鋼渣的回收再利用分析

1、鋼渣的回收再利用鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形勢下，鋼鐵工業(yè)也呈現(xiàn)出跳躍式發(fā)展的態(tài)勢，鋼產(chǎn)量近幾年不斷提高，鋼渣作為煉鋼工藝流程的衍生物隨著鋼產(chǎn)量的提高年產(chǎn)量不斷遞增。據(jù)最新資料統(tǒng)計，2013年我國鋼渣的產(chǎn)生量為7.82億t,鋼渣利用率僅為10流右，該數(shù)據(jù)顯示鋼渣利用率很低，距離鋼鐵企業(yè)固體廢棄物“零”排放的目標(biāo)尚遠(yuǎn)。因此，導(dǎo)致大量鋼渣棄置堆積。堆積鋼渣形成渣山,既污染環(huán)境又占用大量的土地。為了適應(yīng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的需要，必須消除渣害。鋼渣、礦渣和粉煤灰被統(tǒng)稱為三大工業(yè)廢渣。但鋼渣的利用率遠(yuǎn)低于礦渣和粉煤灰。通常鋼渣用來做填料，或者用來燒制水泥，總體而言利用率不高。鋼渣中含有

2、一定數(shù)量的水泥熟料的主要礦物C2sC3s等，具備可用作水泥混合材和混凝土摻合料的條件。積極開發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)有效的處理技術(shù)和資源化利用新技術(shù)，提高其利用率和附加值，是鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要課題之一。1.處理工藝技術(shù)設(shè)計與流程鋼渣分選工藝，按破碎原理可分為機(jī)械破碎-磁選-和自磨-磁選兩種。機(jī)械破碎-磁選工藝鋼渣機(jī)械破碎-磁選工藝流程，它是回收渣鋼最基本的工藝流程。工藝中所用的破碎機(jī)包括顆式破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)和雙輾破碎機(jī)等。磁選機(jī)包括吊掛式磁選機(jī)和電磁鐵式磁選機(jī)。篩子包括格篩、單層振動篩和雙層振動篩等。鋼渣分選時，用皮帶運輸機(jī)和提升機(jī)，按不同要求把這凡種設(shè)備連接起來

3、，組成二破三選-兩篩、一破兩級復(fù)合磁選、兩破-三選一篩等工藝流程。鋼渣自磨分選工藝鋼渣自磨分選工藝是利用鋼渣在旋轉(zhuǎn)的自磨機(jī)內(nèi)互相碰撞而破碎。鋼渣先經(jīng)篩分、磁選、篩分，再進(jìn)入自磨機(jī)自磨。粒度小于自磨機(jī)周邊出料孔徑的鋼渣自行漏出。未能磨小漏出的渣鋼，達(dá)到一定量時卸出。自磨機(jī)破碎鋼渣的過程，也是渣鋼提純的過程。幾中常見破碎發(fā)原理常見的破碎方法有風(fēng)淬法熱悶法熱潑法盤潑水冷水淬法風(fēng)淬法鋼渣粉化處理等。目前，寶鋼鋼渣一級處理經(jīng)過多年研究和發(fā)展，逐步形成了轉(zhuǎn)電爐渣滾筒法、鐵水渣格柵浸泡法和鑄余渣格柵處理法3大核心工藝和技術(shù)。2010年1月，世界首套新一代滾筒渣處理裝置在寶鋼研制成功，并在寶鋼股份煉鋼廠二煉鋼

4、單元投運,4月份通過功能考核，實現(xiàn)快速達(dá)標(biāo)。此法處理裝置在進(jìn)渣口、環(huán)保排放、傾翻方式、渣不落地、一體化磁選等方面有了顯著進(jìn)步，更具清潔環(huán)保和資源優(yōu)化等優(yōu)勢，為滾筒法的工業(yè)化推廣提供了技術(shù)保障。寶鋼經(jīng)過多年研究和探索,逐步掌握了一套格柵浸泡的鐵水渣處理工藝,有效解決了鐵水渣處理的揚塵和金屬回收問題。寶鋼還創(chuàng)造性地采用格柵預(yù)置渣罐到液態(tài)授渣融合，再到分隔分離，最后自然解體的在線處理技術(shù)，有效解決了鑄余渣的處理難題。2010年4月，隨著二煉鋼落錘渣處理工藝的改造完成,寶鋼鐵水及鑄余渣處理工藝和技術(shù)得到進(jìn)一步提升。寶鋼原有鋼渣二級處理設(shè)施多為行業(yè)內(nèi)普遍采用的半開放式破碎一篩分一磁選生產(chǎn)線，該設(shè)施存在揚

