高炉矿渣

四、高炉矿渣的综合利用
（一）水渣作建材：主要用于生产水泥和混凝土 矿渣硅酸盐水泥：硅酸盐水泥+（20%-70%）粒化高炉渣+（3%-5%）石
膏 石膏矿渣水泥：80%水渣+15%石膏+硅酸盐水泥熟料（或石灰） 石灰矿渣水泥：干燥的粒化骨料矿渣+（10%-30%）生石灰或消石灰
+5%以下天然石膏 矿渣砖：原料过筛-搅拌-混料-配料-入窑-出坯-蒸汽养护-成品 矿渣混凝土：以水渣为原料，配入激发剂（水泥熟料、石灰、石膏），
图拉法
炉渣粒化和冷却
水渣脱水
水渣输送与外运
冲渣水循环
图拉法水渣处理系统示意图
明特克法
明特克法炉渣处理系统示意图
高炉渣处理工艺的对比
三、矿渣的加工处理
（二）高炉重矿渣碎石工艺 高炉重矿渣碎石是高炉熔渣在渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却，形成结
构较为致密的矿渣后，经破碎、磁选、筛分等工序加工成的一种碎石材料。 重矿渣碎石处理工艺主要有热泼法和渣场堆存开采法两种。
高炉矿渣的处理与资源化
目录
一、概述 二、高炉矿渣分类及性质 三、矿渣的加工处理技术 四、废渣的综合利用
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一、概述
高炉矿渣，是高炉炼铁时所 排出的一种废渣。目前中国每炼 1t生铁约产生0.6-0.7t高炉渣（工 业发达国家为0.27-0.28t）。中国 每年排出高炉渣约3000×104t，其 中80%左右得到利用。
基质深度呈逐渐降低的趋势； ➢ 表层添加高炉矿渣的湿地单元，表层基质对磷的吸附效果远高于
对照。 结果表明，高炉矿渣基质具有较强的磷吸附能力，作为人工湿地
基质是可行的，建议根据表层基质磷吸附饱和情况，随着植物的收割 适当更换表层基质，增加湿地的除磷年限。
四、高炉矿渣的综合利用
（三）膨珠作轻骨料 膨珠具有质轻、面光、自然级配好、吸音隔热性能强的特点。
用作混凝土骨料可节省20%左右的水泥，一般用来制作内墙板、楼板 等。
四、高炉矿渣的综合利用
（四）高炉渣的其他应用 高炉矿渣除了用于建材生产之外，还可以用来生产一些具有特殊
性能的矿渣产品，如矿渣棉、微晶玻璃、热铸矿渣及矿渣铸石等。
北京某钢铁公司膨珠应用实例
北京某钢铁公司膨珠应用实例
膨珠混凝土的导热系数为0.52千卡/（米*度*时）。 可见膨珠混凝土具有良好的保温性能，而其他性能与普通混凝土相 比更优越。
北京某钢铁公司膨珠应用实例
分别采用研磨同 样时间的水渣粉和膨 珠粉与硅酸盐水泥按 1:1混合，成型水泥试 块进行强度对比。结 果如图。
（1）热泼法 热泼法有两种形式，即炉前热泼法和渣场热泼法。炉前热泼法是让熔渣 经渣沟直接流到热泼坑，每泼一层渣要淋洒大量水，促使其加速冷却和破裂， 待泼到一定厚度后，即可以挖掘，用车运到处理车间进行破碎、磁选和筛分， 得到各种规格的碎石。炉外热泼法是将熔渣用渣罐车运到渣场热泼，此后的 处理工艺同炉前热泼。此工艺的优点是工艺简单，处理量大，产品性能稳定； 缺点是占地面积大。 （2）渣场堆存开采 渣场堆存开采法是用渣罐车将熔渣运至堆渣场，分层倾倒，形成渣山后， 再进行开采。 此法的优点是设备简单，投资省，生产成本低。一般情况下，建一条重 矿渣碎石生产线的基建投资约为建同等能力的天然石场基建投资的1/2-1/3 , 渣石生产成本为天然碎石的2/3-1/2。
放入轮碾机中加水碾磨与骨料搅拌而成。
四、高炉矿渣的综合利用
（二）矿渣碎石作基建材料 未经水淬的矿渣碎石，其物理性能与天然岩石相近，其稳定性、坚
