展望:中國(guó)鋼鐵渣處理和綜合利用技術(shù)淺析
近年來(lái),，我國(guó)鋼產(chǎn)量連續(xù)保持著20%左右的高增長(zhǎng)速度,。2006年,，中國(guó)鋼產(chǎn)量達(dá)到了4.2億噸,，已經(jīng)連續(xù)11年居世界第一位,。隨著鋼產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)，鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的主要固體廢棄物———鋼鐵渣的總量也在急劇增加。對(duì)鋼鐵渣的回收利用已經(jīng)成為影響鋼鐵生產(chǎn)與環(huán)境、社會(huì)和諧發(fā)展的重要因素之一,。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是生態(tài)經(jīng)濟(jì),，核心是資源的綜合利用,，鋼鐵渣是一種潛在的資源，必須加以回收利用,。對(duì)鋼鐵渣綜合利用水平高低的評(píng)價(jià),，應(yīng)該以鋼鐵渣實(shí)現(xiàn)價(jià)值的高低為標(biāo)準(zhǔn),。這里的價(jià)值包括兩個(gè)概念：經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，兼顧二者是最理想的利用原則,。
廢渣處理和利用技術(shù)頗具神奇效果
2005年，全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)共產(chǎn)生鋼鐵渣1.08億噸,。作為冶金工業(yè)的主要固體排放物,，鋼鐵渣的產(chǎn)生量很大,，其中高爐渣產(chǎn)生量為生鐵產(chǎn)量的25% ~50%，煉鋼渣的產(chǎn)生量為鋼產(chǎn)量的15%～20%,。目前,，鋼鐵渣的綜合利用方向主要有用于水泥,、筑路材料及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等幾個(gè)方面。按照利用階段分,，鋼鐵渣綜合利用的技術(shù)主要有對(duì)熱態(tài)渣的預(yù)處理技術(shù),、對(duì)預(yù)處理渣的再加工技術(shù)、對(duì)尾渣的綜合利用技術(shù)等,。
對(duì)熱態(tài)渣的預(yù)處理技術(shù)
熱態(tài)渣預(yù)處理的任務(wù)是把冶煉爐排出的熱熔渣處理成粒徑符合一定要求的常溫塊渣，為后步渣處理創(chuàng)造有利條件,。按爐渣種類(lèi)分，其處理技術(shù)分為高爐渣預(yù)處理技術(shù)和轉(zhuǎn)爐渣預(yù)處理技術(shù)兩類(lèi),。
高爐渣預(yù)處理技術(shù)是指高爐煉鐵產(chǎn)生的熱態(tài)爐渣,，主要采用水力沖渣方式處理,，僅在事故應(yīng)急處理時(shí)才采用干渣處理方式。水淬時(shí),，一種是爐渣直接水淬,，一種是爐渣經(jīng)機(jī)械破碎后，再進(jìn)行水淬。其主要處理工藝有：底濾（OCP）法,、拉薩（RASA）法、因巴（INBA）法,、圖拉（TYNA）法,、明特克（MTC）法等,。從企業(yè)應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，拉薩法因工藝復(fù)雜,、設(shè)備較多,、維護(hù)費(fèi)用大等缺點(diǎn)，在新建大型高爐上已不再采用,；圖拉法安全性能最高（渣中帶鐵達(dá)40%時(shí)，仍能正常工作）,；明特克法具有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并且投資與占地面積最??；因巴法投資費(fèi)用最大，但是技術(shù)上最為成熟,，實(shí)際應(yīng)用的高爐亦較多,。國(guó)內(nèi)新建大中型高爐爐渣處理工藝一般多采用這幾種方法,。
國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼渣預(yù)處理工藝較多，主要有熱悶法,、水淬法、風(fēng)淬法,、熱潑或淺盤(pán)熱潑法以及滾筒法,，各有其優(yōu)缺點(diǎn),。風(fēng)淬法、水淬法和滾筒法處理工藝對(duì)鋼渣的流動(dòng)性要求較嚴(yán),，需要配備其它處理工藝,，方能100%處理熱態(tài)鋼渣,；熱潑法、淺盤(pán)法處理工藝簡(jiǎn)單,、處理能力大，但是在環(huán)保和鋼渣處理效果方面還需要改進(jìn),；熱燜法處理兼顧了鋼渣性能和環(huán)保要求，但是在投資和處理能力方面還有待改進(jìn),。從近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)際看，以滾筒法工藝為主,，配以熱潑法或者淺盤(pán)法工藝對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行預(yù)處理，在新建大型煉鋼廠的應(yīng)用越來(lái)越普遍,，逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)之一。
