摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的大增長(zhǎng)離不開(kāi)工業(yè)生產(chǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于鋼鐵資源的消耗是巨大的，每年排放的鋼渣更是不計(jì)其數(shù)。當(dāng)前環(huán)境形勢(shì)下，能源越發(fā)的緊張、礦石資源日益減少，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到資源利用的嚴(yán)峻性，并且不斷加強(qiáng)對(duì)鋼渣的處理及綜合利用，保障其在除了在鋼鐵生產(chǎn)的主流程得到廣泛應(yīng)用外，用其來(lái)開(kāi)發(fā)具有較高附加值的產(chǎn)品。文章就以此為切入點(diǎn)展開(kāi)對(duì)鋼鐵渣處理及綜合利用的研究。

關(guān)鍵詞：鋼鐵渣；鋼渣處理；鋼渣綜合利用

引言

鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的固體廢料，不僅占用土地，污染環(huán)境，同時(shí)還浪費(fèi)資源。對(duì)這些固體廢物進(jìn)行處理及資源綜合利用，是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要任務(wù)之一。如果能循環(huán)利用這些鋼渣，不僅能回收大量的有價(jià)金屬，而且能減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。歸根結(jié)底，鋼渣的循環(huán)利用就是如何有效地、綠色地利用鋼渣尾渣，下文就對(duì)鋼鐵渣的處理及利用展開(kāi)論述。

一、鋼鐵渣處理的意義

鋼渣是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢渣量也在不斷增加。每煉1噸鋼產(chǎn)生125-140kg鋼渣，2014年我國(guó)鋼渣產(chǎn)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(tài)。中國(guó)現(xiàn)已堆存鋼鐵渣兩億噸，占地兩萬(wàn)畝，此外，每年還有數(shù)千萬(wàn)噸的鋼鐵渣在不斷排出，這些鋼渣如不及時(shí)進(jìn)行處理，勢(shì)必會(huì)造成環(huán)境污染。鋼渣是通過(guò)大氣、水及固體廢物本身三種途徑造成對(duì)環(huán)境污染的。鋼渣在風(fēng)化或冷卻的過(guò)程中，形成粒徑很小的粉塵或產(chǎn)生某些有害氣體，當(dāng)受到風(fēng)的吹揚(yáng)作用，經(jīng)大氣傳播而產(chǎn)生污染。鋼渣中有害物質(zhì)如果被流水沖刷，會(huì)造成對(duì)地表水的污染，鋼渣中的有害成分受到降水的淋溶滲出，會(huì)污染土壤甚至地下水。由此可見(jiàn)，對(duì)鋼渣進(jìn)行處理和利用是鋼鐵企業(yè)三廢治理的重要內(nèi)容。

鋼渣的性質(zhì)和利用途徑是選擇鋼渣處理工藝的依據(jù)。對(duì)鋼渣的處理方法依鋼渣種類的不同而有區(qū)別，目前已經(jīng)有許多有效的處理方法經(jīng)研究實(shí)踐被采用，包括水淬法、熱潑法、粉化法、熱悶法等。在生產(chǎn)工藝管理方面，首先考慮的是革新生產(chǎn)工藝，采用精料，少排廢物，盡量減少生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢物量。其次應(yīng)著力發(fā)展物質(zhì)循環(huán)利用技術(shù)，使生產(chǎn)第一種產(chǎn)品產(chǎn)生的廢物，成為生產(chǎn)第二種產(chǎn)品的原料，而生產(chǎn)第二種產(chǎn)品產(chǎn)生的廢物又成為生產(chǎn)第三種產(chǎn)品的原料等等，這樣最后只有少量廢物排入周圍環(huán)境中。如日本、美國(guó)等先進(jìn)國(guó)家大多將鋼渣返回?zé)Y(jié)礦或高爐中，把鋼渣作為煉鐵熔劑使用，這樣鋼渣不會(huì)再對(duì)外排放；對(duì)于含有不同金屬成分的鋼渣可送到相應(yīng)的冶金爐中作為原料進(jìn)行冶煉，將其中的金屬進(jìn)行回收。

二、鋼鐵渣的處理工藝

1、鋼渣一次處理工藝

常規(guī)的鋼渣一次處理方法主要有熱悶分解法、機(jī)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(chǎn)生蒸汽，在0.24kPa的飽和蒸汽下蒸8小時(shí)，使鋼渣穩(wěn)定，經(jīng)壓蒸安定性檢驗(yàn)合格后方可使用。熱悶處理適用于任何種類和各種流動(dòng)性的鋼渣。針對(duì)煉鋼過(guò)程采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，鋼渣粘度大，流動(dòng)性差，用鋼渣熱悶工藝可實(shí)現(xiàn)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(yīng)生成Ca（OH）2和Mg（OH）2體積膨脹，使用不經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼渣會(huì)造成建材制品、建筑物、道路開(kāi)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(shí)f-CaO消解速度取決于水蒸汽濃度及反應(yīng)溫度，即水蒸汽濃度越大、溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短。在自然條件下一般數(shù)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(wěn)定。

機(jī)械破碎法，是通過(guò)機(jī)械外力的作用對(duì)流動(dòng)狀態(tài)的鋼渣進(jìn)行沖擊，使其破碎。機(jī)械破碎法包括水淬法、滾筒法及鋼渣風(fēng)淬?；?。鋼渣風(fēng)碎?；幚砉に囘m合于高溫液態(tài)渣的處理。具有排渣速度快，工藝簡(jiǎn)單，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。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(xiǎn)。

