鋼渣的處理工藝和利用現狀

羅莉萍

（江西冶金職業技師學院，江西 新余 338000）

2014年全國粗鋼產量為8.2億t，其中轉爐煉鋼約占88%，在轉爐煉鋼生產中，年產1億t左右的轉爐鋼渣[1]。轉爐鋼渣的易磨性較差，從轉爐中出來的終渣很難磨細和粉化，這主要是由于其特殊的化學成分與礦物組成導致的，制約了轉爐鋼渣的大宗量利用。因此要解決轉爐鋼渣難磨、難粉化這一問題。當前，對轉爐鋼渣易磨性的研究大多側重于預處理技術和粉磨工藝研究。

1 鋼渣的處理工藝

鋼渣資源化利用的程度主要由鋼渣處理工藝決定，這是由于不同的處理工藝在很大程度上可以影響處理后鋼渣的物理化學特性。當前，由于煉鋼工藝與設備、造渣制度、鋼渣性能、利用途徑的不同，國內和國外的鋼渣資源化處理工藝呈現多樣化，主要方法有悶罐法、水淬法、風淬法等，這些處理工藝的各自優點與缺點如表1所示[2-5]。

表1 不同鋼渣處理工藝的優缺點

2 轉爐鋼渣利用現狀

目前，轉爐鋼渣的綜合利用可分為兩個方向：一是企業內的循環利用，主要包括作燒結原料、冶煉熔劑、回收金屬等；二是企業外的綜合利用，重點在水泥生產和道路工程。此外鋼渣在微晶玻璃和農肥等方面利用量也不斷提高。

2.1 作燒結原料[7，8]

轉爐鋼渣中含有氧化鐵，在燒結時形成液相，可以促進各物質擴散，明顯改善料層的透氣性。鋼渣中含有的鐵酸鈣，對提高燒結礦的強度有利。寶鋼燒結礦中轉爐鋼渣的年配入量超過15萬t。日本、德國、美國分別約有19%、24%、30%的轉爐鋼渣用于燒結。韓國浦項公司通過破碎和磁性分離，將非磁性鋼渣用于燒結，使鋼渣用于企業內部循環百分比由25%提高到33%，并使燒結生產成本降低。

2.2 用作冶煉熔劑[9-11]

將熔融態的轉爐鋼渣返回轉爐作為冶煉熔劑，相當于轉爐煉鋼的留渣操作，既能減弱煉鋼早期爐渣對爐襯的侵蝕，提高爐齡，又能促進轉爐冶煉前期化渣，縮短冶煉時間，降低原料用量，減少轉爐總渣量。為了防止磷的循環富集，返回轉爐煉鋼的轉爐渣的磷含量應該盡量低。預計將轉爐鋼渣作為冶煉熔劑返回轉爐進行推廣使用后，每年約有5萬t左右的鋼渣可被利用。

2.3 回收金屬鐵[12]

鋼渣中鐵元素的含量約為25%，其中金屬鐵約占10%。通過機械破碎—磁選篩分工藝可將其中的金屬鐵及磁性含鐵相分選回收。日本磁選公司每年約回收含鐵95%以上的鐵粉18萬t。我國的萊鋼、鞍鋼、寶鋼等也通過四破四選、三破五選五篩分等回收工藝回收鋼渣中金屬鐵。

2.4 在水泥方面的應用[13]

當前許多鋼廠對鋼渣資源綜合利用的一個重要途徑就是生產水泥。由于鋼渣中含有的C3S、C2S等膠凝性礦相，礦相和水泥相類似。因此在水泥生產中將鋼渣作為混合料加入，可以改善水泥性能，降低能耗。

使用80%以上的鋼渣為主要原料，摻入少量激發劑，經磨細后配入200號和400號水泥可以生產一種新型膠凝材料—鋼渣水泥，它具有強度高、抗滲透能力強，耐磨性好、耐化學腐蝕、抗凍等優點特點，可以廣泛用于民用建筑和工業建筑等。

2.5 道路工程中的應用

轉爐鋼渣強度高，是一種優良的筑路回填材料，通過對鋼渣進行改質處理，將粉磨后得到的鋼渣細粉配置成路面混凝土細集料。國內將鋼渣用于道路工程已有許多實踐。20世紀70年代末，日本便開始了對轉爐鋼渣在道路中應用的研究。由于當前日本許多鋼廠對鋼渣的處理方式為蒸汽陳化，處理后的鋼渣水硬性差，不能滿足上層路基材料的使用要求，需再加入一定量的石灰激發劑，可作為穩定的上層路基材料。

2.6 微晶玻璃

20世紀60年代，開始了對礦渣微晶玻璃的研究，近些年來迅速發展，已經形成了規?；a。程金樹等[14]研究通過向還原性鋼渣中添加輔助材料，利用表面成核析晶燒結法，研制出了微晶玻璃花崗巖，其色澤美觀、花紋清晰。張元志[15]通過使用鋼渣和粉煤灰來研制微晶玻璃，其性能良好，其中鋼渣、粉煤灰利用量達75%。

2.7 農業肥料

對于農作物，鋼渣是一種以鈣、硅元素為主、并含有植物生長所必須的各種營養元素的復合礦物質肥料。

磷含量較高的鋼渣可以用于生產鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥?？梢云鸬礁牧妓嵝酝寥赖淖饔茫鶕撛械牧缀坎煌?，可將含磷鋼渣分為不同的用途。磷含量大于10%的鋼渣可作為磷肥；磷含量在4%～7%的鋼渣可作為土壤改良劑[14]。

硅元素對植物的抗干旱、抗蟲害的作用很大。將含硅較高的鋼渣經過合理的工藝制成硅肥用于水稻生產，一般每畝施用100kg鋼渣硅肥時，可使水稻增產約10%。

2.8 醫藥價值方面[15]

在國外有一些國家充分利用轉爐爐渣中S、Ca、Mg、Fe等化合物含量較高的特征，將鋼渣溶于水中形成礦化水，治療風濕性關節炎、皮膚病等。

3 結論

本文主要研究通過對轉爐鋼渣的處理工藝和利用情況的總結，要促進轉爐鋼渣變廢為寶，要求對轉爐鋼渣改性處理和轉爐鋼渣難磨性的處理，實現轉爐鋼渣大宗高效利用的“零排放”目標有著現實的意義。