固性、耐磨性和韧性均满足基建工程要求，在我国一般用于公路、机场、 地基工程、铁路道砟、混凝土骨料和沥青路面等。 配制矿渣碎石混凝土 用于地基工程 修筑道路 用作铁路道砟
2. 解析实验
取上述磷吸附饱和后的高炉矿渣1 g，加人0．02 mol/L的KCl溶液20 mL。经过振荡后离心，测其上清液磷素浓度，计算其解吸的磷素数量。同 时以沙子作对照比较。
四、结果分析
五、结论
复合垂直流湿地各基质层对磷的吸附量实验结果表明： ➢ 表层基质层磷含量远高于其他层，各基质层磷含量沿水流方向和
国外高炉矿渣的综合利用是在20世纪中期开始发展起来的。目 前欧美一些发达国家已做到当年排渣，当年用完，全部实现了资源 化。
一、概述
我国高炉矿渣资源化是同类固体废物资源化较为成功的一种，但同 世界上发达国家相比还存在差距。有关资源显示，我国高炉矿渣回收利 用率当前为80%左右，同比德国回收利用率为99%、日本为97%，我国则 相对较低。
上世纪70年代以来，工业发达国家（英、美、日）基本上把高炉矿 渣利用完了，而且把老渣场的高炉渣也开采用尽，达到产用平衡。
我国目前即使所研究的项目全部投产，仍不能充分利用矿渣资源。 这一方面反映这一问题的复杂性，同时显示出深入研究的必要性。
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二、高炉矿渣分类及性质
（一） 高炉矿渣的分类
1.1 按照冶炼生铁的品种分类 铸造生铁矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣 炼钢生铁矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣
三、矿渣的加工处理
（2） 炉前水淬：利用高压水使高炉渣在炉前冲渣沟内淬冷成粒 状，并输送到沉渣池形成水渣。
1粒化器 2水渣槽 3分配器 4滤网转股 5皮带传送机 6成品槽 7集水槽 8冷却塔 9泵
高炉水渣的几种主要处理工艺
水渣 高 炉 渣
干渣
渣池过滤 渣池过滤 转鼓脱水
脱水槽 提升脱水
底滤法 因巴法 图拉法 马钢法 拉萨法 明特克法
一、概述
随着我国钢铁工业的发展，高炉矿渣排量日益增多，历年来已 经堆积矿渣近15×107t，占地约1000km2。为了处理这些废渣，国家 每年花费巨额资金修筑排渣场和铁路线，浪费大量人力物力。由于 高炉矿渣属于硅酸盐质材料，又是在1400℃～1600℃高温下形成的 熔融体，因而经过适当处理可以做为良好的建筑材料。
高炉矿渣利用实例
高炉矿渣基质人工湿地除磷特性研究
一、研究背景
磷素能刺激藻类和光合水生生物生长，并最终诱发水体富营养化，污水除 磷对于控制水体富营养化具有非常重要的意义。人工湿地是一种高效低耗，具 有广泛应用前景的污水处理系统。大量研究表明，湿地除磷主要依靠基质的吸 附作用，尤其是富含Al3+、Fe3+和Ca2+的湿地基质通过吸附和沉淀反应，能对磷 素有很好的去除效果。但是湿地基质容易饱和，磷去除率会随着湿地运行时间 逐渐降低等不足，一直以来没有得到很好解决，限制了人工湿地技术的推广应 用。许多学者致力于开发高效的除磷基质，研究发现钢渣的最大磷吸附量可达 50490 mg·kg-1，是沙子的150倍之多，是目前对磷吸附效果最好的基质之一；但 同时也发现钢渣遇水显强碱性，不适合湿地植物生长，因而很少在人工湿地工 程中使用。高炉矿渣是一种类似于钢渣的冶金废物，是一种多孔质硅酸盐材料。 本研究以高炉矿渣作为人工湿地基质，探求其对生活污水中磷的净化效果。
