钢铁冶金废物综合利用

钢铁冶金废物综合利用摘要：在钢铁生产过程中，要产生大量的废弃物。

而且随着我国钢铁产量的不断步提高，其排放量也在不断地增加。

因此，如何有效地综合利用这些冶金渣以及冶金废气，减少废弃物堆放占用地和防止废气环境污染，对于进一步促进我国钢铁工业的持续高效发展具有重要意义，本文就冶金渣和冶金废气的资源化利用情况，进行介绍。

关键词：冶金渣；冶金废气；冶金炉尘Abstract: in steel production process, to generate a lot of waste. And with China's steel production, its emissions to improve continuously step in constantly increased. Therefore, how to effectively use the comprehensive metallurgical slag, reduce the waste gas, metallurgy, and prevent waste pile to further promote the environmental pollution, the steel industry sustained development is of great significance，Based on metallurgical slag and metallurgy, the utilization of waste。

Key words: metallurgical slag；Metallurgy exhaust；Metallurgy furnace dust1引言我国是—个钢铁工业大国，2009年的钢产量已经达到了5.68亿t 并且全部被利用，表明了我国经济发展的良好情况。

同时我国工业曾经走过高速发展，高能耗，工艺设备落后，污染严重的弯路，数据统计显示，目前钢铁工业的污染物排放占工、农业和日常生活等总排量的15%左右，目前钢铁企业废气和废渣的排放量分别在7.55～53.5Kg/t钢和0.5～1.32t/t钢的范围，如何减少钢铁各生产环节的废物的排放，增大其利用率，不但减少对环境的污染，还可以减少燃料的消耗，降低钢铁生产成本。

2冶金渣的利用炼铁和炼钢过程中会产生大量的炉渣，如果直接将它们丢弃，不但占用土地资源也不利于资源的综合利用可以对它们进行综合回收利用。

表1部分企业高炉水渣的组成2 .1高炉渣的利用我国的大部分高炉渣接近于中性渣（R=0.99～1.08），高碱性高炉渣数量较少，由于矿石的品味和炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动范围很大。

2.1.1利用高炉水渣生产水泥高炉渣的综合利用技术在我国已经有几十年的历史，到2000年高炉渣的利用率已经达到90%以上，其中90%冲成水渣，大部分用作水泥的混合原料，我国部分钢铁企业的高炉水渣成分如上表 1 所示。

由表1可知，高炉水渣的主要化学成分为CaO 和SiO2，约占其渣总量的70% ～80% 。

由于水冷(急冷)条件抑制了钙铝黄长石(AS)，镁黄长石(M) ，钙长石(C) 和硅酸二钙(S) 等矿相的形成，进而形成具有潜在水硬胶凝性能的玻璃体矿相结构，这些矿相在水泥熟料、石灰和石膏等激发剂的作用下，可以显示出水硬胶凝性能并产生强度，因此，水渣是生产水泥的良好原料。

目前，使用高炉水渣研制开发出的矿渣水泥主要有下面几种：( 1 ) 矿渣硅酸盐水泥．矿渣硅酸盐水泥是用硅酸盐水泥熟料和颗粒状高炉水渣加3%～5%的石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料。

用高炉水渣生产的水泥牌号一般在400号以上，但其早期强度较低。

( 2 ) 石膏矿渣水泥．石膏矿渣水泥是由质量分数为80%左右的高炉水渣，加质量分数为l5%左右的石膏和少量的硅酸盐水泥熟料或石灰混合磨细制得的水硬性胶凝材料．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，适用于混凝士的水工建筑物和各种预制砌块。

( 3 ) 石灰矿渣水泥．石灰矿渣水泥是将干燥后的颗粒状高炉渣、生石灰、消石灰以及质量分数为5 %的天然石膏，按适当的比例配合磨细而成的一种水硬性胶凝材料．该水泥适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。

