高炉炉渣的有效利用途径探讨

第33卷第2期2011年4月

甘肃冶金

GANSU METALLURGY

Vol．33No．2

Apr．，2011

文章编号：1672-4461（2011）02-0033-02

高炉炉渣的有效利用途径探讨

曹季林

（河南省工业学校，河南郑州450002）

摘要：本文介绍了目前国内外高炉炉渣先进处理工艺和资源化利用情况，指出高炉炉渣资源化利用发展方向和途径，对高炉炉渣的综合利用技术及经济效益进行了阐述，并提出了如何提高高炉炉渣利用效率的建议。

关键词：高炉炉渣；有效利用；水泥；热量；粒化

中图分类号：X757文献标识码：A

Exploration of Effective Utilization of Blast Furnace Slag

CAO Ji-lin

（Henan Province Industrial School，Zhengzhou450002，China）

Abstract：This paper introduces the advanced processing technology and the utilization of resources of Blast Furnace Slag at home and abroad at present，points out the prospect and ways of the utilization of resources of Blast Furnace Slag．Compre-hensive utilization technology and economic benefits are described，and how to improve the efficiency of Blast Furnace Slag is proposed．

Key Words：blast furnace slag；effective utilization；cement；quantity of heat；granulation

1引言

高炉炉渣是在高炉冶炼过程中由矿石中的脉石、燃料中的灰分、熔剂和其他不能进入生铁中的物质形成的一种易熔混合物，是高炉的主要副产品之一。随着我国钢铁生产的迅速发展，所产生的固体废弃物总量也越来越多，其中高炉渣占到约50%。我国高炉渣量由于原燃料条件较差普遍偏大。根据各厂原燃料的不同，吨铁渣量大多在300 700kg 之间，2009年我国生铁产量超过5亿吨，因此我国高炉渣的年产量相当可观，如果不进行有效地利用，则会占用大量的土地资源，并且对环境造成污染。炉渣的主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、MgO，另含少量FeO、MnO、CaS等，其中CaO和SiO

2

的总和在70%左右，Al2O3在15%左右。高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，通过处理后可作为生产水泥的原料，可节约生产水泥的石灰石原料45%，节约能源50%，并减少二氧化碳排放量44%。由此可见，合理地利用好高炉渣具有很大的节能效果。

2高炉渣热能的回收利用

高炉炉渣出炉温度约为1500ħ左右，而目前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，这极大地增加了钢铁生产能耗。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］。

⑴普通式余热回收。该法是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1500ħ降到1000ħ并被粒化后进入热交换器，然后在热交换器内渣冷却到300ħ，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。

⑵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，炉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，热量回收率可达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。该法处理过程中完全无水参与，节约了水资源，且渣粒均匀（小于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。

3高炉炉渣的处理方式

高炉炉渣的处理方式主要有以下三种：高温炉渣自然冷却变成为坚硬的干渣；用水淬将高温液态炉渣击碎，变成为松散的水渣；用蒸汽或压缩空气将高温液态炉渣击散，变成为蓬松的渣棉。由于干渣处理环境污染较为严重，且资源利用率低，现在已很少使用，一般只在事故处理时，设置干渣坑或渣罐出渣。炉前冲水渣在我国得到了较为广泛的应用［2］。

高炉水渣是综合利用的好方法，先进的高炉水渣已经100%得到利用。目前，冲制水渣的工艺设备均能保证水渣的质量，玻璃化程度可以达到90% 95%，水渣平均粒度为0．2 3．0mm，水渣含水≤15%。但此法的耗水量极大，每冲渣1t要消耗新水1．2t。水冲渣过程也浪费了大量热量。1500ħ的高炉渣被带走的热占炼铁能耗的8%左右。另外，对周围环境也带来一定的污染。

高炉水渣的主要用途如下：

⑴生产矿渣水泥。水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可显示出水硬胶凝性能，是优质的水泥原料。水渣既可以作为水泥混合料使用，也可以制成无熟料水泥。

①矿渣硅酸盐水泥。是用硅酸盐水泥熟料与水渣再加入3% 5%的石膏混合磨细，或者分别磨后再加以混合均匀而制成的。矿渣硅酸盐水泥简称为矿渣水泥。其掺入量可以加入到占水泥重量的20% 85%。这样对提高水泥质量，降低水泥生产成本是十分有利的。

②石膏矿渣水泥。是将干燥的水渣和石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰按照一定的比例混合磨细或者分别磨细后再混合均匀所得到的一种水硬性胶凝材料。高炉水渣是主要的原料，一般配入量可高达80%左右。

这种石膏矿渣水泥成本较低，具有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性，适用于混凝土的水工建筑物和各种预制砌块。

③石灰矿渣水泥。是将干燥的水渣、生石灰或消石灰以及5%以下的天然石膏，按照适当的比例配合磨细而成的一种水硬性胶凝材料。

石灰矿渣水泥可用于蒸汽养护的各种混凝土预制品，水中、地下、路面等的无筋混凝土和工业与民用建筑砂浆。

⑵生产矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品。

①矿渣砖。用水渣加入一定量的水泥等胶凝材料，经过搅拌、成型和蒸汽养护而成的砖叫做矿渣砖。用87% 92%水渣，5% 8%水泥，加入3% 5%的水混合，所生产的砖其强度可达到10MPa左右，能用于普通房屋建筑和地下建筑。

此外，将高炉矿渣磨成矿渣粉，按重量比加入40%矿渣粉和60%的水渣，再加水混合成型，然后再在100 110MPa的蒸汽压力下蒸压6h，也可得到抗压强度较高的砖。

②湿碾矿渣混凝土。是以水渣为主要原料制成的一种混凝土。它的制造方法是将水渣和激发剂（水泥、石灰和石膏）放在轮碾机上加水碾磨制成砂浆后，与粗骨料拌和而成。

湿碾矿渣混凝土的各种物理力学性能，如抗拉强度、弹性模量、耐疲劳性能和钢筋的粘结力均与普通混凝土相似。而其主要优点在于具有良好的抗水渗透性能，可以制成不透水性能很好的防水混凝土；具有很好的耐热性能，可以用于工作温度在600ħ以下的热工工程中，能制成强度达50MPa的混凝土。

⑶用于隔热填料。可代替硅澡土用于隔热填料，节约成本。

⑷生产矿渣微粉。高炉水渣经过超细磨，可作为生产矿渣微粉的主要原料。矿渣微粉的比表面积在400 600m2/kg。在水泥中掺入20% 30%时会有效改善水泥性能和提高水泥强度。矿渣微粉是一种新型绿色建筑材料，可以代替水泥。相比水泥，矿渣微粉具有价格较低的优势，并且强度、抗腐等性能也更为突出。特别是在桥梁建设中，应用矿渣微粉还能解决混凝土因海水浸泡、冲刷而导致钢筋锈蚀、混凝土膨胀剥落等难题。

最近几年，利用矿渣微粉制备微晶玻璃有了许多研究。有一种制备微晶玻璃的方法是将高炉渣粉碎后过筛，掺入0Wt% 10Wt%的长石和0Wt% 5Wt%的锆英石制得混合粉料，混合粉料中高炉渣的重量比例不小于85%；然后球磨混合制成浆料，浆料干燥后加入粘结剂造粒，直接压片晶化烧结，即制成微晶玻璃［3］。本发明的优点在于：

①采用炼铁高炉渣为主要原料，高炉渣的添加

（下转第38页）