炉渣的资源化
高 炉 渣 的 分 类 以 及 性 质
按冶炼生铁的品种
铸造生铁矿渣 炼钢生铁矿渣
按矿渣的碱度分
碱性矿渣 酸性矿渣 中性矿渣
钢铁工业固体废弃物处理技术
报告人：朱晶 指导老师：周雍茂 学号：112312151
钢铁工业固体废弃物处理技术
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钢铁行业废弃物排放现状及发展趋势
矿业废石、尾矿的应用 高炉渣的资源化 钢渣的资源化
钢铁行业废弃物排放现状及发展趋势
钢铁生产流程图
钢铁产能迅速增长
中国粗钢产量已连续十六年位居世界第一
高炉渣的资源化
国内主要钢铁企业高炉渣的主要化学成分
高炉渣资源化
高炉渣的利用应该注意的问题 高炉渣是多化学成分的工业废渣，有的含有放射性元素和 有毒有害成分，不能应用在和与人经常接触的环境。
高炉渣中含有某些化学成分和矿物，影响建筑材料的安定 性和耐久性，应用时应该注意成分的调整和矿物的处理。 由于冶金工艺或原料的原因，造成某些高价值元素在渣中 的残留，而在目前还没有较好的分离利用方法时，不应该 盲目发展利用，以免造成资源的巨大浪费。
钢渣的资源化
钢 渣 加 工 及 利 用
做冶金原 料
作烧结熔剂 40%~50%CaO，<10mm 作高炉炼铁熔剂 10%~30%铁，2%锰,助熔剂 回收废钢铁 7%~10%的废钢铁
做建筑材 料
钢渣水泥
含大量C2S、C3S；强度高、耐磨 筑路及回填材料 密度、抗压、稳定、防滑 生产建材制品 砖瓦及砌块
高炉渣的资源化
高炉渣中有价金属的回收
由于冶金工艺或原料的原因，造 成某些高价值元素在渣中的残留 。如攀枝花钢铁公司生产的高钛 含钛高炉渣(渣中含TiO2达24% 左右)。经中南大学实验研究， 用攀钢高炉渣为原料，开发了中 品位人造金红石及硫酸法制取钦 白的新工艺。此工艺解决了高炉 钛渣低钛高杂质的溶液处理问题 ，研制出符合国家标准的焊条级 、搪瓷级、冶金级及颜料锐钛矿 级钛白粉，并解决了制取钛白过 程中的废渣和废酸的污染，形成 了基本闭路循环的工艺流程。
钢渣资源化
不 同 钢 渣 的 成 分
成分名称 转炉钢渣 平炉初期渣 平炉精炼渣 平炉后期渣 电炉氧化渣 电炉还原渣
CaO 45-55
FeO 5-20
Fe2O3 5-10
SiO2 8-10
MgO 5-12
Al2O3 0.5-1
MnO 1.5-2.5
P2O5 2-3
20-30 35-40
40-45
27-31 8-14
70000 63723 60000 50000 40000 30000 28291 100
粗钢产量（万吨） 年增长率（%）
41915 48929 50092
57707
90 80
70
60 50 40 30
35324
22234
20000 10000 15163 18 18237 20.3 21.9 27.2 24.9 18.7 16.7
15.2
20 10.4 10
0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
2.4
2008 2009 2010
0
2002年我国钢铁工业环保情况与国外先进水平比较
钢铁行业固体废弃物
钢铁行业以其资源、能源密集，生产规模大，工 序流程长等特点，产生大量固体废弃物，成为环境污 染大户。 2005年产生高炉矿渣1.55×108吨，钢渣 7000万吨，矿山废石、选矿尾矿数倍于此。有的冶 金企业渣场堆高达数十米，不仅占用大量土地，而且 严重污染环境，尾矿库占地更多，管理费用高，约占 矿产品成本10%-30%，且污染风险大，尾矿坝倒 塌事故时有发生如果不能很好的处理好这些固体废弃 物，不仅会污染环境，还会导致资源的浪费。
高炉渣资源化
高炉渣水淬处 理工艺
渣池水淬 节 水，艺产生渣棉 和H2S，淘汰 炉前水淬 分 为为炉前渣池 式、水利输送 式、旋转滚筒式 及脱水仓式等
高 炉 渣 的 加 工 工 艺
高炉重矿渣碎 石工艺
热泼法 炉前 热泼（国外薄层 多层热泼）及渣 场热泼法
膨珠生产工艺
水量少，环境污 染小，可抑制H2S 气体的产生；比 热泼法占地面积 渣场堆存开采法 小，处理效率 高；投资省，成 成本低 本低
钢渣磷肥 含P2O5>4%,酸性土壤 15%，60目，水稻 改良土壤 钙镁磷及其它微量元素
结语