對(duì)預(yù)處理渣的再加工技術(shù)
高爐水渣含鐵量低,、易磨性好且粒度相對(duì)較小,，可以作為尾渣直接利用,，對(duì)預(yù)處理渣的加工處理主要是對(duì)鋼渣而言。預(yù)處理鋼渣的加工處理是為鋼渣綜合利用服務(wù)的,，在選擇加工工藝時(shí)，就必須考慮到通過(guò)加工處理所得到的產(chǎn)品能否符合最終利用的要求,。鋼渣加工因破碎原理不同,，可分為機(jī)械破碎和自磨破碎兩種工藝,。兩種工藝在我國(guó)都有應(yīng)用的先例，但目前國(guó)內(nèi)絕大部分鋼渣處理廠采用機(jī)械破碎工藝,。根據(jù)寶鋼、鞍鋼,、唐鋼等企業(yè)鋼渣處理的實(shí)踐,，采用機(jī)械破碎工藝的生產(chǎn)線(xiàn)，技術(shù)裝備機(jī)械化,、自動(dòng)化及完整性程度較高,，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以滿(mǎn)足下一步鋼渣利用的要求,。在對(duì)預(yù)處理鋼渣進(jìn)行1～3次機(jī)械破碎和磁選后，選出的渣鐵可返回?zé)Y(jié),、煉鐵系統(tǒng)或者煉鋼廠直接利用，剩余的尾渣再做進(jìn)一步的綜合利用,。
鋼鐵渣尾渣搖身變成有用資源
由于國(guó)內(nèi)普遍采用濕法工藝處理高爐渣且鋼產(chǎn)量以轉(zhuǎn)爐鋼為主，因此高爐水渣和轉(zhuǎn)爐鋼渣是鋼鐵渣主要的綜合利用內(nèi)容,。根據(jù)高爐水渣和轉(zhuǎn)爐鋼渣物理化學(xué)性質(zhì)的不同,，對(duì)其尾渣的利用存在多種途徑,。從國(guó)內(nèi)和國(guó)外的實(shí)踐來(lái)看，鋼鐵渣尾渣可以廣泛應(yīng)用在建材,、施工,、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,。
首先，用于生產(chǎn)水泥和混凝土是鋼鐵尾渣一大主要用途,。鋼鐵渣中含有大量CaO、SiO2,，其礦物成分中含有大量C2S,、C3S,，與硅酸鹽水泥熟料相似，因此鋼鐵渣尾渣磨細(xì)以后是生產(chǎn)水泥的一種優(yōu)良原料,。高爐水渣具有潛在的水硬膠凝性能，是優(yōu)質(zhì)的水泥原料,，既可作水泥混合料使用,，也可制成無(wú)熟料水泥。目前,，高爐水渣已大量應(yīng)用于水泥廠生產(chǎn)礦渣水泥或者磨細(xì)成礦渣粉做混凝土摻和料,。高爐礦渣和硅酸鹽水泥熟料一起粉磨時(shí),，物料易磨性相差很大，水化時(shí)活性不能充分發(fā)揮出來(lái),。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)礦渣的最高摻量均小于40%，礦渣摻量再增加,，水泥強(qiáng)度明顯下降,。高爐礦渣的摻入量過(guò)多會(huì)降低水泥早期強(qiáng)度,，因此水泥廠用高爐礦渣作混合材的數(shù)量有所減少，高爐礦渣的使用量受到了限制,。轉(zhuǎn)爐鋼渣是煉鋼過(guò)程中的副產(chǎn)品,，可以用于生產(chǎn)鋼渣水泥。鋼渣應(yīng)用于水泥工業(yè)在我國(guó)已有30余年歷史,，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已生產(chǎn)使用鋼渣水泥5000萬(wàn)噸,，并大量應(yīng)用于城市建筑,、大型水庫(kù)、機(jī)場(chǎng)跑道,、橋梁等工程。隨著綜合利用技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)和深入研究,，鋼渣應(yīng)用于水泥工業(yè)的量也不斷增大,，鋼渣水泥業(yè)在全國(guó)得到迅速的發(fā)展,。全國(guó)現(xiàn)有50多家鋼渣水泥廠，產(chǎn)量達(dá)到300萬(wàn)噸,，并且還在不斷增長(zhǎng),。
