钢渣的资源综合利用

钢渣的资源综合利用

学院：矿业工程学院班级：矿加10

姓名：于兴邦

学号：120103707001

钢渣的资源综合利用

摘要：钢渣是炼钢工业的副产品。分析了钢渣的基本物理特性、化学成份、矿物组成等理化性能。介绍钢渣在筑路、烧结矿、水泥、建材、环境工程和农业等领域的综合利用。

关键词：钢渣；理化性能；环境工程；综合利用

1 前言

炼钢要排出炉渣, 排放量约为产钢量的15%～20%。我国每年排出钢渣约1600万吨,目前较多的钢厂渣满为患。扩建渣场不但要占用宝贵的耕地, 同时污染环境, 所以最佳的方法是开发钢渣的综合利用, 变废为宝。近二十年来, 国内外钢铁企业在这方面做了大量工作, 积累了经验。钢渣综合利用不但能降低炼钢成本, 带来直接经济效益, 而且也保护了环境, 有很大的社会效益。

2 钢渣的产生和来源

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：金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物及硫化物；被浸蚀的炉衬及炉衬材料；金属炉料带入的杂质,如泥沙等；为调整钢渣性质所加人的造渣材料,如石灰石、铁矿石、萤石等。按炼钢工艺钢渣可分为平炉渣、转炉渣和电炉渣。由于转炉比平炉产量高、能耗低,大多数钢铁厂已改为转炉,但由于钢渣综合利用问题没有很好地解决 ,钢渣堆场上仍然有大量的平炉渣及平炉与转炉的混合渣。

3 钢渣的基本理化特性

3.1 钢渣的物理特性

由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外观形态、颜色差异很大。碱度较低的钢渣呈黑灰色,碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰白色。渣块松散不粘结,质地坚硬密实,孔隙较少。渣坨和渣壳结晶细密,界线分明,尤其是渣壳,断口整齐。自然冷却的渣块堆放一段时间后,发生膨胀风化,变成土块状和粉状。钢渣含水与焖渣方式和冷却条件关系较大。钢渣通常含水在3%～8%,容重在1.32～2.26t∕m3，抗压强度在1150㎏∕cm3左右。平炉渣比重略小,孔隙稍多，稳定性要好一些。

3.2 钢渣的化学成分

钢渣由钙、铁、镁、硅、铝、锰、磷等氧化物组成。其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。各种成分的含量依炉型、钢种不同而异,有时相差悬殊。钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、 RO( R 代表镁、铁、锰的氧化物,即FeO、 MgO、 MnO 形成的固熔体)、游离石灰( fCaO) 等。钢渣的矿物组成主要决定于其化学成分,特别与其碱度有关。炼钢过程中需要不断加入石灰, 随着石灰加入量增加, 渣的矿物组成随之变化。炼钢初期,渣的主要成分为钙镁橄榄石,其中的镁可被铁和锰所取代。当碱度提高时,钙镁橄榄石吸收氧化钙变成钙镁蔷薇辉石, 同时放出 RO 相。再进一步增加石灰含量,则生成硅酸二钙和硅酸三钙。

4 国内外研究利用情况

4.1 国外综合利用情况

为了适应钢铁工业发展和可持续发展的需要,工业发达国家20世纪初期就开始关注钢渣的利用价值,注重于研究钢渣的综合利用技术,寻求多种途径利用钢渣。通过钢渣的综合利用,越来越多的国家意识到,钢渣不再是废物 ,而是可再生的宝贵资源。70年代以来,工业发达国家面临严重的资源不足和缺乏能源的处境 ,可是钢渣的处理和利用技术却得到进一步发展 ,钢渣的综合利用率得到迅速提高,一直处于世界领先行列。主要产钢国钢渣利用情况如下表

表1 国外主要产钢国综合利用情况

国名利用情况利用率

>98%

美国配入烧结和高炉等再利用1000万t(>56%)，筑路694万t(38%),其他

77万t

77%

德国配入烧结和高炉等再利用160万t(24%),筑路157万t(23%),农肥125

万t(18%),建材80万t。

36%

日本配入烧结和高炉等再利用280万t（19%），筑路139万t（9%），水泥

原料92万t（6%），农肥32万t（2%）。

前苏联配入烧结和高炉等再利用110万t（5%），筑路850万t（35%）。40% 4.2 国内综合利用情况

尽管我国对钢渣的综合利用研究的意识和积极性已大有提高,1986年就开始对老渣山进行技术开发和对新老钢渣多层综合利用,但与工业发达国家存在明显的差距。20世纪 80年代以来我国首钢、太钢、唐钢、武钢等众多钢厂都在对钢渣进行处理和综合利用。主要集中于工程回填、水泥烧结等方面的综合利用。

5 钢渣主要资源综合利用

5.1 铺筑道路

1937年, 英国已把钢渣作为沥青骨料来铺筑路面。经处理后的钢渣具有较好的稳定性, 可用于道路的基层、垫层及面层。国内宝钢、武钢等多家企业已用钢渣铺筑了很多道路。钢渣与沥青有很好的亲合性, 与部分天然石料相混可铺筑高质量柔性道路。磨光石试验表明钢渣沥青路面防滑性好, 不易开裂、拉裂; 轮碾试验表明, 承重层变形小,道路工作寿命长。钢渣有很好的抗冻解冻性, 适应寒冷气候开放道路的使用。

5.2 烧结矿生产

钢渣返回烧结矿生产不仅回收了渣中粒铁、有效金属氧化物, 而且充分利用了渣中的CaO, 作为烧结熔剂, 有利于混合造球。钢渣熔点低, 烧结中易生成液相, 有助于加速粘结成块。含钢渣烧结具体优越性表现为:

（1）结块率提高, 缩短烧结时间; 可改

变烧结矿的透气性。

（2）高炉使用配有钢渣的烧结矿, 炉渣中Al2 O3降低, MgO 高, 渣铁流动性好,提高脱硫系数；回收了Mn 金属, 生铁成分中Mn 含量提高。

（3）烧结矿配入钢渣, 可减少石灰石用量。燃料粉焦耗量少。

（4）提高了烧结矿强度, 成品率增加,降低了低温还原粉化率, 从而提高烧结矿的产量和质量。

钢渣返回烧结的关键是满足烧结要求,化学成分要稳定, 粒度应适宜。一般采用老渣, CaO 取高值为佳, 粒度取 0～8mm（≦5㎜为适宜值）。钢渣烧结矿有较好的脱碳能力, 但不能脱磷。

5.3 生产水泥

钢渣用作水泥的原料是其综合利用的一个重要途径。钢渣水泥的主要原料是钢渣、矿渣 (高炉水渣) 及适量激发剂。按地方水泥标准, 水泥中钢渣掺入量不少于 30%,钢渣和矿渣的总掺入量不少于 60%, 矿渣可解决钢渣安定性问题, 加入激发剂则可激发钢渣和矿渣的活性。钢渣矿渣水泥的性能如早

期强度、凝结时间, 28d 强度等都接近一般通用水泥, 有些甚至能达到 625#的性能。钢渣矿渣水泥具有后期强度高、耐磨、抗蚀等多种优良性能。该水泥适用于一般道路、农田水利工程等。

5.4 地基材料