钢渣的回收再利用分析

钢渣的回收再利用钢铁工业是国民经济的基础产业，在国家经济快速发展的形势下，钢铁工业也呈现出跳跃式发展的态势，钢产量近几年不断提高，钢渣作为炼钢工艺流程的衍生物随着钢产量的提高年产量不断递增。

据最新资料统计，2013年我国钢渣的产生量为7.82亿ｔ，钢渣利用率仅为10%左右，该数据显示钢渣利用率很低，距离钢铁企业固体废弃物“零”排放的目标尚远。

因此，导致大量钢渣弃置堆积。

堆积钢渣形成渣山，既污染环境又占用大量的土地。

为了适应钢铁工业发展的需要，必须消除渣害。

钢渣、矿渣和粉煤灰被统称为三大工业废渣。

但钢渣的利用率远低于矿渣和粉煤灰。

通常钢渣用来做填料,或者用来烧制水泥,总体而言利用率不高。

钢渣中含有一定数量的水泥熟料的主要矿物C2S、C3S 等，具备可用作水泥混合材和混凝土掺合料的条件。

积极开发和应用先进有效的处理技术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。

1.处理工艺技术设计与流程钢渣分选工艺，按破碎原理可分为机械破碎-磁选-和自磨-磁选两种。

①机械破碎-磁选工艺钢渣机械破碎-磁选工艺流程，它是回收渣钢最基本的工艺流程。

工艺中所用的破碎机包括颗式破碎机、圆锥式破碎机、反击式破碎机和双辊破碎机等。

磁选机包括吊挂式磁选机和电磁铁式磁选机。

筛子包括格筛、单层振动筛和双层振动筛等。

钢渣分选时，用皮带运输机和提升机，按不同要求把这凡种设备连接起来，组成二破三选-两筛、一破两级复合磁选、两破-三选一筛等工艺流程。

②钢渣自磨分选工艺钢渣自磨分选工艺是利用钢渣在旋转的自磨机内互相碰撞而破碎。

钢渣先经筛分、磁选、筛分，再进入自磨机自磨。

粒度小于自磨机周边出料孔径的钢渣自行漏出。

未能磨小漏出的渣钢，达到一定量时卸出。

自磨机破碎钢渣的过程，也是渣钢提纯的过程。

几中常见破碎发原理常见的破碎方法有风淬法热闷法热泼法盘泼水冷水淬法风淬法钢渣粉化处理等。

目前，宝钢钢渣一级处理经过多年研究和发展,逐步形成了转电炉渣滚筒法、铁水渣格栅浸泡法和铸余渣格栅处理法3大核心工艺和技术。

2010年1月,世界首套新一代滚筒渣处理装置在宝钢研制成功,并在宝钢股份炼钢厂二炼钢单元投运,4月份通过功能考核,实现快速达标。

此渣处理装置在进渣口、环保排放、倾翻方式、渣不落地、一体化磁选等方面有了显著进步,更具清洁环保和资源优化等优势,为滚筒法的工业化推广提供了技术保障。

宝钢经过多年研究和探索,逐步掌握了一套格栅浸泡的铁水渣处理工艺,有效解决了铁水渣处理的扬尘和金属回收问题。

宝钢还创造性地采用格栅预置渣罐到液态授渣融合,再到分隔分离,最后自然解体的在线处理技术,有效解决了铸余渣的处理难题。

2010年4月,随着二炼钢落锤渣处理工艺的改造完成,宝钢铁水及铸余渣处理工艺和技术得到进一步提升。

宝钢原有钢渣二级处理设施多为行业内普遍采用的半开放式破碎—筛分—磁选生产线,该设施存在扬尘及钢渣后续利用难度大等弊端。

2009年底,由中冶宝钢技术服务公司和宝钢自主集成的全封闭钢渣处理分选线建成投用,生产线不仅采用多级环保工艺和技术,最大限度减少了扬尘污染,还开创性地采用“分级处理、渣不落地、多破少磨”技术,逐步将钢渣变成各工业企业的生产原料,实现钢渣初级产品直接资源化利用,使宝钢钢渣二级处理技术达到行业领先水平。

在钢渣深加工工艺技术方面,宝钢在国内率先研发了年产10万t钢渣磨细深加工生产线和钢渣特种混凝土试验生产线,实现了钢渣微粉替代水泥的产业化。

此外,宝钢还在钢渣微晶玻璃、钢渣余热回收、钢渣粉绿色应用、钢渣特种型砂应用、钢渣混凝土应用、钢渣透水混凝土等方面进行了研究和探索,为钢渣未来的高附加值利用奠定了基础。

