钢铁渣的资源化利用

钢铁渣的资源化利用

矿业工程学院

矿加 10级

姓名：王海龙

学号：120103707008

钢铁渣的资源化利用

摘要：开展钢铁渣资源化利用，对于减少钢铁渣弃埋用地和防

止环境污染，增加钢铁企业利润，促进我国钢铁工业的持续高速发展具有重要意义．通过对国内钢铁渣资源化综合利用的现状分析，将其与国外相比较，从而确定我国钢铁企业，在钢铁渣资源化利用方面，应该努力发展的方向。

关键词：钢铁渣水泥水淬

我国是钢铁工业大国，2011年的钢产量已经达到了68326.5吨．在钢铁生产过程中，要产生大量的冶金渣．因此，如何有效地综合利用这些冶金渣，减少弃埋用地和防止环境污染，增加企业利润，对于进一步促进我国钢铁工业的持续高速发展具有重要义．本文就冶金渣的资源化利用现状经行讨论。

1 钢铁渣资源化利用现状

1．1 高炉渣

高炉渣主要成分是C a O、S i O2和A l2O3,类似于水泥成分。水淬高炉渣是玻璃质材质,受到碱液作用,急剧水化,可作水泥混和材料,是水泥生产中不可缺少的原料。高炉渣水泥与普通水泥比,石灰量少,生产过程节约资源,节能,C2O排放量少。

日本和德国高炉渣利用率达到95％以上；加拿大、英国、印度高炉渣部分水淬后作水泥混合材和磨细矿渣粉作混凝土掺合料，大部分重矿渣作道路材料和工程骨料；北美地区大多数高炉渣用作工程骨料。

国内外比较成熟的高炉渣处理工艺主要有水淬粒化法(生产水渣)、滚筒法(生产膨珠)、离心机法(生产膨胀矿渣)、热泼法(生产矿渣碎石)几种。由于高炉水渣具有很高水硬胶凝性，做水泥混合材用于水泥生产能起到增加水泥产量，降低水泥成本，改善水泥安全性等优点，所以用高炉矿渣作膨珠和膨胀矿渣、矿渣碎石等方面用途越来越少，而用于水泥、水泥添加剂方面的需求量在明显增加，这就使高炉渣水淬粒化成为目前国内外钢铁企业普遍采用的高炉渣处理工艺。

高炉渣水淬粒化方法有转鼓过滤法、底滤式冲渣法、滚筒法、印巴法(I N B A)等，生产的水渣产品利用途径主要有两个：一是销往水泥厂生产矿渣水泥；二是生产矿渣粉代替部分水泥配制高性

能混凝土。第一种途径是目前绝大部分钢铁企业都在采用的做法，第二种途径是近几年受水泥行业对水渣需求量限制而开发的水渣利用新途径，也是国家目前积极推广的一项水渣利用途径。

1．2 钢渣

钢渣主要成分是C a O、S i O2和F e O,f C a O含量比高炉渣多。矿物相以硅酸二钙为主,因固溶P2O5,所以是稳定相,几乎无反

应特性。钢渣遇水后,水溶液呈强碱性,可作为高炉水淬渣的

碱性刺激剂来利用,也是水硬性材质。但钢渣最大危害成分为

f C a O,其吸水后体积膨胀,使钢渣在应用方面受到了很大的限制。消除钢渣中的f C a O是钢渣大量利用的关键技术。。

国外经济发达国家对钢渣的处理是以钢渣体积稳定性作为

前提条件的，钢渣经稳定处理后需经过严格的稳定性检验，检验合格才可用于建材使用。国外比较典型的钢渣稳定性处理工艺有德国的罐式钢渣加压热焖自解工艺、日本住友的自然陈化箱处理工艺等。

我国由于对钢渣资源化利用途径的不确定性，造成国内钢铁企业钢渣处理的工艺方法种类繁多，有冷弃法、热泼法、盘泼水冷法(I S C法)、熔渣水淬粒化法、罐式热闷法、池式热闷法、水淬——池闷法等。钢渣处理工艺的确定取决于钢渣的利用途径，钢渣处理工艺是钢渣实现资源化的前提条件，在钢渣资源化利用初期，国内钢铁企业多采用冷弃法，国内渣山多是由此工艺而形成，随着钢渣利用途径向建材方向的转移，钢渣自解热焖处理工艺已为大多数钢铁企业所采用。钢渣利用技术介绍如下：

