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中建进入钢渣资源化处理的研究与探讨

鲁官友高一帆陈维瀚胡英鹏孙广东苏少锋曹向阳

（中建水务环保有限公司，北京100195）

摘要：本文对钢渣的定义、分类、应用等进行了研究，并结合市场环境与中建投资与运营模式，对中建进入该领域的资源化路线及其高附加值利用进行了探讨。

关键词：中建；钢渣；资源化；高附加值

前言

我国是钢铁工业大国，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%，我国钢渣目前的利用率还比较低。钢渣的堆存或丢弃，不仅耗费巨额资金，而且占用大量土地，严重污染环境。因此钢渣的资源再利用已成为国家发展关注的焦点。

1.定义和概况

1.1钢渣定义：

钢渣是炼钢生产的副产品，是一种工业固体废物。排出量约为粗钢产量的15～20％。

在炼钢过程中，从炉料熔化起，钢渣就开始形成，一直到出钢为止。钢渣主要来源于:金属炉料中元素被氧化后产生的硫化物和氧化物;调整钢渣的性质而加入的造渣材料(如萤石、石灰石、铁矿石等);金属炉料带入的杂质;被浸蚀的炉衬及炉衬材料。

1.2钢渣分类：钢渣的分类通常按照冶炼方法、碱度和形态进行分类。

1.2.1按碱度分类

M<1.8称为低碱度钢渣;

M=1.8～2.5称为中碱度钢渣;

M>2.5称为高碱度钢渣。

1.2.2按形态分类

按钢渣的形态可分为水淬粒状钢渣、块状钢渣和粉状钢渣。形态的差异是因对钢渣进行处理时所采用工艺方法的不同所致。

1.2.3按冶炼方法分类

按冶炼方法可分为平炉钢渣、转炉钢渣和电炉钢渣。平炉钢渣又可分为初期渣、精炼渣、出钢渣和浇钢余渣;电炉钢渣又有氧化渣和还原渣之分。

1.2.3.1转炉钢渣

转炉钢渣将是钢渣的主要部分。

1.2.3.2平炉钢渣

平炉炼钢周期比转炉长，分氧化期、精炼期与出钢期，并且每期终了都要出渣。

氧化期排出的渣称初期渣，精炼期排出的渣称精炼渣，出钢后排出的渣称出钢渣，精炼渣与出钢渣又合称为末期渣

1.2.3.3电炉钢渣

电炉炼钢是以废钢为原料，主要生产特殊钢。电炉生产周期也长，分氧化期和还原期，并分期出渣，所出渣分别称氧化渣和还原渣。

1.3钢渣成分：

钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。

1.4钢渣的应用概况

钢渣的用途因成分而异。美国每年以排渣量的2/3作为炼铁熔剂,直接加入高炉或加入烧结矿，在钢铁厂内部循环使用。法国、德国、加拿大等国都把这类钢渣用作铁路道碴和道路材料。西欧各国用高磷钢渣作肥料有悠久的历史。钢渣中的钙、硅、锰以及微量元素均有肥效，可作为渣肥施于酸性土壤。各类钢渣均可作为填坑、填海造地材料。中国目前生产少量钢渣水泥，有些地方利用电炉钢渣生产白钢渣水泥。日本、德国利用钢渣作为水泥生料，焙烧铁酸盐水泥。此外，钢渣还可制造砖、瓦、碳化建筑材料等。

1.5钢渣的具体应用和处理方法

1.5.1钢渣用于生产钢渣砖

钢渣砖所用的材料是水淬平炉初期渣(简称钢渣)、高炉水渣(简称水渣)或粉煤灰、石灰和石膏。其标号在100号以上，可广泛地用于工业与民用建筑中。

1.5.2钢渣用于生产水泥

钢渣中含有与（硅酸盐）水泥熟料相似的成分（硅酸二钙和硅酸三钙），因此可做生产水泥的基础原料。以钢渣为主要成分。加入一定量的其他掺合料和适量石膏，经磨细而制成的水硬性胶凝材料，称为钢渣水泥。