随着宝钢环境经营战略的确立,宝钢还将陆续启动一、二炼钢渣处理改造、宝钢发展公司钢渣产业化等项目,宝钢的钢渣处理工艺和技术将获得更大的发展。

2钢渣的用途①钢渣的内循环利用钢渣在钢铁企业内部循环历来受到重视和普遍采用，配加转炉渣的烧结矿可改善高炉的流动性，增加铁的还原产量。

但是配矿工艺对返烧结有影响，过度使用会造成Ｐ等有害元素的富集；配加转炉渣的烧结矿品位、碱度有所降低。

研究表明，当高炉炉料使用100%自熔性球团矿时，5%转炉渣作为溶剂加入会引起高炉运行不畅，原因是明显影响球团矿的软熔特性，增大软熔温度间隔，使炉渣粘性有增大趋势。

另外钢渣的成分波动较大，烧结配矿时要求钢渣各种氧化物成分波动≤±2%，粒度要求一般小于3ｍｍ，钢渣在成分上很难满足要求，对钢渣破碎和筛分的要求也高。

由于这些不利因素存在，尤其是各大钢铁公司普遍采用富矿冶炼，推行精料入炉方针，同时要求炼钢和炼钢工序的能耗和材料消耗指标不断降低，致使返回烧结利用的钢渣量越来越低。

目前马钢混匀烧结矿中只加入1%左右，而且是间断式配加。

②钢渣的外循环利用钢渣的外循环主要是建筑建材行业，钢渣在此行业中利用受制约的主要因素是钢渣的体积不稳定性。

钢渣的用途因成分而异。

美国每年以排渣量的2/3作为炼铁熔剂,直接加入高炉或加入烧结矿，在钢铁厂内部循环使用。

钢渣的成分中，除硅无用和磷有害外，钙、铁、镁和锰（共占钢渣总量的80%）都得到利用。

但硫、磷含量较高的钢渣作为熔剂，会使高炉炼铁的利用系数降低，焦比增加。

法国、德意志联邦共和国、加拿大等国都把这类钢渣用作铁路道碴和道路材料。

做法是先将加工后的钢渣存放3～6个月，待体积稳定以后使用。

这类钢渣广泛用于道路路基的垫层、结构层，尤宜用作沥青拌合料的骨料铺筑路面层。

钢渣筑路，具有强度高，耐磨性和防滑性好,耐久性好,维护费用低等优点。

西欧各国用高磷钢渣作肥料有悠久的历史。

钢渣中的钙、硅、锰以及微量元素均有肥效，可作为渣肥施于酸性土壤。

各类钢渣均可作为填坑、填海造地材料。

中国目前生产少量钢渣水泥，多用转炉钢渣掺50%左右高炉粒化渣，10%左右石膏，磨制无熟料钢渣水泥，或以15%左右水泥熟料代替钢渣磨制少熟料水泥。

中国有些地方利用电炉钢渣生产白钢渣水泥。

日本、德意志联邦共和国利用钢渣作为水泥生料，焙烧铁酸盐水泥，可节约能源。

此外，钢渣还可制造砖、瓦、碳化建筑材料等。

③回收废钢钢渣中一般含有10％左右的金属Fe。

通过破碎磁选筛分工艺可以回收其中的金属Fe。

一般钢渣破碎的粒度越细，回收的金属Fe越多，将钢渣破碎到100～300mm，可从中回收6．4％的金属Fe，破碎到80～lOOmm，可回收7．6％的金属Fe，破碎到25—75ram，回收的金属Fe量达15％。

国内外从很早就开始从钢渣中回收废钢铁。

④作烧结熔剂烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅回收利用了钢渣中的残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且可以提高了烧结矿的产量。

