钢渣综合利用途径及处理工艺的选择

钢渣综合利用途径及处理工艺的选择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虽的提高年产虽不断递增。

据最新资料统计，2004年我国钢渣的产生竝为3819万t ,钢渣利用率仅为10%片-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。

积极开发和应用先进冇效的处理技术和资源化利川新技术，提高英利川率和附加值，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。

钢渣利用途径和制约钢渣利用率的因素钢渣的利用途径大致可分为内循环和外循环，内循环指钢渣在钢铁企业内部利用，作为烧结矿的原料和炼钢的返冋料。

钢渣的外循环主耍是指用于建筑建材行业。

1钢渣的内循环利用钢渣返烧结主要是利用钢渣屮的残钢、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氧化镭等有益成分，而且可以作为烧结矿的增强剂，因为它本身是熟料，且含有一定数量的铁酸钙，对烧结矿的强度有一定的改善作用，另外转炉渣中的钙、镁均以I古I溶体形式存在，代替溶剂后，可降低溶剂（石灰和、白云石、菱镁右）消耗，使烧结过程碳酸盐分解热减少，降低烧结固体燃料消耗。

钢渣在钢铁企业内部循环历來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，增加铁的还原产暈。

但是配矿工艺对返烧结冇影响，过度使川会造成P等冇害元素的富集；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%口熔性球团矿时，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人，烧结配矿时要求钢渣各种氧化物成分波动W±2%,粒度耍求一般小于3mm,钢渣在成分上很难满足耍求，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。

丨丨前马钢混匀烧结矿屮只加入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丄耍是建筑建材行业，钢渣在此行业屮利用受制约的主要因素是钢渣的体积不稳定性，钢渣不同于高炉渣的地方是钢渣中存在f C a 0. f Mg 0,它们在高于水泥熟料烧成温度下形成, 结构致密，水化很慢，f C a 0遇水后水化形成C a (OH)2,体积膨胀98%, f Mg 0遇水后水化形成Mg (OH)2,体积膨胀148%, 容易在硬化的水泥浆体中发生膨胀，导致掺有钢渣的混凝土工程、道路、建材制品开裂，因此钢渣在利用之前必须采取有效的处理，使f CaO、f Mg O充分消解才能使用。

钢渣在建筑建材行业有以下儿种利用途径。

——做水泥生料钢渣中CaO、M g O. FeO、F e2O3含量之和能达到70%,这些成分对水泥都是有用的，钢渣做水泥生料主要作用是做水泥的铁质校正剂，目前乞料中配加量为3%〜5%,工艺比较成熟。

水泥工艺屮锻烧1 t石灰石产生440 k g C 02,需500 k c a 1热量，熾烧1 t熟料需230 k g优质煤。

水泥生料配放钢渣可以节约石灰石和煤，但莫仍需锻烧的特征未从根本上消除对能源环保方面的负作用，而H钢渣的全铁含量在15%〜28%之间，含铁量偏低，水泥牛产企业在计算成本时，比较倾向于选择其他含铁量达到40%以上的废渣。

——做钢渣水泥原料和复合硅酸盐水泥的混合材根据对钢渣的岩相检定和X射线检定，钢渣之所以具有水硬胶凝性主要是含有水泥熟料屮的一些矿物，C3S、C2S和铁铝酸盐，这些矿物都具有胶凝性，但其律量比水泥熟料少，慢冷的钢渣晶体发育较人，比较完整，活性较低，因而水化速度和胶凝能力都比熟料小。

M前的钢渣水泥品种冇无熟料钢渣矿渣水泥、少熟料钢渣矿渣水泥、钢渣沸石水泥、钢渣矿渣硅酸盐水泥和钢渣硅酸盐水泥，它们都有相应的国家标准和行•业标准，掺量在20%〜50%之间。

钢渣水泥具有水化热低、耐磨、抗冻、耐腐蚀、后期强度高等优点。

但是钢渣水泥的实际应用情况并不是很好，主要原因是钢渣的成分波动大，常随炼钢品种、原料來源和操作管理制度而变化，易引起水泥质量的波动; 做水泥混合材时，不同方法处理的钢渣的易磨性不同，普遍比熟料难磨，使水泥薛制的台时产量降低，增加水泥生产成本。

