第九章 冶金工业废物

1、第九章 冶金工业废物9.1 高炉渣高炉渣 高炉渣高炉渣 Blast Furnace Slag 是高炉炼铁过程中，由是高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂(一般是石灰石一般是石灰石)中的非挥发组分形成的固体废物。中的非挥发组分形成的固体废物。 高炉渣高炉渣是冶金工业产生量最多的一种废渣，其产是冶金工业产生量最多的一种废渣，其产生量与矿石品位、焦碳中的灰分含量、熔剂质量以及生量与矿石品位、焦碳中的灰分含量、熔剂质量以及冶炼工艺有关，通常每炼冶炼工艺有关，通常每炼1t铁可产生铁可产生0.3-0.9t高炉渣。高炉渣。 一、来源一、来源高炉炼铁工艺流程高炉炼

2、铁工艺流程 Blast Furnace Slag Blastfixed Slag Pot 高炉渣主要高炉渣主要成分成分是是CaO、MgO、Al2O3和和SiO2等组成等组成的硅酸盐和铝酸盐，占的硅酸盐和铝酸盐，占90%以上，个别含有以上，个别含有TiO2、V2O5等。等。Al2O3和和SiO2来自矿石中的脉石和焦炭中的灰来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，分，CaO和和MgO来自熔剂。来自熔剂。 根据碱度，可以将高炉渣分为碱性渣、酸性渣和中性渣。根据碱度，可以将高炉渣分为碱性渣、酸性渣和中性渣。碱度碱度(R)表示为：表示为： R=(CaO%+MgO%)/(Al2O3%+SiO2%)CaO、MgO、

3、Al2O3、SiO2分别为各成分的百分含量。分别为各成分的百分含量。 一般，一般，R1 碱性渣；碱性渣；R1 酸性渣；酸性渣；R1 中性渣。中性渣。我国高炉渣大部分为中性渣。高炉渣密度：普通生铁渣为我国高炉渣大部分为中性渣。高炉渣密度：普通生铁渣为2.2-2.5t/m3(液态液态)，2.3-2.6t/m3(固态固态)。 二、组成二、组成三、高炉渣的性能三、高炉渣的性能 高炉渣的性能依赖于高温熔渣的处理方法。高炉渣的性能依赖于高温熔渣的处理方法。水渣水渣(急冷法急冷法) 水渣即水淬渣，是高炉熔渣在大量冷却水的作用水渣即水淬渣，是高炉熔渣在大量冷却水的作用下形成的海绵状浮石类物质。多数化合物形成玻

4、璃态下形成的海绵状浮石类物质。多数化合物形成玻璃态物质，少数化合物形成稳定的晶体。物质，少数化合物形成稳定的晶体。 水渣活性率水渣活性率 McMcAlAl2 2O O3 3/SiO/SiO2 2Mc 0.25Mc 0.25为活性矿渣；为活性矿渣；Mc 0.25Mc 2.5，高碱度钢渣。，高碱度钢渣。碱度大的钢渣活性大，适于做钢渣水泥原料。碱度大的钢渣活性大，适于做钢渣水泥原料。 钢渣的性质：钢渣的性质： 钢渣是由多种矿物组成的固熔体。钢渣是由多种矿物组成的固熔体。(1)密度密度 3.1-3.6g/cm3，比高炉渣密度高。，比高炉渣密度高。(2)易磨性易磨性 钢渣致密，比高炉渣耐磨。钢渣致密，比

5、高炉渣耐磨。(3)稳定性稳定性 含含f-CaO、MgO的钢渣不稳定，吸水后，的钢渣不稳定，吸水后，f-CaO 消解为消解为Ca(OH)2，体积膨胀，体积膨胀1-3倍，倍，MgO变变成成Mg(OH)2，体积膨胀，体积膨胀77%。可对含。可对含f-CaO高的钢高的钢渣采用余热自解的技术处理。渣采用余热自解的技术处理。 三、钢渣预处理工艺：三、钢渣预处理工艺： 主要有盘泼、水淬、热泼、风碎、冷弃技术等。不同主要有盘泼、水淬、热泼、风碎、冷弃技术等。不同的预处理工艺，钢渣性质不同。的预处理工艺，钢渣性质不同。 钢渣加工处理过程：钢渣加工处理过程：破碎破碎，需按综合利用目的选择破碎机械，主要包括自磨机、