1.5.3钢渣用于路基垫层

钢渣在路基上能否得到广泛使用, 决定于钢渣是否符合道路工程的各项使用要求。

1.5.4回收废钢

钢渣中一般含有10％左右的金属Fe（铁）。通过破碎磁选筛分工艺可以回收其中的金属Fe。国内外从很早就开始从钢渣中回收废钢铁。

1.5.5钢渣用作烧结熔剂

烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅回收利用了钢渣中的残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且可以提高了烧结矿的产量。

1.5.6钢渣用作高炉溶剂

早在二十世纪四十年代，国外就开始用钢渣作高炉熔剂。钢渣做高炉熔剂的主要优点有：回收利用了渣中大量的金属铁。

1.5.7钢渣用于生产钢渣微粉

钢渣微粉是钢渣经过加工、筛选、干燥后磨细并掺加适量的外加剂加工混合而成的产品。目前配制高标号混凝土主要采用降低水胶比、添加高效减水剂和超细粉体的方法与普通混凝士相比水泥用量偏多对混凝土的耐久性有不利影响。

1.5.8农业方面的应用

钢渣中含有P，Si，Ca，Mg等有利用价值的元素，可以起到不同程度的肥效作用，因此可以用作生产钢渣磷肥、钢渣硅肥、酸性土壤改良剂以及钙镁磷肥等。

1.5.9钢渣用作土壤改良剂

我国钢渣在农业改良土壤方面的应用始于20世纪50年代末60年代初。钢渣中钙、镁元素含量较高，呈碱性，可用来改良酸性土壤。

1.6钢渣利用的新途径

1.6.1钢渣热态成型为陶瓷产品新技术

国外已经在研究用水淬渣制造高附加值陶瓷产品。例如: 美国的Agarwal·G 等人利用钢铁炉渣制造富CaO 的微晶玻璃, 具有比普通玻璃高2倍的耐磨性及较好的耐化学腐蚀性。该钢渣热态资源化利用新技术投资小, 非常适合我国的中小规模钢铁企业。

1.6.2高炉渣和钢渣可建设人工藻场

高炉渣和钢渣碳酸固化体及附生其上的大型海藻均可吸收氮、磷等营养盐，起到净化水质、减轻海水富营养化的作用，预防赤潮爆发。钢渣对铜、铬、镍、铅等重金属离子具有良好的去除能力，可起到净化海水的作用。

1.6.3 钢渣可用于脱硫脱销

钢渣法脱硫脱硝及副产物综合利用技术，利用炼钢产生的转炉渣(钢渣)，经破碎选铁后，产生的尾渣来替代石灰石和石灰作为二氧化硫吸收剂，另外还可以选用水渣、粉煤灰、赤泥、白泥等各类碱性废渣来做脱硫剂。钢渣经过脱硫脱硝，可用作水泥调凝剂和生料配料剂，更可以加工成土壤改良剂，改造盐碱地。

2．政策技术市场环境分析

2.1钢渣市场的政策

国家为了加强相关企业落实科学发展观，低碳经济和循环经济的指导方针，推进钢铁行业节能减排，对钢渣处理工艺做出规定，指导和评价钢渣处理技术的应用，结合国内外的实际情况，根据国标委《2008-2010年资源节约与综合利用标准发展规划》中的重点国家标准制修项目564项的要求，制定了《钢渣处理工艺技术规范》20083318-T-605。

除此之外，对于钢渣所制造的相关产品的行业规范，国家发改委出台了《十二五墙体材料革新指导意见》(发改环资[2011]2437号)，工信部也出台了《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》（工信部规[2011]600号）。目的在于贯彻《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，落实节约资源和保护环境的基本国策。

2.2我国现阶段钢渣市场的整体状况

从目前的市场形式来看，我国钢渣利用形式以微粉形式为主，钢渣市场的发展