由于鋼渣堿度大、流動(dòng)差，鋼渣機(jī)械粒化工藝不能100%處理，仍有干渣排放。同時(shí)設(shè)備磨損嚴(yán)重。鋼渣經(jīng)粒化方法處理后，鋼渣中鐵粒變成無(wú)磁性，磁選效果差。鋼渣結(jié)晶致密，難磨細(xì)，其膠凝性能變差，影響鋼渣在建材行業(yè)應(yīng)用。

2、鋼渣二次處理現(xiàn)狀

二次處理工藝包括水洗精鐵粉工藝技術(shù)、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(shù)）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(jiǎn)單的破碎和篩分，目前都已升級(jí)為多級(jí)破碎、多級(jí)篩分和多級(jí)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(shè)備投資、廠房投資以及日常維護(hù)人工都要成倍增加，因此，破碎、篩分及磁選還應(yīng)該根據(jù)一次鋼渣處理的情況來(lái)調(diào)整。鋼渣的細(xì)碎設(shè)備如慣性圓錐破碎機(jī)，制粉設(shè)備如柔性立式磨機(jī)、球磨機(jī)、臥式磨和輥壓磨等應(yīng)用比較廣泛。機(jī)械法處理后的鋼渣粒度都比較細(xì)小，因此其在二次處理時(shí)則可以減少破碎、篩分和磁選的設(shè)備投資。從整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)鋼渣二次處理工序各有特色，需要結(jié)合鋼渣一次處理工序的整體價(jià)值優(yōu)勢(shì)來(lái)判斷其優(yōu)劣。

三、鋼渣應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)鋼渣的主要應(yīng)用方向是生產(chǎn)鋼渣粉、鋼鐵渣復(fù)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(qiáng)度，改善混凝土工作性能，降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)已在多項(xiàng)工程中應(yīng)用。用鋼渣粉和礦渣粉進(jìn)行鋼鐵渣粉生產(chǎn)，并將其成功應(yīng)用在鞍鋼的大型技改工程、冷軋廠高強(qiáng)連退工程和煉鋼三工區(qū)改造工程等項(xiàng)目中，使用效果良好，均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)C30混凝土的強(qiáng)度要求。

2014年我國(guó)水泥產(chǎn)量24.7億噸、混凝土產(chǎn)量15.5億立方米，按1噸水泥配10%的鋼鐵渣粉計(jì)算，水泥混凝土行業(yè)基本可以消納鋼鐵渣粉。但我國(guó)水泥產(chǎn)量與鋼渣生產(chǎn)企業(yè)布局不協(xié)調(diào)。目前也就存在著華北地區(qū)的鋼渣粉南運(yùn)用于水泥混凝土生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)。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(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(qiáng)度高、自然級(jí)配好，是良好的筑路回填材料。鋼渣可生產(chǎn)鋼渣磚和砌塊，主要利用鋼渣中的水硬性礦物，在激發(fā)劑和水化介質(zhì)的作用下進(jìn)行反應(yīng)，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(nóng)作物生長(zhǎng)所需成分。鋼渣中的鈣、硅、磷等在冶煉過(guò)程中經(jīng)過(guò)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(fù)合礦質(zhì)肥料。

除此之外，我國(guó)正在研究鋼渣尾渣應(yīng)用的領(lǐng)域有鋼渣尾渣制備改性黏結(jié)劑、新型渣罐保護(hù)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(zhuǎn)爐鋼渣制備陶瓷等。將鋼渣粉和礦渣粉應(yīng)用在人工魚礁工業(yè)化試驗(yàn)中，鋼渣粉和礦渣粉的使用比例達(dá)到90%以上。

四、鋼鐵渣的綜合利用實(shí)例

日照京華新型建材有限公司引進(jìn)法國(guó)臥輥磨技術(shù)粉磨鋼渣粉，目前建有2套雙姊磨即4臺(tái)H3800臥式輥磨系統(tǒng)，即兩條80萬(wàn)噸/年的鋼渣粉生產(chǎn)線。日照京華生產(chǎn)的鋼渣粉用于生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司、江西萍鋼實(shí)業(yè)股份有限公司合作采用臥式輥磨，于2013年1月建成年產(chǎn)40萬(wàn)噸鋼渣粉生產(chǎn)線。并于2010年建成年產(chǎn)120萬(wàn)噸礦渣粉生產(chǎn)線，最終規(guī)模為160萬(wàn)噸鋼鐵渣粉生產(chǎn)線。H3800臥式輥磨功率2300kw，生產(chǎn)能力48t/h，系統(tǒng)電耗≤65kwh/t。該生產(chǎn)線生產(chǎn)的水泥質(zhì)量符合GBl3590-92鋼渣礦渣水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于工業(yè)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(jià)格低質(zhì)量好深受用戶歡迎，其發(fā)展前景十分廣闊。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，合理有效的處理鋼渣不僅能減少其對(duì)環(huán)境的破壞，而且能將其變成有用的資源，加以綜合利用。在國(guó)家大力提倡節(jié)能減排，發(fā)展工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的今天，對(duì)鋼渣處理技術(shù)進(jìn)行研究顯得尤其有意義。我國(guó)的鋼渣處理技術(shù)和再利用技術(shù)對(duì)比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后。提高鋼渣加工利用水平的關(guān)鍵在于發(fā)展渣處理工藝，先進(jìn)的鋼渣處理工藝不僅有利于環(huán)境保護(hù)，也必能為鋼渣的加工利用帶來(lái)廣闊的前景。

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