钢渣处理技术及综合利用途径

钢渣处理技术及综合利用途径

摘要：国内外对钢渣的利用都作了不少研究，但钢渣利用率不高的原因是其成分很复杂，但随着矿源能源的紧张，对钢渣进行处理和综合利用一直是值得关注和探索的课题，文章就目前较为成熟的方法进行了介绍。

关键词：钢渣处理；技术；综合利用

钢渣是炼钢过程中排出的废渣。钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，加入的造渣剂，金属炉料带入的杂质以及脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。目前我国钢渣年产量1亿多t，累计堆放尚未利用的钢渣达3亿t，对其进行处理和综合利用，具有很大的经济效益、社会效益和环境效益。

1 钢渣的处理工艺

1.1 冷弃法

钢渣倒入渣罐缓冷后直接运到渣场抛弃，这种处理技术不仅占地大，易形成渣山，而且不利于钢渣加工和合理利用，所以不建议采用此种工艺。

1.2 热泼法

随着炼钢炉容量加大，氧气在炼钢炉中的应用，快速炼钢要求快速排渣，从而发展了热泼法技术。热泼法是把炼钢渣倒进渣罐后，用吊车将渣罐吊起并将里面的熔渣分层倒在渣床上，经空气冷却降温至350～400 ℃时再喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却。

1.3 水淬法

由于钢渣比高炉渣碱度高、黏度大，其水淬难度也大。该法原理是；液态高温钢渣在流出和下降过程中，被压力水击碎、分割，同时高温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。

1.4 盘泼水冷法

该法是用吊车把渣罐内熔渣泼在高架泼渣盘内，喷淋适量的水使钢渣急冷碎裂，渣层一般厚3～12 cm。然后再用吊车把渣盘翻倒，对碎渣进行池边喷水降温，最后把渣倒入水池内进一步降温冷却，使渣粉碎到粒度为0.5～10 cm，用抓斗抓出装车，送到钢渣车间再处理。

1.5 粒化法

该法和水淬法有相似之处，原理是把液态钢渣均匀流入粒化器，在粒化器中被高速旋转的粒化轮破碎并沿切线方向抛出，同时受高压水流冷却后落入水箱，

通过传送皮带送到渣场。

2 钢渣的综合利用

我国从20世纪70年代提出了“综合利用、变废为宝”的口号，开展了固体废物综合利用技术的研究和推广工作，现已取得了显著成果，部分地区的综合利用率已超过了80%，但钢渣利用率一直不高的原因是因为钢渣成分复杂，见表1。

近年来，各产钢国都已经将如何利用钢渣的问题提到了重要日程上来，迄今，钢渣综合利用主要涉及建筑材料、农业、冶金、废水处理等领域。

2.1 用于建筑材料

2.1.1 生产水泥

由于钢渣中含有和水泥相似的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物质，具有水硬胶凝性，因此可成为生产无熟料或少熟料水泥的原料，也可作为水泥掺和料。日本研究用钢渣生产铁酸盐水泥，其抗压强度等性能与硅酸盐水泥一样，研究中所用主要原料的配比见表2。

与普通硅酸盐水泥相比，铁酸盐水泥早期强度高，水化热低。铁酸盐水泥中掺入石膏后，可生成大量硫铁酸盐，能有效地减少水泥的干缩和提高抗海水腐蚀的性能。

2.1.2 作回填工程和筑路材料

钢渣具有活性，能板结成大块，所以很适合作沼泽地的筑路材料，另外，由于钢渣表面不光滑性，耐磨性和稳定性，并且和沥青结合牢固，所以被大量用在铁路、公路和工程回填方面。

钢渣作为筑路材料，优点明显，并且还具有导电性小不会干扰铁路系统的电信工作的特点，被用作铁路道砟。

2.2 用于农业

而且大部分钢渣中的有害物含量低于农业标准的，因而适于生产农业肥料。

2.2.1 作钢渣磷肥

钢渣在冶炼过程中经过高温煅烧后，溶解度已大为改变，其中主要成分易溶量达全量的一半或更高，较易被植物吸收。另外，钢渣中具有大量有益于植物生长的元素如Mg、Ca、P等，尤其是P成分高，很适合作磷肥。钢渣磷肥不仅在酸性土壤里施用效果好，在缺磷的土壤里施用也有增产效果，在水田和旱田里均可取得较好的肥效。