6、，需按综合利用目的选择破碎机械，主要包括自磨机、球磨机。球磨机。分选分选，包括磁选，包括磁选(除去其中的废钢除去其中的废钢)和筛分。和筛分。陈化陈化，是为了使，是为了使f-CaO等进一步消解，使钢渣趋于稳定。等进一步消解，使钢渣趋于稳定。新钢渣一般要陈化半年以上。新钢渣一般要陈化半年以上。 钢渣加工工艺流程如图：钢渣加工工艺流程如图： 其中：粗破碎用颚式破碎机，细破碎用圆锥式破碎其中：粗破碎用颚式破碎机，细破碎用圆锥式破碎机；磁选机有吊挂式磁选机和桶形电磁铁式磁选机；筛子机；磁选机有吊挂式磁选机和桶形电磁铁式磁选机；筛子有格筛、单层振动筛和双层振动筛；设备之间用皮带运输有格筛、单层振动筛和双层

7、振动筛；设备之间用皮带运输机和提升机连接。机和提升机连接。 四、钢渣综合利用：四、钢渣综合利用： 根据钢渣的不同性质有多种用途，主要包括冶金根据钢渣的不同性质有多种用途，主要包括冶金(炼铁原料炼铁原料)、建筑材料、建筑材料(钢渣碎石钢渣碎石)、农业利用、农业利用(磷肥磷肥)、回填等。回填等。 五、钢渣处理利用中存在的问题：五、钢渣处理利用中存在的问题：(1)钢渣成分波动大，不利于利用；钢渣成分波动大，不利于利用；f-CaO含量高的钢渣含量高的钢渣消解产生体积膨胀。消解产生体积膨胀。(2)钢渣比高炉水渣、水泥熟料难磨。钢渣硬度大，易将钢渣比高炉水渣、水泥熟料难磨。钢渣硬度大，易将机器卡住或损坏。

8、机器卡住或损坏。(3)多种钢渣混合堆放给钢渣的利用造成困难。多种钢渣混合堆放给钢渣的利用造成困难。 crushing and screening Steel Furnace Slag 9.3 赤泥赤泥 有色金属在冶炼过程中排放废渣。有色金属在冶炼过程中排放废渣。有色金属矿石品位低，废渣的排放比例大，利用率有色金属矿石品位低，废渣的排放比例大，利用率低；有的含有铬、镉、铅等毒性大的金属，对土壤、低；有的含有铬、镉、铅等毒性大的金属，对土壤、水体、大气的污染比较严重。水体、大气的污染比较严重。 赤泥赤泥 red sludge 是铝土矿提炼氧化铝后排弃的泥是铝土矿提炼氧化铝后排弃的泥浆。每生产浆。每

9、生产1t氧化铝，约排出氧化铝，约排出1-2t赤泥赤泥 赤泥的赤泥的化学组成化学组成较为复杂，主要包括较为复杂，主要包括CaO(40-50%)、SiO2(约约20%)、Al2O3、Fe2O3、TiO2、Na2O，还含有，还含有少量稀有金属和放射性元素。少量稀有金属和放射性元素。 赤泥的矿物组分赤泥的矿物组分主要包括硅酸二钙和硅酸三钙。主要包括硅酸二钙和硅酸三钙。硅酸二钙含量多，具有水硬胶凝性能。硅酸二钙含量多，具有水硬胶凝性能。 赤泥颗粒直径赤泥颗粒直径 0.08 - 0.25 mm，真比重，真比重 2.3 - 2.7 g/cm3，比表面积，比表面积 0.5 m2/g。赤泥排放量大、含水率高、碱性强，属危险固体废赤泥排放量大、含水率高、碱性强，属危险固体废物。物。 赤泥呈红色，固液比为赤泥呈红色，固液比为1:(3-4)，所含液相称为附液，所含液相称为附液，具有较高的碱性，具有较高的碱性，pH值为值为10-12。 赤泥的综合利用：赤泥的综合利用： 生产水泥生产水泥主要品种有普通硅酸盐水泥、油井水泥和硫酸盐水泥。主要品种有普通硅酸盐水泥、油井水泥和硫酸盐水泥。必须发展赤泥脱碱，才能扩大赤泥的掺量。赤泥做建必须发展赤泥脱碱，才能扩大赤泥的掺量。赤泥做建材，有的放射剂量偏高。材，有的放射剂量偏高。 回收有价金属回收有价金属将赤泥预焙烧后放入沸腾炉，在将赤泥预焙烧后放入沸腾炉，在700-