钢铁渣处理的意义及综合利用

陶洋

摘要：我国的经济要想高速发展，必须要有一个良好的工业基础作为支撑，在此过程中，钢铁资源的消耗非常大，而且每年都会产生大量的钢渣。在目前的环境条件下，随着能源的日益紧张和矿石资源的日益匮乏，人们已经意识到了资源的重要性，因此，他们正在持续地强化对钢渣的处理和综合利用，保证钢渣在钢铁生产的主要流程中的应用，同时还可以用它来开发更高附加值的产品。本文正是从这一角度出发，对钢渣的处置和再利用进行了探讨。

关键词：钢铁渣；钢渣处理；钢渣综合利用

在钢铁行业中，由于其自身的特殊性，在生产中会产生大量的固体废弃物，这些废弃物既侵占了土地，又对环境造成了严重的影响，加剧了资源的浪费。如何有效地处置这类废弃物，实现其资源化和循环化，是当前我国钢铁业面临的一个重大课题。若能将其资源化，既可获得一大批有价金属资源，又可减少对环境的污染。最后，对于钢渣的回收利用，就是指如何对钢渣进行高效、绿色的利用。

一、钢铁渣处理的意义

钢渣是炼钢的一种副产物，其排放量随炼钢的发展而增大。在中国，每年生产1吨钢铁，可产出125-140 kg钢渣，其中70%以上的钢渣以堆存或填埋的方式存在。目前，中国约有2亿多吨钢渣，约2万多公顷，另外，每年仍有上百万吨钢渣被持续排放，若得不到有效处置，将对生态环境产生严重影响。钢渣是由空气、水和固体垃圾自身三个方面引起的。在炉渣的风化和冷却过程中，会生成极细的微粒或生成一些有毒的气体，在气流的作用下，就会扩散至空气中，造成环境污染。当钢渣中的有害物质被河流冲洗后，将会对地表水体产生严重的污染，而在降雨作用下，钢渣中的有害组分将会对地表水体产生严重的污染。因此，对钢渣的有效处置与再利用，是解决“三废”问题的关键。

根据钢渣的特性及使用方法，确定了钢渣的处置方法。对钢渣的处理方法因钢渣种类的不同而有所不同，现在已有很多行之有效的处理方法经研究实践应用，如水淬法、热泼法、粉化法、热闷法等。在生产技术上，我们要从改进生产技术、使用精原料、少排放等角度来进行，以达到降低废品产量的目的。

二、钢铁渣的处理工艺

（一）钢渣一次处理工艺

目前，在一次处置中，常用的方法是加热分解法和机械粉碎法。在这些方法中，热闷处理是目前最常用的方法。钢渣热封闭技术是将已熔化的钢渣倒入热封闭设备内，关闭设备盖子，连续喷射水蒸气，在0.24 kPa饱和水蒸气下，8个小时内达到稳定状态，并通过压蒸安定性检查后，才能投入生产。热闷工艺可用于各种类型的、不同流动性的钢渣。本文介绍了一种利用溅渣护炉技术生产的钢渣，由于其粘稠、流动性能较差，利用该技术生产出的钢渣进行热闷处理，可达到100%的处理效果。

钢渣中包含f-CaO和f-MgO，因为在钢渣中f-CaO、f-MgO与水发生反应，产生Ca (OH)2和 Mg (OH)2的同时，造成体积膨胀，所以在使用未经稳定处理的钢渣时，会造成建材制品、建筑物、道路等的开裂破坏。而热闷处理则能较好地去除氧化钙和氧化镁。在对钢渣进行热闷的过程中，f-CaO的溶解速率与水蒸气浓度和反应温度有关，也就是水蒸气浓度越大，温度越高，则反应的时间越短。在天然环境中，它通常需要几年的时间来消化，但在较高的温度、较高的相对湿度下，它会加快水化过程，从而达到稳定状态。

而机械粉碎方法，则是利用外部的机械力量，对流淌的钢渣进行撞击，将其粉碎。机械粉碎方法有水淬法、转鼓法和风淬法三种。在此基础上，提出了一种适用于高温液体炉渣的空气破碎法。该装置除灰迅速、操作简便、使用安全、可靠。水淬法的特点是：可控制的颗粒周期较长，工艺布置紧凑，主体设备结构较简单。但是，该工艺的水淬率偏低，且有可能导致钢渣在水中发生鸣爆。