5、塵及鋼渣后續(xù)利用難度大等弊端。2009年底，由中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)公司和寶鋼自主集成的全封閉鋼渣處理分選線建成投用，生產(chǎn)線不僅采用多級環(huán)保工藝和技術(shù)，最大限度減少了揚塵污染，還開創(chuàng)性地采用“分級處理、渣不落地、多破少磨”技術(shù)，逐步將鋼渣變成各工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)原料，實現(xiàn)鋼渣初級產(chǎn)品直接資源化利用，使寶鋼鋼渣二級處理技術(shù)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。在鋼渣深加工工藝技術(shù)方面，寶鋼在國內(nèi)率先研發(fā)了年產(chǎn)10萬t鋼渣磨細(xì)深加工生產(chǎn)線和鋼渣特種混凝土試驗生產(chǎn)線,實現(xiàn)了鋼渣微粉替代水泥的產(chǎn)業(yè)化。此外,寶鋼還在鋼渣微晶玻璃、鋼渣余熱回收、鋼渣粉綠色應(yīng)用、鋼渣特種型砂應(yīng)用、鋼渣混凝土應(yīng)用、鋼渣透水混凝土等方面進(jìn)行了研究和探索,為

6、鋼渣未來的高附加值利用奠定了基礎(chǔ)。隨著寶鋼環(huán)境經(jīng)營戰(zhàn)略的確立,寶鋼還將陸續(xù)啟動一、二煉鋼渣處理改造、寶鋼發(fā)展公司鋼渣產(chǎn)業(yè)化等項目，寶鋼的鋼渣處理工藝和技術(shù)將獲得更大的發(fā)展。2鋼渣的用途鋼渣的內(nèi)循環(huán)利用鋼渣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部循環(huán)歷來受到重視和普遍采用，配加轉(zhuǎn)爐渣的燒結(jié)礦可改善高爐的流動性，增加鐵的還原產(chǎn)量。但是配礦工藝對返燒結(jié)有影響，過度使用會造成P等有害元素的富集；配加轉(zhuǎn)爐渣的燒結(jié)礦品位、堿度有所降低。研究表明，當(dāng)高爐爐料使用100W熔性球團(tuán)礦時，5%專爐渣作為溶劑加入會引起高爐運行不暢，原因是明顯影響球團(tuán)礦的軟熔特性，增大軟熔溫度間隔，使?fàn)t渣粘性有增大趨勢。另外鋼渣的成分波動較大，燒結(jié)配礦時要求

7、鋼渣各種氧化物成分波動&±2%粒度要求一般小于3mm,鋼謂在成分上很難滿足要求，對鋼渣破碎和篩分的要求也高。由于這些不利因素存在，尤其是各大鋼鐵公司普遍采用富礦冶煉，推行精料入爐方針，同時要求煉鋼和煉鋼工序的能耗和材料消耗指標(biāo)不斷降低，致使返回?zé)Y(jié)利用的鋼渣量越來越低。目前馬鋼混勻燒結(jié)礦中只加入1%左右，而且是間斷式配加。鋼渣的外循環(huán)利用鋼渣的外循環(huán)主要是建筑建材行業(yè)，鋼渣在此行業(yè)中利用受制約的主要因素是鋼渣的體積不穩(wěn)定性。鋼渣的用途因成分而異。美國每年以排渣量的2/3作為煉鐵熔劑，直接加入高爐或加入燒結(jié)礦，在鋼鐵廠內(nèi)部循環(huán)使用。鋼渣的成分中，除硅無用和磷有害外，鈣、鐵、鎂和

