冶金炉渣的研究及综合利用思路

第33卷 第1期 2011-1(下)

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收稿日期：2010-11-13

作者简介：姚艳玲（1971－），山西阳高人，硕士研究生，研究方向为冶金技术。

0 引言

随着我国冶金行业的迅猛发展，累积堆存和新增的冶金产生的固体废弃物也日益增加，不仅占地多、严重污染周边环境，而且浪费了大量资源。其中各种冶炼渣是主要的废弃物，主要包括高炉渣、转炉渣、电炉渣和炉外精炼渣等。对环境的治理是实现社会持续发展的重要手段。固体废弃物的处理是环境治理的重要方面，冶金工业作为一个固体废弃物排出量较大的工业部门，其治理程度直接影响到环境治理水平，进行这方面的研究符合国家的产业政策，有广阔的发展前景。近几年冶金技术发展迅速，工艺过程中产生了越来越多的冶炼渣，这部分废弃物的有效利用值得我们去进一步研究。

1 冶金炉渣利用的必要性

随着冶金行业的快速发展，各国的矿产资源也在日益减少。同样，中国矿产资源也面临着严重的危机。如何能更好的利用有限的资源创造更多的财富是我们时刻要重视的。

钢铁工业是原材料工业，也是基础工业。它的发展是和整体经济发展规模和速度相适应的。钢铁产品又是用途广、用量大的材料，钢铁工业和各经济部门的发展密切相关，各经济部门使用钢材的和品种质量是不尽相同的，因此产业结构的变化和发展将直接影响到钢铁工业的发展速度和产品结构。在快速发展中的中国，基础设施、工业、建筑业发展较快，钢材消费量增长较快。所以冶金行业产生的炉渣也就相应的较多。如何

更好的利用这些弃渣是值得我们研究的。

企业的原料条件不同，冶炼工艺不同，炉渣的产出量和炉渣成分也不同，不同的企业可能采用不同的炉外精炼设备，其精炼渣会有所不同，特钢企业还可能在连铸之后，设有电渣炉等进一步的精炼设备，产出的还有电渣冶炼废渣，因而有必要从系统利用的角度出发，进行炼钢炉渣的综合利用研究。

2 冶金渣的综合利用状况

钢铁冶金工业遍及全国各主要城市，所产生的固体废物占固体废物总量的18％，渣中含有各种有用元素如Fe、Mn、Cr、Mo、Ni、AI 等金属元素和Ca、Mg、Si 等非金属元素，是一项可再利用的大宗二次资源。

钢铁冶金工业所产生的固体废物主要有高炉渣、钢渣、铁台金渣等，中国钢铁渣堆弃量约3亿，占地3万亩。2002年全国钢产量总计约为8389万吨，但缺乏全量和高附加值的利用技术，特别是对共生复合矿渣中共生的金属元素的分离和利用以及通过共生元素的分离全面经济地对炉渣进行综合利用缺乏系统研究，平均利用率约为60％。下面我们就冶金炉渣目前的综合利用情况作一下总结和分析。

3 高炉渣的综合利用

高炉渣是钢铁冶金工业中数量最多的一种渣。目前， 80％以上的高炉渣得到了利用，但利用的主要途径是生产水泥和筑路材料。高炉渣是冶炼生

冶金炉渣的研究及综合利用思路

Smelting slag, research and comprehensive utilization of ideas

姚艳玲1，周 俊2 YAO Y an-ling 1, ZHOU Jun 2

（1. 包头职业技术学院，包头 014030；2. 西北工业大学 航空学院，西安 710072）

摘 要： 随着冶金行业的快速发展，冶金业对资源的利用也越来越多，产生的炉渣也就相对增加。

本文针对冶金炉渣利用的必要性进行了分析，并对钢铁冶金中产生的高炉渣，钢渣的利用现状及不足进行了研究，最后对冶金炉渣的综合利用进行了设计构思，从而达到冶金炉渣的高效利用。

关键词： 冶金；炉渣；综合利用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2011)1(下)-0111-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(下).37

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铁时从高炉中排出的一种废渣。高炉矿渣还可用来生产一些用量不大，但产品价值高，又有特殊性能的高炉渣产品。如矿渣棉及其制品、微晶玻璃、热铸矿渣、矿渣铸石及硅钙渣肥等。

1）生产矿渣棉

矿渣棉是以矿渣为主要原料，经熔化、高速离心或喷吹制成的一种白色棉丝状矿物纤维材料。它具有质轻、保温、隔音、隔热、防震等性能。许多单位已将矿渣棉制成各种规格的板、毡、管壳等。