2.1.2利用高炉渣作道路和建筑材料因为高炉冶金渣的物理性能与天然岩石相近，所以，冶金渣在道路和建筑方面被广泛的应用,且用量也较大。

一般多用于公路、机场以及一些地基工程的建设等。

( 1 ) 矿渣砖：矿渣砖是用高炉水渣加人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建筑用砖，主要用于普通房屋建筑和地下建筑，实际上相当于将高炉水渣代替部分砂石使用。

( 2 ) 矿渣混凝土：矿渣混凝土是以高炉水渣为原料，配人激发剂( 例如水泥熟料、石膏以及石灰等)，放人轮碾机中加水碾磨与骨料混合而成，这种混凝土适宜在生产小型混凝土预制件时使用，不适宜在施工浇筑现场使用。

( 3 ) 地基用碎石：由于冶金渣的强度与天然岩石的强度大体相同，因此冶金渣碎石的颗粒强度完全可以满足地基工程的需要。

另外，冶金渣还具有密度大、表面粗糙、耐磨性能好、与沥青结合牢固等一系列优点，因而被广泛地应用于铁路和公路路基的施工及工程回填．但是，用转炉渣作筑路和回填料时，为了防止渣中自由氧化钙水化引起的体积膨胀，需要对转炉渣进行陈化，一般要求其粉化率不能高于5 % 。

2.1．3 利用高炉渣生产矿渣棉矿渣棉是以高炉渣为主要原料，经熔化、高速离心法或喷吹法制成的一种白色棉丝状矿物纤维材料。

它具有质轻、保温、隔声、隔热、防震等性能。

化学成分见下表2所示。

表2矿渣棉的化学成分（%）名称 SiO2 Al3O2 CaO MgO Fe2O3矿渣棉 36～39 10～14 38～42 6～10 0.6～1.2生产矿渣棉的方法有喷吹和离心法两种。

原料经化铁炉熔化后获得熔化物，由喷吹嘴流出时，用蒸汽或压缩空气喷吹而成的称为喷吹法。

使熔化的原料落在回转的圆盘上，用高速离心力甩成矿棉的称谓高速离心法。

2.2炼钢渣的利用一般没炼1t钢产生200～300kg的钢渣，钢渣可以作为返回料，供烧结，炼铁，炼钢使用也可以用于农业生产化肥等。

2.2.1利用转炉渣作冶金返回原料用作冶金返回原料使用的主要是转炉渣．转炉渣中含40% ～50% CaO，5%～l 5%的TFe以及2 %左右的TMn ，具有较高的利用价值。

我国部分钢铁企业的转炉渣成分如下表3所示。

表3我国部分企业转炉渣的化学组成目前使用转炉渣研制开发出的冶金原料主要有以下几种：( 1 ) 烧结矿熔剂：利用转炉渣中的CaO，代替部分石灰石作烧结熔剂使用．烧结矿中加入适量的转炉渣后，有利于烧结造球和提高烧结速度。

另外，转炉渣中的Fe和FeO的氧化放热可以补偿钙、镁碳酸盐分解时所需要的热量，有利于降低烧结矿的燃料消耗。

( 2 ) 高炉或化铁炉熔剂：将转炉渣作为高炉或化铁炉熔剂直接使用，不但可以节省大量的石灰石和白云石，而且还可以节省大量的热能．但是，由于目前高炉多利用高碱度烧结矿或熔剂性烧结矿冶炼,已经基本上不用石灰石和白云石,因此转炉渣直接返回高炉代替石灰石和白云石的使用将受到限制。

( 3 ) 作炼钢返回渣：将转炉终渣作为下一炉冶炼时的初渣使用，可以使冶炼初期成渣快，减少初期渣对炉衬的侵蚀．另外，目前普遍采用的溅渣护炉工艺，也消耗了大量的转炉渣，大幅度地降低了耐火材料的消耗。

2.2.2利用炼钢渣生产肥料利用在使用的中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣的情况下回收的初期含磷渣，将其直接破碎磨细，生产磷肥。