8、鉆（共占鋼渣總量的80%都得到利用。但硫、磷含量較高的鋼渣作為熔劑，會使高爐煉鐵的利用系數(shù)降低，焦比增加。法國、德意志聯(lián)邦共和國、加拿大等國都把這類鋼渣用作鐵路道磴和道路材料。做法是先將加工后的鋼渣存放36個月,待體積穩(wěn)定以后使用。這類鋼渣廣泛用于道路路基的墊層、結(jié)構(gòu)層，尤宜用作瀝青拌合料的骨料鋪筑路面層。鋼渣筑路，具有強(qiáng)度高，耐磨性和防滑性好，耐久性好，維護(hù)費用低等優(yōu)點。西歐各國用高磷鋼渣作肥料有悠久的歷史。鋼渣中的鈣、硅、鈕以及微量元素均有肥效，可作為渣肥施于酸性土壤。各類鋼渣均可作為填坑、填海造地材料。中國目前生產(chǎn)少量鋼渣水泥，多用轉(zhuǎn)爐鋼渣摻50流右高爐?；?0流右石膏，磨制無熟料鋼

9、渣水泥，或以15%£右水泥熟料代替鋼渣磨制少熟料水泥。中國有些地方利用電爐鋼渣生產(chǎn)白鋼渣水泥。日本、德意志聯(lián)邦共和國利用鋼渣作為水泥生料，焙燒鐵酸鹽水泥，可節(jié)約能源。止匕外，鋼渣還可制造磚、瓦、碳化建筑材料等?；厥諒U鋼鋼渣中一般含有10%左右的金屬Fe。通過破碎磁選篩分工藝可以回收其中的金屬Fe。一般鋼渣破碎的粒度越細(xì)，回收的金屬Fe越多，將鋼渣破碎到100300mm可從中回收6.4%的金屬Fe,破石?到80100mm可回收7.6%的金屬Fe,破碎到2575ram,回收白金屬Fe量達(dá)15%。國內(nèi)外從很早就開始從鋼渣中回收廢鋼鐵。作燒結(jié)熔劑燒結(jié)礦中配加鋼渣代替熔劑，不僅回收利用了鋼渣中

10、的殘鋼、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈕等有益成分，而且可以提高了燒結(jié)礦的產(chǎn)量。燒結(jié)礦中適量配入鋼渣后，能使結(jié)塊率提高，粉化率降低，成品率增加。再加上水淬鋼渣疏松、粒度均勻、料層透氣性好也有利于燒結(jié)造球及提高燒結(jié)速度。止匕外，由于鋼渣中Fe和FeO的氧化放熱，節(jié)省了燒結(jié)礦中鈣、鎂碳酸鹽分解所需要的熱量，使燒結(jié)礦燃料消耗降低。高爐使用配入鋼渣的燒結(jié)礦，由于強(qiáng)度高，粒度組成有所改善，盡管鐵品位略有降低，煉鐵渣量略有增加，但高爐操作順行，焦比有所降低。作高爐溶劑早在二十世紀(jì)四十年代，國外就開始用鋼渣作高爐溶劑。鋼渣做高爐熔劑的主要優(yōu)點有：回收利用了渣中大量的金屬鐵。利用1t鋼渣，可大量節(jié)省燒結(jié)礦用量和

11、石灰石用量?？商岣吒郀t的脫硫能力。鋼渣使高爐的流動性和穩(wěn)定性變好，提高料柱的透氣性。即使?fàn)t料順行又提高了爐渣的脫硫能力。高爐配用鋼渣量，主要取決于鋼渣中有害成分磷的含量，以及高爐需要加入的石灰石用量。經(jīng)濟(jì)效益提高。農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用鋼渣中含有P,Si,Ca,Mg等有利用價值的元素，可以起到不同程度的肥效作用，因此可以用作生產(chǎn)鋼渣磷肥、鋼渣硅肥、酸性土壤改良劑以及鈣鎂磷肥等。鋼渣磷肥是由含磷生鐵用托馬斯法煉鋼時所生成的堿性爐渣經(jīng)軋碎、磨細(xì)而得，主要有效成分是磷酸四鈣和硅酸鈣的固溶體，并含有鎂、鐵、鈕等元素，適用于酸性土壤，可作基肥。鋼渣硅肥中含有較多的可被植物吸收的活性硅，施用具有極好的效果，主要用