隨著工程建設(shè)的發(fā)展，對(duì)混凝土強(qiáng)度提出了更高的要求,。為提高其強(qiáng)度，采用鋼鐵渣（高爐渣,、鋼渣）微粉為摻入料已被認(rèn)為是一項(xiàng)最具發(fā)展前景的措施之一,。采用高爐礦渣粉作混凝土摻和料,，有早期強(qiáng)度高、流動(dòng)度增大,、水化熱降低等優(yōu)點(diǎn),，但同時(shí)存在混凝土液相堿度降低,、抗碳化性能及耐磨性能降低、脆性加大等問(wèn)題,。用鋼渣粉作摻和料，可提高混凝土的耐磨性,、抗碳化性,，但混凝土的早期強(qiáng)度低,，對(duì)混凝土的流動(dòng)性影響不大。根據(jù)兩種渣粉的不同性質(zhì),，選擇鋼鐵渣雙摻粉可克服單摻高爐礦渣粉的缺點(diǎn),，兩者性能取長(zhǎng)補(bǔ)短,，是一種很有前途的混凝土摻和料。
其次,，用于生產(chǎn)凝石材料是鋼鐵尾渣的另一種用途。高爐水渣和轉(zhuǎn)爐鋼渣可以作為生產(chǎn)凝石材料的主料,，這是鋼鐵渣尾渣大規(guī)模利用的又一重要途徑,。國(guó)內(nèi)柳鋼,、唐鋼,、通鋼等企業(yè)已經(jīng)建成了凝石生產(chǎn)線(xiàn)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,。凝石材料生產(chǎn)技術(shù)是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的，主體原料為鋼鐵渣,、粉煤灰等單種或數(shù)種粉磨成的微粉,，與普通水泥相比,，其生產(chǎn)全過(guò)程只采用磨細(xì)、配料,、混合工藝，不用煅燒,、節(jié)省能源,、不排放CO2,、無(wú)粉塵，具有節(jié)能環(huán)保效果,；“吃渣量大”,，是大量使用鋼鐵渣尾渣最有效的方法之一,；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,，成本僅為水泥熟料的三分之一。因此,，凝石材料將為鋼鐵渣尾渣有效利用開(kāi)辟?gòu)V闊前景,。
再次，鋼鐵渣可用作磚,、砌塊和建材制品的原料。磚,、砌塊和建材制品中,，鋼鐵渣的摻量在80%以上，產(chǎn)品強(qiáng)度,、耐久性高于粘土磚和粉煤灰磚,，具有如下優(yōu)點(diǎn)：體積密度和吸水率與粘土磚相近；可生產(chǎn)免燒磚,，節(jié)省能耗，降低成本,，具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,。需要注意的是,，必須控制好鋼鐵渣中的f- CaO含量和堿量,。
由于鋼渣的抗壓性和耐磨性比高爐水渣要好，所以鋼渣在道路施工領(lǐng)域的應(yīng)用比高爐水渣的利用廣,。鋼渣應(yīng)用于道路施工領(lǐng)域是多方面的,，可用于道路的基層,、墊面及面層。國(guó)內(nèi)寶鋼,、鞍鋼,、武鋼、首鋼等已經(jīng)用鋼渣鋪筑了大量道路,。在國(guó)外，鋼渣用于筑路也是鋼渣綜合利用的一個(gè)主要途徑,。有資料表明,，美、日等20個(gè)國(guó)家已利用的鋼渣中有60％左右用于道路工程,，其中俄羅斯90%以上的鋼渣應(yīng)用于道路施工。此外,，鋼鐵尾渣還可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,，如生產(chǎn)酸性土壤改良劑、硅肥,、鋼渣磷肥。鋼鐵渣還可以用來(lái)生產(chǎn)一些用量相對(duì)不大，但是極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的特殊用途產(chǎn)品,，如生產(chǎn)礦渣棉,、微晶玻璃等,。
鋼鐵渣作為鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品，不僅不是廢棄物,，而且是非常有價(jià)值的資源,。通過(guò)選用合適的處理工藝和采用適當(dāng)?shù)木C合利用技術(shù),，從鋼鐵渣中可以回收大量鐵金屬，其尾渣可用于水泥工業(yè),、建材、道路施工,、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域,，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,。
當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，號(hào)召節(jié)能降耗,，鋼鐵渣綜合利用是最具代表性的節(jié)能,、環(huán)保措施之一,，也是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)健康、持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要保障,，我們要大力推廣鋼鐵渣綜合利用技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)鋼鐵渣資源的最優(yōu)化利用,。
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