鋼鐵渣處理的意義及綜合利用

摘要：我國經濟形勢的大增長離不開工業生產，在工業生產中對于鋼鐵資源的消耗是巨大的，每年排放的鋼渣更是不計其數。當前環境形勢下，能源越發的緊張、礦石資源日益減少，人們開始認識到資源利用的嚴峻性，并且不斷加強對鋼渣的處理及綜合利用，保障其在除了在鋼鐵生產的主流程得到廣泛應用外，用其來開發具有較高附加值的產品。文章就以此為切入點展開對鋼鐵渣處理及綜合利用的研究。

關鍵詞：鋼鐵渣；鋼渣處理；鋼渣綜合利用

引言

鋼鐵工業生產過程中產生大量的固體廢料，不僅占用土地，污染環境，同時還浪費資源。對這些固體廢物進行處理及資源綜合利用，是鋼鐵工業可持續發展的主要任務之一。如果能循環利用這些鋼渣，不僅能回收大量的有價金屬，而且能減輕環境負擔。歸根結底，鋼渣的循環利用就是如何有效地、綠色地利用鋼渣尾渣，下文就對鋼鐵渣的處理及利用展開論述。

一、鋼鐵渣處理的意義

鋼渣是鋼鐵生產過程的副產品，隨著鋼鐵工業的發展，鋼鐵生產過程中排出的廢渣量也在不斷增加。每煉1噸鋼產生125-140kg鋼渣，2014年我國鋼渣產生量約1.15億噸，綜合利用率約為21.9%，目前約有70%的鋼渣處于堆存和填埋狀態。中國現已堆存鋼鐵渣兩億噸，占地兩萬畝，此外，每年還有數千萬噸的鋼鐵渣在不斷排出，這些鋼渣如不及時進行處理，勢必會造成環境污染。鋼渣是通過大氣、水及固體廢物本身三種途徑造成對環境污染的。鋼渣在風化或冷卻的過程中，形成粒徑很小的粉塵或產生某些有害氣體，當受到風的吹揚作用，經大氣傳播而產生污染。鋼渣中有害物質如果被流水沖刷，會造成對地表水的污染，鋼渣中的有害成分受到降水的淋溶滲出，會污染土壤甚至地下水。由此可見，對鋼渣進行處理和利用是鋼鐵企業三廢治理的重要內容。

鋼渣的性質和利用途徑是選擇鋼渣處理工藝的依據。對鋼渣的處理方法依鋼渣種類的不同而有區別，目前已經有許多有效的處理方法經研究實踐被采用，包括水淬法、熱潑法、粉化法、熱悶法等。在生產工藝管理方面，首先考慮的是革新生產工藝，采用精料，少排廢物，盡量減少生產過程中產生的廢物量。其次應著力發展物質循環利用技術，使生產第一種產品產生的廢物，成為生產第二種產品的原料，而生產第二種產品產生的廢物又成為生產第三種產品的原料等等，這樣最后只有少量廢物排入周圍環境中。如日本、美國等先進國家大多將鋼渣返回燒結礦或高爐中，把鋼渣作為煉鐵熔劑使用，這樣鋼渣不會再對外排放；對于含有不同金屬成分的鋼渣可送到相應的冶金爐中作為原料進行冶煉，將其中的金屬進行回收。

二、鋼鐵渣的處理工藝

1、鋼渣一次處理工藝

常規的鋼渣一次處理方法主要有熱悶分解法、機械破碎法。其中，熱悶法已成為鋼渣處理的主要手段。鋼渣熱悶處理工藝是將熱融鋼渣傾翻在熱悶裝置中，蓋上裝置蓋，間斷噴水產生蒸汽，在0.24kPa的飽和蒸汽下蒸8小時，使鋼渣穩定，經壓蒸安定性檢驗合格后方可使用。熱悶處理適用于任何種類和各種流動性的鋼渣。針對煉鋼過程采用濺渣護爐技術，鋼渣粘度大，流動性差，用鋼渣熱悶工藝可實現100%處理率。

鋼渣中的含有f-CaO和f-MgO，由于鋼渣中的f-CaO、f-MgO遇水反應生成Ca（OH）2和Mg（OH）2體積膨脹，使用不經穩定化處理的鋼渣會造成建材制品、建筑物、道路開裂破壞。而熱悶法可以有效消除鋼渣中的f-MgO和f-MgO。鋼渣熱悶時f-CaO消解速度取決于水蒸汽濃度及反應溫度，即水蒸汽濃度越大、溫度越高，反應時間越短。在自然條件下一般數年才能消解，但在高溫和濕度大的條件下可加速水化，使其穩定。

機械破碎法，是通過機械外力的作用對流動狀態的鋼渣進行沖擊，使其破碎。機械破碎法包括水淬法、滾筒法及鋼渣風淬粒化法。鋼渣風碎粒化處理工藝適合于高溫液態渣的處理。具有排渣速度快，工藝簡單，安全可靠等優點。水淬處理工藝具有粒化周期可控范圍大，工藝布置緊湊、主體設備結構簡單等優點。但鋼渣處理水淬率較低，并存在一定的鋼渣遇水爆炸的危險。