1.2.1钢渣余热自解热闷技术

制约我国钢渣综合利用的关键问题是钢渣中游离氧化钙(f —C a O)和游离氧化镁(f—M g O)遇水体积膨胀，在使用时会造成建筑物、制品、道路开裂。近几年来中冶建筑研究总院有限公司研发出第三代钢渣余热自解热闷处理工艺技术和设备，成功的解决了钢渣的不稳定问题。该技术是将液态钢渣倾翻在热闷装置内，盖上盖自动化喷水。水遇热渣产生蒸汽，消解钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁，钢渣粉化后变稳定。钢渣中废钢充分回收，尾渣可100％用于生产建筑材料、建材制品和道路材料，实现钢渣“零排放”。该技术已在新余中冶环保资源开发有限公司、九江中冶环保资源开发有限公司、鞍钢鲅鱼圈新炼钢、本溪钢铁(集团)

有限责任公司、唐山国丰钢铁有限公司、首钢唐钢铁公司(曹妃甸)、日照钢铁公司、福建三明钢铁集团)有限公司、天铁河北物华循环资源有限公司、韶关钢铁有限公司等企业推广应用。其中包括：新余中冶环保资源开发有限公司钢渣热闷生产线(116万t ／a)、鞍山钢铁有限公司鲅鱼圈新炼钢钢渣热闷生产线(80万t

／a)、首钢京唐钢铁公司钢渣热闷生产线(96万t／a)、唐山国丰钢铁公司钢渣热闷生产线(160万t／a)、日照钢铁公司钢渣热闷

生产线(170万t／a)、九江中冶环保资源开发有限公司钢渣热闷生产线(50万t／a)。

1.2.2 水淬法

液态高温渣在流出、下降过程中，被压力水分割、击碎、速凝，在水幕中进行粒化。水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同。如盘泼一水淬法，滚筒一水淬法等。盘泼法优点是：用水强制快速冷却，处理时间短，生产能力大；处理过程粉尘少；钢渣粒度小，可减少破碎、筛分的工作量，便于金属料回收；钢渣游离氧化钙含量较低，改善了钢渣的稳定性，有利

于综合利用。缺点是：设备投资比较大；处理过程蒸汽直接排放量较大，对厂房和设备寿命有一定影响；操作工艺比较复杂；对钢渣的流动性有一定要求，粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。目前宝钢股份公司使用浅盘法。滚筒水淬法是将熔渣以适宜流速进入滚筒，在离心力和喷淋水作用下，熔渣被水激散并凝成小块而被收集。在滚筒内同时完成冷凝、破碎及渣、钢分离。宝钢经过多年探索，将1995年从俄罗斯拉乌尔钢铁公司引进的滚筒技术进行了多项改进，成功应用于宝钢、马钢等企业。改进后技术兼具工艺简化、流程短、设备布局紧凑、占地小等优点。水淬法目前是我国采用较多的方法之一。该类方法优点是，处理量大、效率较高，处理后的钢渣游离氧化钙较低、粒化较为均匀且粒度分布较为理想，自由氧化钙消解也较为理想，渣中铁较少氧化，多以二价铁或金属铁存在，利于后续磁选分离。缺点是，对渣流动性要求较高，因冷却速度快，凝渣的相析出经历淬冷的非平衡演化完成，因此其结构内应力较大，化学活性相对较高，并存在时效相变的潜在机制。

1.2.3风碎法(钢渣风碎粒化技术)

将出炉熔渣倒入中间罐，运到风淬装置处进行处理。处理时，熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线运动，最终落入水池并被捕集。用于风碎的气体可以是空气、惰性气体或高压蒸汽等，被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收。该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄，此法处理的渣冷凝速度最快，自由氧化钙消解也最为彻底，各晶相分布均匀，晶粒非常细小。颗粒硬度较大，相对其他处理方式，凝渣的结构内应力最大，往往会在一周内或稍长时间出现时效相变与结构重组，重组后的主晶相主要是硅酸二钙，且晶粒变大。用该法处理转炉熔渣，如采用不同的气体做风碎介质，得到的凝渣微粒在性能上存在较大差异。如以空气或纯氧为介质，熔渣氧化剧烈，凝渣中铁以三价铁为主，后续铁组分基本无法磁选回收，因此铁损较大。如以氮气为介质，则凝渣中铁以二价铁为主，并有少量金属铁与之共存，经时效相变后可磁选部分回收金属铁。采用风碎工艺处理时，同样要求钢渣有良好的流动性与低粘度。日本福山制铁所最早开发并采用风碎法，回收预热。我国马钢1988年开发出同类技术，而