2.2.2 作硅肥和硅钾肥

2.2.3 作酸性土壤改良剂

钢渣中的磷和各种微量元素，可增强农作物的抗病虫害能力，而且CaO、MgO含量高的钢渣磨细后，可作为酸性土壤改良剂。

2.3 用于冶金

2.3.1 作烧结熔剂

2.3.2 作高炉熔剂

目前高炉利用高碱度烧结矿或熔剂性烧结矿，基本上不加石灰石，但对于烧结能力不够，高炉仍加石灰石的炼铁厂，把钢渣作高炉熔剂，可让其中的CaO、MgO等作为助熔剂，从而节省大量石灰石、白云石，同时还可以回收其中的Fe。

2.3.3 回收废钢铁

在基本建设中，开发旧有渣山，除钢渣可利用外，还可回收大量废钢铁及部分磁性氧化物，因为钢渣中一般含有7%～10%的废钢及钢粒，用水淬法处理的钢粒，磁选机较易提取，可作为炼钢调温剂。相比其他用途，钢渣在钢铁厂内部作为冶金原料使用，不仅利用价值高，而且效果显著。这是钢渣资源化主要途径。

2.4 用于废水治理

2.4.1 用钢渣作为吸附剂

2.4.2 用钢渣作为滤床

钢渣可用来作生物滤池滤床，滤床的主要组成就是滤料，滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备：能为微生物附着提供大理的表面积，有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池，不被微生物分解，也不抑制微生物生长，有较好的化学稳定性，有一定机械强度，价格便宜等特征，而钢渣正好符合上述要求有研究者将钢渣与活性炭等滤料进行了吸附效果比较，发现钢渣对分散染料的吸附效果优于活性炭，这一结果为低成本的滤料走向工业化应用提供了科学依据。以钢渣为滤料处理活性翠蓝染料废水、结晶紫、亚甲基蓝染料废水、碱性品红染料废水、孔雀石绿染料废水，脱色率均可达到90%以上。

2.4.3 用钢渣作絮凝剂

由于钢渣中含有较多的Fe、Al和Si等元素，可以作为制备絮凝剂的重要材

料，絮凝剂是废水处理的主要药剂，用钢渣制备絮凝剂可以改善原有絮凝剂的不足，使其具有较强的架桥和吸附性能。如利用钢渣、铁屑以一定的质量比混合用硝酸和盐酸的混酸溶解，经抽滤后取其滤液，在搅拌回流下加热到120 ℃，反应3～4 h，冷却后得到棕红色稠状絮凝剂，用此絮凝剂处理印染废水，在钢渣和铁屑质量比为4：1，混酸的体积为20 ml，混凝剂投加量为25 mg/L，PH值为6的条件下，其处理后的CODcr去除率为87.4%，透光率为89.3%，色度去除率为93.3%。

3 结语

①由于炼钢设备、工艺布置、排渣特点不同，处理工艺有多种形式，钢铁企业可根据钢渣的利用方向选择适合自己的钢渣处理工艺。

②将钢渣应用于建筑、冶金、农业、废水处理是固体废物综合利用的一项重要技术，对增加钢渣的再利用率，减少堆弃占地及保护环境具有现实意义。

参考文献：

[1] 李欣，胡加学，李东.钢渣处理工艺的技术特点与选择应用[J].甘肃冶金，2011，（6）.

[2] 石磊.浅谈钢渣的处理与综合利用[J].中国资源综合利用，2011，（3）.

[3] 刘文丽，杜晓伟.浅谈钢渣的综合利用途径[J].能源与节能，2011，（4）.

[4] 庄伟强.固体废物处理与处置（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2009.

[5] 沈澄英.用钢渣、铁屑自制混凝剂处理印染废水[J].印染助剂，2005，（3）.