2）生产微晶玻璃

微晶玻璃是近几十年发展起来的一种用途很广的新型无机材料。高炉渣微晶玻璃与同类产品对比，具有配方简单、熔化温度低、产品物化性能优良及成本低廉等优点，除用于耐酸、耐碱、耐磨等部位外，经研磨抛光是优良的建筑装饰材料。采用机械化压延成型工艺，还可生产大而薄的板材。

3）生产硅肥

硅肥是一种以含氧化硅(SiO)和氧化钙(CaO)为主的矿物质肥料，它是水稻等作物生长不可缺少的营养元素之一，被国际±壤学界确认为继氮(N)、磷(P)、钾(K 2O)后的第四大元素肥料

4）生产高炉渣微粉

所谓高炉渣微粉是指高炉水渣经烘干、破碎、粉磨、筛分而得到的比表面积在3000cm2/g 以上的超细高炉渣粉末。

4 钢渣的综合利用

钢渣是炼钢过程排出的废渣。炼钢过程是除去生铁中的碳、硅、磷和硫等杂质，使钢具有特定性能的过程，也是造渣材料和冶炼反应物以及熔融的炉衬材料生成融合物的过程。因此，钢渣是炼钢过程中的必然副产物，其排出量约为粗钢产量的15％～20％，钢渣目前的利用率只有大约36％。

钢渣的利用途径：

迄今，人们已经开发了多种有关钢渣的综合利用途径，主要包括回收废钢铁和钢粒、冶金、建筑材料、农业利用、回填等几个领域。

1）从钢渣中分选网收废钢和钢粒

钢渣中一般含7%～10%的废钢，经破碎、磁选、筛选等分选技术可回收其中90%以上的废钢及部分磁性氧化物。磁选出的渣钢，一般含铁在55％以上。利用价值很高。

2）钢渣用做冶炼熔剂

钢渣常含有很高的CaO、铁分及一定比例的

MgO、MnO。若用于炼铁，一些成分能有效地降低熔剂、矿石的消耗及能耗。有资料报道，作为熔剂用于高炉冶炼和烧结的钢渣量，以美国为最多，占钢渣总量的56％以上。

3）钢渣用做筑路材料

钢渣具有容量大、呈块状、表面粗糙、稳定性好、不滑移、强度高、耐磨、耐蚀、耐久性好、与沥青胶结牢固等特点，被广泛用于各种路基材料、工程回填、修砌加固堤坝、填海工程等方面代替天然碎石。

4）生产水泥

钢渣生产水泥，主要指用它做原料配制水泥生料。

5）生产钢渣砖

钢渣砖是以粉状钢渣和水淬钢渣为主要原料，掺入部分高炉水渣或粉煤灰和激发剂(石灰、石膏粉)，加水搅拌，经轮碾、压制成型、蒸养而制成的建筑用砖。

5 目前炼钢渣利用思路的不足

1）炼钢炉渣利用的主要难点在于炉渣的碱度过高，渣中含有大量的自由氧化钙和氧化镁，不宜作为水泥、建材和工程回填材料，在近年来我国转炉炼钢企业普遍采用溅渣护炉等技术后，转炉炉渣中自由氧化镁进一步升高，精炼渣的碱度更高，炉渣的自由氧化钙也更高，因而将炼钢过程的转炉钢渣和精炼渣直接作建筑材料不是最佳途径。另外，钢渣不易磨，直接用于水泥生产会降低生产能力。

2）钢渣在企业内部回用是一种理想的方法，但在目前的回用方法中，作烧结溶剂和高炉炼铁熔剂虽然有积极的报道，但烧结和炼铁过程无法脱磷，钢渣的循环，必然使铁水的磷含量不断提高，给下一步的炼钢增加负担，要求炼钢工序消耗更多的石灰，产出更大的渣量满足脱磷要求，所以从工艺全盘考虑是不一定合理的。另外，高炉的冶炼实践表明，入炉品位提高1％，焦比降低2％，产量降低3％，钢渣的铁含量仅为10%～15％，钢渣的配入必然大大降低高炉入炉料品位，在高炉焦碳价格居高不下的今天，钢渣作为烧结和高炉熔剂的做法，也是不一定合理的。

3）将钢渣用作铁水预处理渣剂，不仅可以利用渣中的铁氧化物，也可以利用渣中的熔剂，是一种合理的回用方式，但不能解决现代炼钢工艺中不同阶段的炉渣的回用问题。