（二）钢渣二次处理现状

二次处理工艺主要有：水洗精铁精粉技术、精铁球磨提纯技术、渣铁回收技术（含粉碎、磁选和筛选技术）和高纯块状钢渣的加工提纯技术等。较早时期的钢渣二次处理工艺，以单纯的破碎和筛分为主，现在它们都已经被提升为多级破碎、多级筛分和多级磁选，其目的是能够将钢渣中的金属进行充分回收，并将尾渣得到充分利用。然而，由于处理工艺的增多，设备投资、厂房投资和日常维护的人工也会随之增大，所以，破碎、筛分和磁选也要依据一次钢渣处理的情况进行相应的调整。以惯性圆锥破碎机为例，以柔性立式磨机、球磨机、卧式磨和滚压磨等为例，得到了广泛的应用。用机械方法处理的钢渣，一般都是颗粒较小，这样，在进行第二次处理时，就可以减少对破碎、筛选和磁选设备的投入。从总体上讲，我国钢渣二次加工工艺具有各自的特点，要综合考虑其总体价值优势，对其优缺点进行评判。

三、钢渣应用现状

当前，国内钢渣利用的主要发展趋势是制备钢渣粉和复合钢渣。利用钢渣粉末替代10%-30%的水泥，制备出C30-C70级的混凝土，可以有效地提高混凝土的耐久性，增加表观密度，提高耐磨性能。同时还可以有效地降低施工成本。目前，该系统已经在许多项目中得到了应用。利用钢渣粉末与矿渣粉末制备了钢渣粉末，并在鞍钢的重大技术改造工程、冷轧厂的高强连退式工程及炼钢三工作区的改造工程中得到了成功的运用，取得了很好的效果，所有的钢渣粉末均能满足C30混凝土的强度要求。

2014年，全国水泥产量为24.7亿吨，混凝土产量为15.5亿吨，按照10%的钢渣掺入1吨水泥，水泥混凝土工业已基本完成钢渣的消纳量。但是，目前国内钢铁工业的发展和钢铁工业的发展并不同步。目前，已有华北地区将钢渣粉末向南方应用到水泥混凝土中的实际情况。钢渣中f-CaO的含量也会对尾渣的高效利用产生不利的影响，例如，将钢渣用作回填料，作为道路基层的工业标准都有规定，其中的浸水膨胀率不得超过2%，而金属铁的含量不得超过2%。

四、钢铁渣的综合利用实例

日照京华新建筑材料有限公司从国外引进了法国的水平滚筒研磨技术，现拥有2个“双板”磨机，4个“H3800”水平滚筒研磨设备，以及2个年产800,000吨的“铁渣研磨机”。日照京华矿渣粉体主要用来制备 PO型42.5, PSA型42.5, PC型32.5，并配以钢渣粉体及矿渣粉体出口，获得了较好的经济效益及社会效益。

2013年元月，中国京冶工程有限公司与江西萍钢工业有限公司共同开发建设了一条年生产钢渣粉体400,000吨的流水线，该流水线由一家大型企业联合开发。并在2010年完成了一条年生产能力120万吨的钢渣粉体生产线的建设，最终形成了一条可达160万吨的钢渣粉体生产线。H3800水平轧辊的动力为2300千瓦，处理能力为48吨/小时，系统能耗为65度/小时。这种生产线所生产出来的水泥，在质量上达到了GBl3590-92钢渣矿渣水泥的国家标准，在将其用于工业及民用建筑后，获得了与其他硅酸盐水泥一样的效果，并且由于其价格低廉，质量好，受到了广大用户的青睐，因此它的发展前景非常美好。

结束语：

对钢渣进行合理、高效的处置，既可以降低钢渣的污染，又可以将其转化为可再生的资源，进行综合利用。在当前我国大力倡导节能减排和产业循环经济的背景下，对该技术的研究具有重要的实际意义。与国外相比，国内钢渣的处置及资源化技术还比较滞后。开发高效的渣解技术是提升钢渣综合利用效率的核心，而这类技术的进步既是对环保事业的有效支撑，又是对其综合利用的巨大体现。

参考文献：

[1]肖智源.宝钢BSSF渣处理工艺技术的研究与工业应用[J].宝钢技术（增刊），2013（21）：137-139.

[2]周武谦.渣处理技术的发展[J].世界钢铁，2013（26）：103-105.