12、于水稻、小麥、玉米等喜硅作物，尤以水稻對硅最敏感。鋼渣中含有較高的CaO和MgO因而具有很好的改良酸性土壤和補(bǔ)充鈣鎂營養(yǎng)元素的作用。鋼渣中除含有硅、磷等有效成分可直接用作農(nóng)肥外，還可利用其中高含量的氧化鈣和氧化鎂，將其作為助劑與礦石一起制備成鈣鎂磷肥，對農(nóng)作物的增產(chǎn)具有明顯的效果。鋼渣利用的新途徑(1)鋼渣熱態(tài)成型為陶瓷產(chǎn)品新技術(shù)國外已經(jīng)在研究用水淬渣制造高附加值陶瓷產(chǎn)品。例如：美國的AgarwalG等人利用鋼鐵爐渣制造富CaO的微晶玻璃,具有比普通玻璃高2倍的耐磨性及較好的耐化學(xué)腐蝕性。西歐的GoktasAA用廢鋼鐵爐渣制造出透明玻璃和彩色玻璃陶瓷,擬用作墻面裝飾塊及地面瓷磚。從以上文獻(xiàn)可以

13、看出，利用鋼鐵爐渣來制造結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的陶瓷建筑制件是完全可行的。但是現(xiàn)有研究大部分是將水淬后的鋼渣加入添加料后重熔，需消耗大量的能量。早在1979年美國HaradaG等人利用熔融鋼渣與鋁業(yè)紅泥作用來改善鋼渣的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使鋼渣能滿足作為路基或碎石的替代品。他們認(rèn)為熔融鋼渣與紅泥在高溫下能發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不膨脹、不破碎的成分，從而使冷卻后的鋼渣結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如果在出爐的高溫熔融鋼渣中加入一定的調(diào)節(jié)料，混合均勻后澆注到鑄型中，直接得到任意形狀的建筑制件。這樣既消除了鋼渣水淬工藝帶來的污水等環(huán)境污染問題，又節(jié)省了大量的熱能，而且簡化了鋼渣資源化的流程，由熔融鋼渣直接獲得高附加值的陶瓷產(chǎn)品。該鋼渣熱態(tài)

14、資源化利用新技術(shù)投資小，非常適合我國的中小規(guī)模鋼鐵企業(yè)。(2)高爐渣和鋼渣可建設(shè)人工藻場一是高爐渣和鋼渣碳酸固化體及附生其上的大型海藻均可吸收氮、磷等營養(yǎng)鹽,起到凈化水質(zhì)、減輕海水富營養(yǎng)化的作用，預(yù)防赤潮爆發(fā)。二是高爐渣和鋼渣碳酸固化體不僅能向海水提供鐵、硅等營養(yǎng)元素，而且能使海水中營養(yǎng)元素的濃度比更接近于海洋中浮游植物生長的最適比例，促進(jìn)浮游植物生長繁殖，提高海洋初級生產(chǎn)力。三是高爐渣比天然海砂更適合多種底棲生物繁衍生息，通過促進(jìn)底棲生物周定營養(yǎng)鹽、分解有機(jī)物，使海底底質(zhì)得到凈化。四是鋼渣對銅、銘、鍥、鉛等重金屬離子具有良好的去除能力，可起到凈化海水的作用。五是生長迅速的大型海藻具有極高的初級生產(chǎn)力，為初級消費者提供了豐富的食物，同時也吸引了大量以藻食動物為食的捕食者。藻場還為海洋生物提供了附著基質(zhì)、繁殖場所和逃避敵害的場所。為了實現(xiàn)高爐渣和鋼渣資源的最優(yōu)化利用和海洋生態(tài)環(huán)境的有效改善，應(yīng)加強(qiáng)對高爐渣和鋼渣用作覆砂材料、人工藻礁材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究，積極推廣利用高爐