S等。此外，有些矿渣还含有微量的TiO2，V2O5，P2O5，Cr2O3等。
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三、矿渣的加工处理
（一）高炉矿渣水淬处理工艺 （1）渣池水淬：用渣罐将熔渣
拉到距离高炉较远的地方，直接倒 入水池，熔渣遇水后急剧冷却成水 渣。水淬后用吊车抓出，放置于堆 场装车外运。 ➢ 优点：节约用水 ➢ 缺点：易产生大量渣棉和H2S气体
底滤法
底滤法OCP是目前国内采用最多的高炉渣处理方法。
高压水
粒化槽
矿渣 水淬渣 沉渣池
水淬
分配渠
滤后
集水管
水、悬浮物
过滤池
冲渣水
冷却塔
（重复使用）
拉萨法
粒化器
搅拌槽
熔渣 渣、水
分配器
水淬
渣 脱水槽
水
翻斗机 集水池
搅拌槽泵送法水淬工艺图
1—高炉 2—渣沟 3—粒化器 4—搅拌池 5—砂泵 6—水泵 7—集水池 8—脱水槽
1.2 按矿渣的碱度分类 高炉矿渣的化学成分中的碱性氧化物与酸性氧化
物的质量分数比值，称为高炉矿渣的碱度或碱性率Mo， 即
Mo=(ωCaO+ωMgO)/(ωSiO2+ωAl2O3) 碱性矿渣，Mo>1 中性矿渣，Mo=1 酸性矿渣，Mo<1
二、高炉矿渣分类及性质
（二）高炉矿渣的化学组成 高炉矿渣中主要的化学成分是SiO2，Al2O3，CaO，MgO，MnO，FeO，
因巴法
与铁水分离后的炉渣，经渣沟进入炉渣粒化区，吹制箱内的高速 水流使其水淬粒化，经水渣槽进一步粒化和缓冲之后，流入转鼓内的 水渣分配器，被均匀分配到转鼓过滤器中。在转鼓下半周滤去部分水 后，被叶片刮带，随筒边旋转边自然脱水，转至转鼓上半周时，渣落 至伸入鼓内的皮带上，经此皮带和分配皮带送至成品槽贮存，装车外 运。
二、人工湿地
复合垂直流湿地
进水口
高炉矿渣 沙子 砾石
进水口
沙子 沙子 砾石
出水口 出水口
二、人工湿地
二、人工湿地
实验用水为某生活小区生活污水经厌氧预处理后的出水。
三、实验设计
1. 吸附实验
高炉矿渣10 g，加入200 mL含磷浓度分别为1．0、2．0、5．0、10、20、 50、100、200 mg/L KH2(PO)4标准溶液。经过振荡、抽滤后，测其上清液磷 素浓度，并根据其浓度的变化，计算基质吸附磷素的数量。同时以沙子作 对照比较。
三、矿渣的加工处理
（三）膨胀矿渣珠生产工艺
典型膨珠生产工艺流程示意图北京钢铁公司膨珠应用实例
高炉排出的熔渣温度一般在1500℃，内部含有大量气体，如CO、 CO2、H2、O2、H2S等。在熔渣运输过程中，这些气体大部分逸出，当 运至现场时，仍有少量气体留在熔渣内。高温溶液流入流槽及滚筒时， 遇水，快速急冷，使熔渣内气体来不及被释放，在一定粘度和表面张力 作用下，形成外表是玻璃质的内部有微孔的膨胀珠体。
北京某钢铁公司膨珠应用实例
通过实验、生产与实践证明，膨珠是一种很有前途的 廉价优质的材料。虽然目前生产过程中还存在着容量大、 含有少量棉渣等缺点，但可以通过改进工艺解决这些问题， 使膨珠得到更好利用。
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四、高炉矿渣的综合利用
水淬成水渣是生产水泥、矿渣砖 瓦和砌块的好原料；经急冷加工成膨 胀矿渣珠或膨胀矿渣，可做轻混凝土 骨料；吹制成矿渣棉可制造各种隔热 、保温材料；浇铸成型可做耐磨的热 铸矿渣；轧制成型可做微晶玻璃；慢 冷成块的重矿渣可以代替普通石材用 于建筑工程中。