鋼鐵生產(chǎn)中冶煉渣的處理和利用

鋼鐵生產(chǎn)中冶煉渣的處理和利用4．1高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣的產(chǎn)生和性質(zhì)

高爐渣在高爐煉鐵過程中產(chǎn)生,從高爐排除時期溫度約為1500℃,呈熔融狀態(tài),根據(jù)冷卻方法,分為緩冷渣和水淬渣.鋼渣包括轉(zhuǎn)爐吹煉鐵水煉鋼時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐渣和用電爐以廢鋼為原料煉鋼時產(chǎn)生的電爐渣,鐵水預(yù)處理時產(chǎn)生的渣稱為鐵水預(yù)處理渣,一般統(tǒng)計為轉(zhuǎn)爐渣.電爐渣分為氧化期渣和還原期渣.爐渣種類發(fā)生量備注高爐渣緩冷渣約300kg/thotmetal貧礦冶煉時渣量可達1-1.2kg/thotmetal水淬渣鋼渣轉(zhuǎn)爐渣100-150kg/tsteel鐵水預(yù)處理渣40kg/tsteel電爐渣氧化期普通鋼\特殊鋼100kg/tsteel不銹鋼200kg/tsteel還原期中國鋼鐵渣的發(fā)生量和利用率2002年全國產(chǎn)鋼1.8155億噸，生鐵1.7074億噸；2002年鋼渣產(chǎn)生量2480萬噸，136.6kgslag/tsteel，利用率約36%。2002年高爐渣產(chǎn)生量5909萬噸，346.1kgslag/thotmetal，利用率約75%。釩鈦高爐渣和放射性高爐渣未能利用全國鋼鐵棄渣約3億噸，占地3萬畝。“十五”規(guī)劃要求2005年工業(yè)廢渣綜合利用率要達到60%。釩鈦磁鐵礦高爐冶煉渣成分(質(zhì)量%）CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOSTiO2V2O520-3119-3213-177-90.3-1.20.2-1.90.2-0.96-310.06-1.0500kgBFSlag/thotmetalinBaotouSteel種類SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3FeOMnOTiO2P2O5BOFS19.191.4840.149.789.4317.441.990.941.51BOFS19.144.0745.187.237.1020.540.800.981.23BOFS13.212.4233.769.3716.0311.703.251.101.26BOFS14.075.2940.9713.596.5012.611.210.691.21BOFS14.501.7935.1910.1312.8716.045.670.671.22EAFS22.4411.0335.336.581.2213.141.260.730.34EAFS23.277.6725.204.886.2416.523.376.820.49BFS33.4913.2738.209.800.91_0.09_0.01BFS32.2814.2535.359.971.22_0.381.640.02BFS33.1814.0539.049.073.13_1.210.53_BFS35.0114.4436.789.720.88_0.30__BFS33.8411.6838.1310.612.20_0.26__各種爐渣的物相組成高爐渣緩慢冷卻時生成各種結(jié)晶礦物相，急冷時生成大量無定形的玻璃體和微晶，酸性高爐渣急冷時全部凝結(jié)成玻璃體。鋼渣不輪緩冷或急冷都生成結(jié)晶礦物相，不形成玻璃態(tài)物質(zhì)。鋼鐵渣的礦物組成種類CaO/(SiO2+P2O5)礦物成分鋼渣1.36橄欖石(CRS)、薔薇輝石(C3MS2)、RO相鋼渣1.80薔薇輝石(C3MS2)、硅酸二鈣(C2S)、RO相鋼渣2.51硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、RO相鋼渣2.99硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、RO相、鐵酸鹽緩冷高爐渣硅酸二鈣(C2S)、鈣鋁黃長石(C2AS)、鎂黃長石(C2MS2)、鈣長石(CAS2)、硫化鈣(CaS)水淬高爐渣玻璃體和微晶體高爐渣利用途徑?；郀t渣做水泥混合材?；郀t渣礦粉作水泥和混凝土摻和料?