渣铁没冇很好分离导致渣中金属铁含量高，也影响水泥的磨制；另外钢渣的活性矿物含量低且以C2S为主,造成钢渣水泥的早期强度低，新的水泥标准中取消了7天强度指标，增加了3天强度指标，致使钢渣水泥难以达到标准要求。

——钢渣微粉做混凝土掺和料钢渣微粉开发利用研究是近年來继矿渣微粉人规模应用后而出现的热门话题，钢渣牛产微粉或者复合微粉可以消除钢渣水泥半产屮易殊性差界问题，钢渣通过燃细到一定细度，比表面积人于400m? k g时，可以最犬程度地清除金属铁，通过超细粉屛使物料晶体结构发生重组，颗粒表面状况发生变化，表面能提高，机械激发钢渣的活性，发挥水硬胶凝材料的特性。

钢渣微粉和矿渣微粉复合时有优势叠加的效果，钢渣中的C3S、C2S 水化时形成的氢氧化钙是矿渣的碱性激发剂。

最新资料表明，矿渣渣粉做混凝土掺介料使用虽然可以提高混凝土强度，改善混凝土拌合物的工作性、耐久性，但由于高炉渣的碱度低(%C a 0+%M g 0)/(%S i 0 2+%A 1 203),约为0.9〜1.2,大掺量时会显著降低混凝土屮液相碱度，破坏混凝土屮钢筋的钝化膜(P H<12.4易破坏), 引起混凝土中的钢筋腐蚀，另外高炉渣是以C3AS、C2MS2为主要成分的玻璃体，粒化高炉渣粉的胶凝性來源丁矿渣玻璃体结构的解体，只有在C a (OH)2作用下才能形成水化产物，钢渣碱度高(％C a 0+%M g 0)/(%S i 02),约为1.8〜3.0,矿物主要是C3S、C 2S、CF、C3RS2、RO等，钢渣中的f C a O和活性矿物遇水后生成C a (OH)2,提高了混凝土体系的液相碱度，可以充当矿渣微粉的碱性激发剂。

掺入钢渣微粉的混凝土具冇后期强度高的特性, 见表1。

因此钢渣和矿渣复合粉可以取长补短，性能更加完善。

表1用磁选后尾渣及风碎渣制成微粉与高矿渣微粉的复合微粉代替20%的52. 5 R水泥作掺和料的伦3个月强度值凝土屮的钢渣粉”国家标准、建设部建筑科学研究院负责起草的“矿物掺合技术规范”国家标准已经完成，钢渣微粉将成为我国钢渣高价值利用的最佳途径，和矿渣微粉复合应用是混凝土掺合料的最佳方案。

——做道路材料钢渣经过稳定化处理后可以做道路垫层和基层，其强度、抗弯沉性、抗渗性均优于天然石材，有相应的行业标准“ YB/T801 1993 工程回填用钢渣”和“YB/T803 1993道路用钢渣”,但是钢渣做冋填和道路垫层、基层其附加值低，钢铁企业和建筑单位对此都不太重视。

钢渣经过风淬稳定化处理后可以代替细骨料做沥青混凝土和水泥混凝土路面材料，其防滑性、耐磨性、使川寿命都提高，钢渣的附加值也人人提高。

安徽省马鞍山市1987年建设的湖南路工程，使川了风淬钢渣桧试验路面，和黃砂检路面比较，2003年1月7日对路面钻芯取样后检测强度的结果如表2所示。

表2通车使用15年两种婭工程路面钻芯取样抗压强度对比表MP a做砖、乩、砌块及混凝土预制件钢渣经过稳定化处理后可以做地面砖、免烧砖、混凝土预制件等建材制品，掺量大，能达到60%以上，强度和耐久性高于黏土砖和粉煤灰砖，能节省人量的水混和黏土，但钢渣比重较人，不太适宜做实心的墙体砖。