钢渣磷肥的密度为3～3.33为黑褐色粉末，是一种碱性肥。

钢渣中的五氧化二磷虽然不溶于水，但是能溶解于2%的柠檬酸溶液，可被植物吸收，磷的柯溶性率可达80%～90%。

由于钢渣中还有硅、钙。

锰等养分，对植物早期或晚期都有肥效。

一般做基肥。

没亩可以施用100～130kg。

此外钢渣中含有钙、锰、钒等元素也是植物所需养分。

3 冶金废气的利用冶金生产过程中可以产生大量的废气，这些废气中包括大量的煤气和炉尘，如何利用好这些废气和炉尘可以大大减少冶金过程中燃料的消耗和提高矿石的回收率，同时也减轻了对环境的污染。

3.1高炉煤气的回收利用。

高炉炼铁主要以焦炭作燃料及还原剂在高炉内还原条件下，铁矿石被还原得到生铁，还原产生大量的煤气，可利用作燃料，并且从炉顶排放出的高炉煤气具有较高的压力和温度，可以回收它们的余压和余热。

3.1.1高炉煤气用作燃料每吨生铁就产生1800m3～2300m3的煤气，高炉煤气含有CO 20%～24%，H2约含2%，CH4 0.5%其发热值为3350～3770KJ/m3。

它的燃烧会产生大量的热量，可以利用它燃烧产生的热量对用于热风炉的加热，可以用于轧钢过程中的钢坯加热和烧结过程中对烧结料的点火等，并且还可以用高炉煤气燃烧产生的热量，加热产生蒸汽用于发电。

3.1.2高炉炉气的余压发电高炉顶煤气压力为0.15～0.4Mpa，不同炉容炉顶煤气压力的基本范围见表4所示。

现代钢铁厂炼铁高炉大都采用高压炉顶操作来提高冶金强度和产量，从炉顶排放出的高炉煤气具有较高的压力和温度，为促进这些可燃废气的综合利用，通常采用目前国内外公认的先进的高炉煤气余压透平发电冶金节能装置。

TRT 技术是利用一台透平膨胀机在减压阀前作功，将煤气的压力能和热能转化为机械能并驱动发电机发电的一种能量回收装置。

TRT在运行中不需要燃烧，不改变原高炉煤气的品质和正常使用，却回收了相当可观的能量(约占高炉煤气鼓风机所需能量的30% ) ，同时又具有净化煤气，减少噪音，改善煤气炉顶压力控制品质的作用．更为可贵的是它本身不产生新的污染，发电成本极低。

因此，TRT是典型的高效节能环保装置．目前，随着高炉向大型化和高压炉顶方向发展以及干式除尘装置的应用，TRT也正朝着干式和干湿两用型轴流反动式的方向发展。

3.2 冶金炉尘的利用3.2.1氧气转炉炉尘的利用它是是转炉的炉气经除尘器的回收的含铁粉料，其产量每吨钢为20～25Kg含铁量达50%～60%以上，主要成分是Fe3o4,还有18%～30%的金属铁，粒度极细，可作为烧结的铺助原料。

3.2.2高炉炉尘的利用高炉炉尘是从高炉煤气系统中回收的副产品，由矿石和焦炭的粉末组成。

其数量和成分随高炉冶炼条件而异，大概为30～50kg/t，含铁40%左右，含碳10%～20%和较多的CaO,其粒度较细，亲水性差，用于烧结配料，可代替部分铁矿粉和燃料，并有助于降低成本。

一般加量为一般加量为3%～5%。

4结论钢铁生产过程中在消耗大量燃料和矿物的同时会产生大量的废物，如果让这些废弃物的任意排放，不但不利于环境的保护，也不利于资源的合理利用与节能减排，所以应根据各冶金废物的性质和具体情况，采取合适的方法对它们进行回收利用，不断实现废物利用率，减轻对环境的污染，实现我国钢铁工业又好又快的发展。