；郀t渣作磚高爐渣做硅肥緩冷渣做混凝土骨料、道路材料膨脹礦渣珠做混凝土輕骨料做礦渣棉、鑄石、微晶玻璃材料Portlandcement-patentedbyJosephAspdininmid-1800’s.Madefromfinelygroundlimestoneandfinelydividedclaytogiveaburnedproductcontaining65-70%CaO,18-24%SiO2,3-8%Fe2O3,3-8%Al2O3plussmallerproportionsofminoroxides(e.g.Na2O,K2O,MgO,etc.).Modernplantspermitmuchmoreefficientprocessingandinaddition,proportionrawmixcompositionstoproduceacementfromwhicharangeofstrengthdevelopmentanddurabilitypropertiescanbeexpected.高爐水渣做礦渣水泥用硅酸鹽水泥熟料與?；郀t渣配合3-5%石膏經(jīng)混合磨細可制成礦渣硅酸鹽水泥，礦渣摻入對水泥的抗壓和抗拉強度影響不大，摻入量可占水泥重量的20-70%。與普通水泥比，礦渣硅酸鹽水泥具有較強的抗溶出性、抗硫酸鹽侵蝕性，適用于水上工程、海港和地下工程，在酸性水和含Mg鹽水中不及普通水泥。水化熱較低，適用于大體及混凝土澆筑，耐熱性強，適用于高溫車間、高爐基礎(chǔ)，早期強度低，后期強度增長率高，早期養(yǎng)護重要。在循環(huán)型干濕變化、凍融條件下不如普通水泥抗凍。石膏礦渣水泥高爐水渣（最多80%）+石膏（<15%）+石灰（<5%)或硅酸鹽水泥熟料，可制成石膏礦渣水泥，成本低，抗硫酸鹽侵蝕，抗?jié)B透性好，適用于水工建筑。石灰礦渣水泥石灰（10-30%）+天然石膏（<5%)+干燥?；V渣，制成的水泥可用于無筋混凝土、工民建砂漿、蒸汽養(yǎng)護預(yù)制品。礦渣硅酸鹽水泥國家標(biāo)準(zhǔn)中礦渣摻量最高為70%，實際生產(chǎn)中摻量為40%，增加礦渣摻量將引起水泥強度顯著下降。影響該品種水泥的適用范圍。1999年我國水泥膠砂強度檢驗方法采用ISO,礦渣硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)修改，原425號礦渣硅酸鹽水泥的強度指標(biāo)將達不到新標(biāo)準(zhǔn)。為提高礦渣硅酸鹽水泥的強度，礦渣摻量降低，高爐水渣的銷售形勢變壞。鋼鐵渣作水泥的生態(tài)意義鋼渣利用途徑1鋼渣的廠內(nèi)循環(huán)再利用和冶金功能鋼渣代替石灰石、白云石、鐵礦石等用作冶煉熔劑和代替石灰石等作為冶煉熔劑。世界上很多國家已積累多年的使用經(jīng)驗,這是鋼渣合理利用的一條重要途徑。用作燒結(jié)礦熔劑。鋼渣用作燒結(jié)礦熔劑國內(nèi)外都有較成熟的經(jīng)驗,也是鋼渣一項價值很高的綜合利用。鋼渣用作燒結(jié)料代替石灰石等,其優(yōu)點:ａ.提高燒結(jié)礦強度,改善燒結(jié)礦質(zhì)量;ｂ.有利于提高燒結(jié)礦產(chǎn)量;ｃ.有利于降低燃料消耗;ｄ.有利于降低燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本。鋼渣用作高爐熔劑。鋼渣用作高爐熔劑,其優(yōu)點:ａ.提高鐵水含錳量,在某些特定條件下還能富集釩,鈮等有益元素,提高了資源綜合利用程度;ｂ.利用鋼渣中的鐵,取代部分鐵礦石,降低了生產(chǎn)成本;ｃ.代替石灰石,減少碳酸鹽分解熱,有利于降低焦比;ｄ.鋼渣中的ＭｎＯ、ＭｇＯ有利于改善高爐渣的流動性。近年來,高爐利用鋼渣在逐漸減少,其原因是多方面的。如高爐爐料結(jié)構(gòu)改變,硫、磷的富集,鋼渣成分的波動等。2筑路和建筑材料含游離ＣａＯ低,含磷高而不適宜用作熔劑的鋼渣可以考慮用作筑路,河道和水土建筑材料等。建筑材料鋼渣在建材領(lǐng)域的用途也很廣泛。首鋼將0～10ｍｍ鋼渣打水燜渣、自然堆放,經(jīng)過足夠的時效處理,控制游離ＣａＯ的含量,降低膨脹性,生產(chǎn)砌塊空心磚及其他混凝土制品。鞍鋼100～356ｍｍ鋼渣同時用于生產(chǎn)耐火粘土磚及鎂砂.鋪筑道路多年前英國已把鋼渣作為瀝青主料來鋪筑路面。經(jīng)處理后的鋼渣具有較好的穩(wěn)定性,可用于道路的基層、墊層及面層。國內(nèi)寶鋼、武鋼等多家企業(yè)已用鋼渣鋪筑了很多道路。鋼渣與瀝青有很好的親合性,與部分天然石料相混可鋪筑高質(zhì)量柔性道路。