这类实用技术是金国新型墙体材料改革的重点推广技术。

综上所述，钢渣的循环利用应着重放在建筑和建材行业，在水泥、混凝土、路面和建材制品中的利川是钢渣利川的发展方向。

因此钢铁企业内液态钢渣的处理应该围绕这些利用途径，进行钢渣处理工艺的选择。

目前高温液态钢渣处理工艺的比较目前国内外钢渣资源化处理工艺由于炼钢设备、工艺、造渣制度、钢渣物化性能的多样性及其利用上的多种途径呈现多样化，冇冷弃法、闷渣法、热泼法、盘泼法、水淬法、滚筒法、风淬法、粒化轮法等。

这些工艺都冇各自的优缺点。

具体情况见表3。

表3钢渣处理工艺优缺点及应用实例选择处理工艺一般从钢渣综合利用途径、节能和环境保护、投资这儿方面综介考虑，在满足炼钢工艺顺利进行的前提下，结介考虑液态钢渣的黏度和流动性，选择相对合理的处理工艺，达到渣铁的冇效分离，尽量保持钢渣的活性，降低钢渣的不稳定性。

从表3可知，从液态钢渣流动性的角度考虑，滚筒法、风淬法、水淬法和粒化轮法只能处理流动性好的钢渣，盘泼法、热泼法和热闷法可以处理流动性差的渣；从工艺繁杂程度、装置投资角度看，风淬法、热闷法较简单，投资少、设备磨损小；从节能和环境保护角度考虑，风淬法、热闷法、滚筒法可行；从处理后钢渣粒度的均匀程度考虑，风淬法得到的钢渣粒度最小而H均匀；从处理肩钢渣的女尢性和活性考虑，风淬法和热闷法较好；因此，处理流动性好的钢渣的最佳工艺是风淬法，处理流动性并的钢渣的最伴工艺是热闷法。

风淬法和热闷法原理风淬法用压缩空气作介质，在风淬时，熔融和半熔融渣粒随压缩空气向前飞行，在击碎的飞行过程中，压缩空气对高温液态钢渣有一个较强的氧化作用，风淬后，钢渣中的F e 0相消火，含F e 0的石灰不稳定相明显减少，而2C a O F e2O3稳定相增加，而这是其他任何一种钢渣处理方式都不可能实现的，在用水补充冷却时强化了 f C a 0的消解反应，粒化和冷却过程使钢渣屮的不稳定相基本消失，颗粒表而非晶态矿物相显著增加，钢渣的潜在活性提高。

由于钢水和液态钢渣的表面张力不同，风淬过程可使渣铁得到良好的分离，固态渣和钢都呈球型细小颗粒，渣包钢的情况不会出现，风淬后经过简单的磁选便能使渣铁分离。

液态钢渣通过调整风淬过程的工艺参数可使风淬渣的平均粒度达到2mm左右，且粒度分布区间较窄，代替黄砂做混凝上细骨料可12接使用，牛•产钢渣微粉能减少粗破碎T序，冑接进入粉磨机。

热闷法是将热融钢渣冷却金800〜300°C装入热闷装置中喷雾遇热渣产生饱和蒸汽，与钢渣中游离氧化钙f CaO、游离氧化镁f MgO发生反应，使钢渣自解粉化，达到钢渣破碎的口的，同时消除了钢渣的不稳定因素，使钢渣在建筑建材上的应用安金可靠，磁选后尾渣的利用率可为100%。

该工艺不用大量的水浸泡保证了钢渣中水硬性矿物C3S、C2S的活性不下降，同时热闷法对喷溅渣、流动性差的钢渣都能进行处理。

提高钢铁金业钢渣利用率的主耍途径是在建筑建材行业多途径利用，应人力开发和完善钢渣在建筑建材行业中的应用技术，围绕此主要利用途径反向选择钢渣处理工艺。

从钢铁企业的钢渣整体情况和提高钢渣的处理率来看，认为风淬法和热闷法联合应川是非常稳妥的垠佳选择，风淬法处理流动性较好的液态钢渣，使60%左右的钢渣处理后粒度适宜，加工量小、活性大、安眾性好，其余流动性较差的液态钢渣和固态渣采用热闷法处理，使之活性大、女定性好，这样就为钢铁企业的比较难以利用的二次资源一钢渣的100%利用打下坚实的基础。