转炉炼钢钢渣处理概况

1、1文献综述转炉炼钢钢渣处理概况钢渣来源刚刚钢渣特指在炼钢过程时排出的熔渣，主要是指在吹炼过程中金属炉料中 各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂 质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石 等。一般渣量是钢产量的8%15%1。钢渣的主要化学成分有： CaO、SiO2、AI2O3、FeO、F&O3、MgO、MnO、 P2O5、f-CaO,对于一些特殊的冶炼钢种，其钢渣中还含有 V2O5、TiO2等。钢渣 中Fe的氧化物以FeO和F&O3形式存在，而以FeO为主，总量在25%以下。如 表2-1为常见各种钢渣的成分2。表1-1钢渣的化学成分

2、（）组分转炉炼钢渣电炉渣精炼渣电渣重熔渣SiO2152510 201518一Al 2O367356730CaO36 4040 5050 55一FeO8108151.0一MgO57712010一MnO9125103CaQ- RO- 2 SiO2+RO(CaO RO SiO2)+CaO2 (2CaO SiO2)+RO2CaO SiO2)+Ca83CaO- SiO2其中RO代表二价金属(一般为Mg2+、Fe2+、Mn2+)氧化物的连续固熔体。在炼钢初期，碱度比较低，钢渣的矿物组成主要是钙镁橄榄(CaO-MgO SiO2), 其中的镁可被钻和铁所代替。当碱度提高时，橄榄石吸收氧化钙变成蔷薇辉石(3Ca

3、ORO-2SiO2),同时放出 RO相(CaOMnO FeO的固熔体)。再进一步增 加石灰含量，则生成硅酸二钙(2CaOSiO2)和硅酸三钙(3CaO-SiO2)。在吹炼 末期，氧化物增加的速度很快，这个时候，硅酸三钙(3CaO SiO2)会随温度变 化分解成硅酸二钙(2CaO-SiO2)和氧化钙(CaO),还会生成一部分铁酸二钙(2CaO Fe2O3)0钢渣中还含有铁酸钙(2CaOFeO和CaOFeO)和f-CaO。钢渣的情况取决于钢铁生产的技术使用，包括转炉、电炉和精炼炉等。这些 钢渣中基本上含有约2025%的铁元素3。由于钢渣的化学成分变化很大，因此 其矿物组成也有很大差异4。钢渣中常见

4、的矿物组成包括：橄榄石、镁硅钙石、C3s(3CaO SiO2)、C2s(2CaO SiO2)、C4AF(4CaO AI2O3 F&O3)、C2F(2CaO Fe2O3) RO 相(CaO FeO-MnO-MgO)和 f-CaO (自由氧化钙)等5。钢渣的性质钢渣是由钙、铁、硅、镁、钮、磷等氧化物构成的，其中钙、铁、硅、镁的 氧化物占绝大部分60根据冶炼钢种及冶炼工艺的不同排出的钢渣的成分也不同， 钢渣的性质随化学成分的变化而变化，由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外 观形态、颜色差异很大。碱度较低的钢渣呈灰色，碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰 白色。钢渣的外观像结块的水泥熟料，钢渣块松散不粘结，质地

5、坚硬密实，孔隙 较少。钢渣中的含铁量较高，其密度为3.1g/cm33.6g/cm3,较难磨。易磨指数为： 标准砂为1,钢渣为0.7,钢渣的抗压性能好，压碎值为 20.4%30.8%。不同炼 钢工艺所得钢渣的化学成分如表 2-2所示。其中转炉炼钢渣占钢渣的绝大部分， 我国主要钢厂转炉钢渣的化学成分见表 2-3。表1-2钢渣的主要化学成分，%渣类CaOSiO2Al 2O3MgOF&O3MnOTiO2P2O5FeOf-CaO转炉钢渣40-557-18266-100.2330.660.4510.259-172-11电炉钢渣42-5517224-914-161-31-41-2表1-3转炉炼钢渣的主要化学