磨光石試驗表明鋼渣瀝青路面防滑性好,不易開裂、拉裂;輪碾試驗表明,承重層變形小,道路工作壽命長。鋼渣有很好的抗凍解凍性,適應(yīng)寒冷氣候開放道路的使用3鋼渣作用于農(nóng)業(yè)鋼渣是一種以鈣、硅為主含有多種成分的具有速效又有后勁的復(fù)合礦質(zhì)肥料，發(fā)達國家一般有10％的冶金渣用于農(nóng)業(yè)，我國南方至少有3000萬畝水稻的土壤缺硅．有3．7億畝酸性紅土壤可用鋼渣去改良。湖南婁底市土地站曾預(yù)測：“每年將十萬噸鋼渣在百萬畝農(nóng)田施用將取得千萬元效益?！北M快開發(fā)利用此技術(shù)對發(fā)展我國農(nóng)業(yè)有非常重要的意義。我國有些鋼鐵廠,鐵水含磷較高,煉鋼后鋼渣中含Ｐ2Ｏ5較高,雖然鋼渣磷肥的國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有效Ｐ2Ｏ5>15%,但據(jù)我國國情用作磷肥不拘于Ｐ2Ｏ5含磷量,其原因是鋼渣可再處理,鋼渣磷肥對酸性、中性和堿性土壤都有用,同時渣中豐富的ＣａＯ與ＳｉＯ2等也有不同程度的肥效.轉(zhuǎn)爐渣中含有大約1%Ｐ2Ｏ5,可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)磷肥。因其含有約50%ＣａＯ,也可以用作酸性土壤改良劑。轉(zhuǎn)爐渣處理方法各種鋼渣從爐子里放出或者出鋼時從鋼包上部溢渣口流出的鋼渣均處于熔融狀態(tài)。由于處理方法不同，鋼渣運行的流程也不一樣。在大多數(shù)情況下，鋼渣是用渣罐被運到渣場，經(jīng)自然冷卻后進行破碎再應(yīng)用。對采用水淬、風(fēng)淬、高速滾筒、余熱自解以及熱盤等方法處理的爐渣不經(jīng)破碎或局部破碎，然后應(yīng)用。

1）破碎處理法用破碎法處理的鋼渣有兩類：一是多年累積的渣山，二是新排放的鋼渣。這種處理方法的基本流程是破碎一磁選—篩分分級。由于用途不同，詳細流程也不一樣。有的經(jīng)二級破碎二級磁選和二級篩分；有的經(jīng)二級破碎、三級磁選和一級篩分；還有的經(jīng)三級破碎二級磁選二級篩分。根據(jù)國內(nèi)外采用的破碎方法，現(xiàn)選出有代表性的予以敘述。武鋼礦渣綜合利用科技開發(fā)公司于1986年末建成一條小型鋼渣處理生產(chǎn)線?；玖鞒淌牵憾壠扑橐欢壌胚x一一級篩分(見圖4)。該生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力為5萬噸成品，具體處理過程如下：氧氣轉(zhuǎn)爐鋼渣以熱潑的方式翻罐，然后打水冷卻。在鋼渣冷卻過程中使其自裂(碎)，經(jīng)集中運到處理生產(chǎn)線受料斗處。鋼渣經(jīng)過有300x300mm格孔的格篩的受料斗流到皮帶運輸機上送到破碎機進行破碎。小于40mm的渣粒經(jīng)皮帶式磁選機磁選，磁選出的鋼粒等另行堆放，供煉鐵、煉鋼等部門應(yīng)用。磁選后余下的渣經(jīng)皮帶送入反擊式破碎機受料斗，經(jīng)綱破、磁選和篩分(篩網(wǎng)孔10x10mm)后供使用。武鋼鋼渣處理方法武鋼破碎加工轉(zhuǎn)爐渣工藝唐山鋼鐵公司鋼渣處理方法唐山鋼鐵公司鋼渣處理間工作程序為：首先熱撥鋼渣結(jié)成厚度200一300mm的渣殼，然后經(jīng)破碎篩分獲得0—8mm、8—40mm和40—70mm三種不同粒度的鋼渣，分別用于燒結(jié)、高爐和化鐵生產(chǎn)，經(jīng)再循環(huán)后，回收其中的鐵和大部份Mn。處理工藝流程見圖。該車間年處理能力為16萬噸鋼渣。該公司二煉鋼所產(chǎn)生的鋼渣除鑄余渣外全部可以經(jīng)過該車間處理。鞍鋼為了開采渣山，建立一個鋼渣處理車間。工作程序是：先用人工采渣，然后經(jīng)顎式破碎機和錘式破碎機進行粗破和中破碎。破碎后的鋼渣經(jīng)磁選和篩分獲得各種用途的成品和廢鋼。為了給生產(chǎn)水泥提供原料或者為水泥代用品提供渣粉，于1974年9月建成一個干式自磨系統(tǒng)，其工藝流程如圖7所示。鋼渣經(jīng)自磨、磁選和篩分后，得8％廢鋼、4—7％的鐵精礦和87％的尾渣。鞍鋼陳年鋼渣處理流程緩冷破碎法蘇聯(lián)車里雅賓斯克鋼鐵公司煉鋼廠用緩冷法處理鋼渣。工藝流程如圖所示。具體步驟為：將盛滿鋼渣的渣盤運到渣場，翻罐倒渣后經(jīng)空冷或澆水，鋼渣經(jīng)較長時間的緩冷風(fēng)化而自然冷卻破碎，然后