钢铁工业固体废弃物资源化，不仅可解决钢铁企业固 体废弃物处置问题，而且通过固体废弃物深加工，可提高 企业的经济效益，这对于保护环境和钢铁工业的可持续发 展具有重要现实意义。 目前，我国的许多钢铁企业在固体废弃物处理工艺和 处理利用技术方面与国外的发达水平相比并不落后，甚至 在高炉渣，钢渣等的研究应用方面还处于领先地位。但是 ，在固体废弃物综合利用水平和需求供给等方面与美、德 、日、法等先进国家还存在一定差距。今后，希望国内钢 铁企业在立足自主开发创新的同时，积极引进和吸收国外 的先进经验，争取早日实现钢铁工业固体废弃物的附加价 值。
高炉渣的资源化
高炉渣用作新型肥料
硅肥是一种含有SiO2和 CaO为主的矿物质肥料 ，现已被国际土壤学界 认为继氮、磷、钾之后 的第四大元素肥料。以 高炉渣作为肥料在德国 有很长的历史，其高炉 渣生产硅肥的工艺为： 高炉渣磨细直接施用， 或磨细后与磷酸盐混合 施用。
高炉水淬渣 沥水，风干 破碎机破碎
弱氧化
前磁选
固液分离
加压浸出
煅烧
后磁选
浸出母液焙烧 回收盐酸
高炉渣的资源化
高炉渣在建材领域的应用研究
高炉水淬渣用于水泥混合材料：高炉水淬渣其微观组织结构大部分是非 晶体玻璃态，因而具有较高的活性。在水泥熟料矿物的水化产物、石灰 以及石膏等激发剂的作用下，可以显示出水硬胶凝性能，是生产水泥的 优质原料。 高炉水淬渣磨细至一定细度的粉体材料制成矿渣微粉。矿渣微粉是国际 公认的生产高性能混凝土的主要组分之一。超细矿渣粉售价超过了水泥 ，具有良好的经济效益。实验表明矿渣微粉的加入可提高硅酸盐水泥的 强度，有效降低水泥的生产成本。 制备结构均匀致密、性能良好的矿渣微晶玻璃一方面，以高炉渣生产微 晶玻璃可以提高高炉渣综合利用开发产品的技术附加值，产生较好经济 效益；另一方面，以高炉渣为原料烧制微晶玻璃，比筑路、水泥混合料 等利用方式能更好地固定其中的重金属等有害成分，使之不容易渗漏到 外部环境中来，有重要的环保意义。
除杂
球磨
过筛
钢渣资源化
钢 渣 的 化 学 及 矿 物 组 成
钢渣的化学成分主要为铁、钙、硅、镁、 铝、锰、磷等元素的氧化物，其中钙、铁、硅 的氧化物占绝大部分。钢渣呈黑色，外观像水 泥熟料，其中夹带部分铁粒，硬度较大，密度 为1.7~2t/m3，其成分组成基本稳定。 钢渣的主要矿物组成为橄榄石 (2FeO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)硅酸三 钙(3CaO·SiO2)、铁酸二钙(2CaO ·Fe2O3)、 及游离氧化钙fCaO等。
Mo>1 Mo<1 Mo=1
Mo=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)
国外发达国家对高炉渣的利用已达到100%，我国高炉渣的利 用率为仅为65%。采用水淬工艺处理高炉渣是最为普遍的处理 技术并沿用至今高炉渣的产出量与精矿品位、焦炭和助熔剂的 质量以及高炉冶炼工艺有关，一般每吨生铁产渣量为300～ 900 kg。高炉渣主要化学成分是SiO2，CaO，Al2O3等
8-18
4-5
9-34 16-18
5-8 9-12
5-15
1-2 7-8
3-10
2-3 0.5-1
1-5
6-11 0.5-1.5
0.2-1
2-18
10-25
30-40 55-65
19-22 0.5-1
15-17 11-20
12-14 8-13
3-4 10-18
4-5
0.2-0.4
钢渣资源化
钢渣利用率低的原因 化学成分、矿物组成波动大 ； 钢渣粉活性低 ， C3S、C2S等具有水硬胶凝性活性矿物的 含量。当钢渣碱度R为1.8~2.5时，其中的C3S和C2S的含 量之和为60%~80%；R>2.5时，钢渣中的主要矿物为 C3S。活性矿物的水硬性需很长时间才能表现出来; 稳定性不高含有一定量游离CaO、MgO都具有体积不稳定 性； 易磨性差钢渣结构致密，含铁量高，因此较耐磨。 ，且运 输费用较高 。
矿物废石和尾矿的资源化
铁矿尾矿二氧化硅含量高，代替粘土 配烧水泥熟料，能耗及成本显著降 低，产量能提高20% ～30% 生产水泥的替代品,凝石在 强度,密度,耐腐蚀性生产成 本和清洁生产等方面特点表 现十分突出. 尾矿用作饰面玻璃可以使尾 矿利用率提高到70%到 80%
尾 矿 的 化 学 成 分
铁矿尾矿中钙镁铁的氧化物含量高， 玻化时容易铸石化，在采用合适的熔 制工艺后就可以制成高级饰面玻璃。