烧结矿中适量配入钢渣后，能使结块率提高，粉化率降低，成品率增加。

再加上水淬钢渣疏松、粒度均匀、料层透气性好'也有利于烧结造球及提高烧结速度。

此外，由于钢渣中Fe和FeO的氧化放热，节省了烧结矿中钙、镁碳酸盐分解所需要的热量，使烧结矿燃料消耗降低。

高炉使用配入钢渣的烧结矿，由于强度高，粒度组成有所改善，尽管铁品位略有降低，炼铁渣量略有增加，但高炉操作顺行，焦比有所降低。

⑤作高炉溶剂早在二十世纪四十年代，国外就开始用钢渣作高炉溶剂。

钢渣做高炉熔剂的主要优点有：回收利用了渣中大量的金属铁。

利用1t 钢渣，可大量节省烧结矿用量和石灰石用量。

可提高高炉的脱硫能力。

钢渣使高炉的流动性和稳定性变好，提高料柱的透气性。

即使炉料顺行又提高了炉渣的脱硫能力。

高炉配用钢渣量，主要取决于钢渣中有害成分磷的含量，以及高炉需要加入的石灰石用量。

经济效益提高。

⑥农业方面的应用钢渣中含有P，Si，Ca，Mg等有利用价值的元素，可以起到不同程度的肥效作用，因此可以用作生产钢渣磷肥、钢渣硅肥、酸性土壤改良剂以及钙镁磷肥等。

钢渣磷肥是由含磷生铁用托马斯法炼钢时所生成的碱性炉渣经轧碎、磨细而得，主要有效成分是磷酸四钙和硅酸钙的固溶体，并含有镁、铁、锰等元素，适用于酸性土壤，可作基肥。

钢渣硅肥中含有较多的可被植物吸收的活性硅，施用具有极好的效果，主要用于水稻、小麦、玉米等喜硅作物，尤以水稻对硅最敏感。

钢渣中含有较高的CaO和MgO，因而具有很好的改良酸性土壤和补充钙镁营养元素的作用。

钢渣中除含有硅、磷等有效成分可直接用作农肥外，还可利用其中高含量的氧化钙和氧化镁，将其作为助剂与矿石一起制备成钙镁磷肥，对农作物的增产具有明显的效果。

钢渣利用的新途径（1）钢渣热态成型为陶瓷产品新技术国外已经在研究用水淬渣制造高附加值陶瓷产品。

例如: 美国的Agarwal G 等人利用钢铁炉渣制造富CaO 的微晶玻璃, 具有比普通玻璃高2 倍的耐磨性及较好的耐化学腐蚀性。

西欧的Goktas AA 用废钢铁炉渣制造出透明玻璃和彩色玻璃陶瓷, 拟用作墙面装饰块及地面瓷砖。

从以上文献可以看出, 利用钢铁炉渣来制造结构性能稳定的陶瓷建筑制件是完全可行的。

但是现有研究大部分是将水淬后的钢渣加入添加料后重熔, 需消耗大量的能量。

早在1979 年美国 Harada G 等人利用熔融钢渣与铝业红泥作用来改善钢渣的结构稳定性, 使钢渣能满足作为路基或碎石的替代品。

他们认为熔融钢渣与红泥在高温下能发生热化学反应, 产生不膨胀、不破碎的成分, 从而使冷却后的钢渣结构稳定。

如果在出炉的高温熔融钢渣中加入一定的调节料, 混合均匀后浇注到铸型中, 直接得到任意形状的建筑制件。

这样既消除了钢渣水淬工艺带来的污水等环境污染问题, 又节省了大量的热能, 而且简化了钢渣资源化的流程, 由熔融钢渣直接获得高附加值的陶瓷产品。

该钢渣热态资源化利用新技术投资小, 非常适合我国的中小规模钢铁企业。

（2）高炉渣和钢渣可建设人工藻场一是高炉渣和钢渣碳酸固化体及附生其上的大型海藻均可吸收氮、磷等营养盐，起到净化水质、减轻海水富营养化的作用，预防赤潮爆发。

二是高炉渣和钢渣碳酸固化体不仅能向海水提供铁、硅等营养元素，而且能使海水中营养元素的浓度比更接近于海洋中浮游植物生长的最适比例，促进浮游植物生长繁殖，提高海洋初级生产力。

三是高炉渣比天然海砂更适合多种底栖生物繁衍生息，通过促进底栖生物固定营养盐、分解有机物，使海底底质得到净化。

四是钢渣对铜、铬、镍、铅等重金属离子具有良好的去除能力，可起到净化海水的作用。

五是生长迅速的大型海藻具有极高的初级生产力，为初级消费者提供了丰富的食物，同时也吸引了大量以藻食动物为食的捕食者。

藻场还为海洋生物提供了附着基质、繁殖场所和逃避敌害的场所。

为了实现高炉渣和钢渣资源的最优化利用和海洋生态环境的有效改善，应加强对高炉渣和钢渣用作覆砂材料、人工藻礁材料的基础和应用技术研究，积极推广利用高炉渣和钢渣在近海海域构建人工藻场。

结论钢渣是“放错了地方的资源”。