由于鋼渣堿度大、流動差，鋼渣機械粒化工藝不能100%處理，仍有干渣排放。同時設備磨損嚴重。鋼渣經粒化方法處理后，鋼渣中鐵粒變成無磁性，磁選效果差。鋼渣結晶致密，難磨細，其膠凝性能變差，影響鋼渣在建材行業應用。

2、鋼渣二次處理現狀

二次處理工藝包括水洗精鐵粉工藝技術、精鐵球磨制提純工藝、渣鋼鐵回收工藝（含破碎、磁選及篩分技術）及高純大塊鋼鐵渣加工提純工藝等。較早期的鋼渣二次處理工藝主要為簡單的破碎和篩分，目前都已升級為多級破碎、多級篩分和多級磁選，主要是為了能充分回收鋼渣中的金屬以及使尾渣得到充分利用。但是隨著處理工序的增加，設備投資、廠房投資以及日常維護人工都要成倍增加，因此，破碎、篩分及磁選還應該根據一次鋼渣處理的情況來調整。鋼渣的細碎設備如慣性圓錐破碎機，制粉設備如柔性立式磨機、球磨機、臥式磨和輥壓磨等應用比較廣泛。機械法處理后的鋼渣粒度都比較細小，因此其在二次處理時則可以減少破碎、篩分和磁選的設備投資。從整體來看，國內鋼渣二次處理工序各有特色，需要結合鋼渣一次處理工序的整體價值優勢來判斷其優劣。

三、鋼渣應用現狀

目前，我國鋼渣的主要應用方向是生產鋼渣粉、鋼鐵渣復合粉。鋼渣粉可以取代10%-30%的水泥，配置C30-C70的混凝土，提高混凝土后期強度，改善混凝土工作性能，降低生產成本。現已在多項工程中應用。用鋼渣粉和礦渣粉進行鋼鐵渣粉生產，并將其成功應用在鞍鋼的大型技改工程、冷軋廠高強連退工程和煉鋼三工區改造工程等項目中，使用效果良好，均達到設計標準C30混凝土的強度要求。

2014年我國水泥產量24.7億噸、混凝土產量15.5億立方米，按1噸水泥配10%的鋼鐵渣粉計算，水泥混凝土行業基本可以消納鋼鐵渣粉。但我國水泥產量與鋼渣生產企業布局不協調。目前也就存在著華北地區的鋼渣粉南運用于水泥混凝土生產的現實。尾渣的有效利用還受到鋼渣中f-CaO含量高低的影響，如鋼渣用作回填料、用作道路基層材料的行業標準中明確要求其浸水膨脹率不大于2%，金屬鐵含量不大于2%。

鋼渣尾渣的應用也是多樣化。鋼渣碎石的硬度和顆粒形狀都很符合道路材料的要求，其性能好、強度高、自然級配好，是良好的筑路回填材料。鋼渣可生產鋼渣磚和砌塊，主要利用鋼渣中的水硬性礦物，在激發劑和水化介質的作用下進行反應，生成系列氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等新的硬化體。鋼渣中含有Ca、Si、P等元素，是農作物生長所需成分。鋼渣中的鈣、硅、磷等在冶煉過程中經過高溫鍛燒，其溶解度增大，容易被植物吸收，可用作具有速效又有后勁的復合礦質肥料。

除此之外，我國正在研究鋼渣尾渣應用的領域有鋼渣尾渣制備改性黏結劑、新型渣罐保護劑、鋼渣填料-潛流濕地、焦煤中配入鋼渣、酸改性鋼渣處理、改性鋼渣除藻、轉爐鋼渣制備陶瓷等。將鋼渣粉和礦渣粉應用在人工魚礁工業化試驗中，鋼渣粉和礦渣粉的使用比例達到90%以上。

四、鋼鐵渣的綜合利用實例

日照京華新型建材有限公司引進法國臥輥磨技術粉磨鋼渣粉，目前建有2套雙姊磨即4臺H3800臥式輥磨系統，即兩條80萬噸/年的鋼渣粉生產線。日照京華生產的鋼渣粉用于生產PO42.5、PSA42.5、PC32.5等品種水泥，配置鋼鐵渣粉和鋼渣粉外銷，取得了良好經濟和社會效益。

中國京冶工程技術有限公司、江西萍鋼實業股份有限公司合作采用臥式輥磨，于2013年1月建成年產40萬噸鋼渣粉生產線。并于2010年建成年產120萬噸礦渣粉生產線，最終規模為160萬噸鋼鐵渣粉生產線。H3800臥式輥磨功率2300kw，生產能力48t/h，系統電耗≤65kwh/t。該生產線生產的水泥質量符合GBl3590-92鋼渣礦渣水泥國家標準，應用于工業及民用建筑后取得了與其它硅酸鹽水泥相同的效果，且以價格低質量好深受用戶歡迎，其發展前景十分廣闊。

結束語

綜上所述，合理有效的處理鋼渣不僅能減少其對環境的破壞，而且能將其變成有用的資源，加以綜合利用。在國家大力提倡節能減排，發展工業循環經濟的今天，對鋼渣處理技術進行研究顯得尤其有意義。我國的鋼渣處理技術和再利用技術對比發達國家相對落后。提高鋼渣加工利用水平的關鍵在于發展渣處理工藝，先進的鋼渣處理工藝不僅有利于環境保護，也必能為鋼渣的加工利用帶來廣闊的前景。

參考文獻：

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