6、成分化学成分CaOSiO2Fe2O3Al 2O3MgOMnOFeOP2O5首钢炼钢渣52.6612.256.123.049.124.5910.420.62鞍钢炼钢渣45.378.848.793.297.982.3121.380.72太钢炼钢渣52.3513.227.262.816.291.0613.291.30武钢炼钢渣58.2216.243.182.572.284.487.91.17马钢炼钢渣43.1515.555.193.843.422.3119.224.08钢渣的利用目前钢渣可以应用到其他很多领域7-9,包括水泥生产、道路建设和其他的 民用工程、化肥生产、掩埋垃圾、土壤改良、水净化以及生

7、产金属铁和铁精矿等 10-130.处理方法及利用方式14-15钢渣的综合利用技术有两个环节，包括钢渣处理和钢渣利用。其中钢渣处理 主要包括冷弃法、闷渣法、热泼法、盘泼法、风碎粒化法、水淬法等。(1)冷弃法钢渣倒入渣罐(盘)缓冷后(有的打水强制冷却)直接运至渣场抛弃。该工 艺投资大、设备多、占地广，不利于钢渣的深加工，有时因排渣不畅而影响炼钢， 所以新建的炼钢厂采用此法不多。(2)热泼法钢渣倒入渣罐后，运到钢渣热泼车间，用吊车将渣罐的液态渣分层泼到渣床上(渣坑内)，喷淋适量的水，使高温渣急冷碎裂并加速冷却，然后进行磁选或 运至弃渣场破碎、筛选。热泼工艺排湾速度快，与目前炼钢工艺的高节奏相适应，

8、但该法钢渣粉化效果差，渣铁分离不彻底，需用大型装载挖掘机械，设备耗损严 重，占地面积大，且破碎、筛分、磁选时产生大量粉尘。污染环境160(3)水淬法目前使用较多的水淬处理钢渣有露天水淬和盘泼水淬这两种方法。露天水淬法一般会选取很大的露天场地， 将钢渣运送到露天场地，并由专人 喷水到含有大量余热的钢渣上，钢渣自身会发生脆裂，这种方法比自然冷却较快。盘泼法(ISC)起源于日本。该工艺有利于钢渣中粒状残钢的回收。经遴选 后的钢渣金属铁含量低，而且稳定性和活性均较好，有良好的综合利用价值。(4)熔渣水淬粒化法工艺比较成熟的熔渣水淬粒化法有华科法(HK)、嘉恒法和滚筒法。HK法 已在本钢、柳钢投入使用。

9、嘉恒法在首钢和沙钢已投产使用。 前者是通过旋转的 滚筒提升脱水，后者是通过提升脱水器提升脱水。滚筒法是宝钢在引进俄罗斯专利基础上改进而成。并在宣钢、宝钢已应用。 与前两者不同的是，滚筒法是通过装在滚筒内钢球挤压及水淬冷却实现钢渣粒化 的。熔渣水淬粒化法投资少。占地少，节约水，钢渣处理过程中无粉尘产生。(5)热闷法这种处理方式就是将钢渣运送至钢渣处理现场，倒入炳渣罐中,这时钢渣的表面温度不得少于3000C ,配以适当的喷水工艺，产生微压蒸汽，利用钢渣自 身余热和f-CaO的水解作用使钢渣粉化，使渣与铁分离。粉化过程约 812h。这 种处理方法机械化程度高，工艺简单，设备磨损小，劳动强度低，无二次

10、污染， 还解决了粉尘污染问题，比较突出的问题就是不能直接处理温度较高的钢渣。由于这种钢渣处理方法效果很好，所以国内大多数钢厂都在使用这种处理技术。(6)水淬一池闷法该法充分利用了水淬法的无粉尘和池闷法的简易高效特点，最大限度地克服了两种钢渣处理方式的缺点。该工艺特点是在水淬工艺旁建闷渣池， 水淬工艺无 法处理的熔态渣倒入闷渣池打水热闷。由于这种工艺是同时采用了两种钢渣处理 方法，固投资大幅度增加，生产线相对较长，操作难度增加，运行维护费用高。 目前，首钢在应用该工艺17-190钢渣的利用方式可分为无害化处理和综合利用两大类。无害化处理对钢渣的利用率很低，其典型的利用方式为热泼渣，将热态钢渣喷水

11、，冷却后，磁选分离 夹带的渣钢，残渣用于铺路或建筑回填。若对钢渣进行综合利用则利用率较高， 一般是先回收渣中有价元素（如铁、铀、钛等）,然后根据尾渣的粒度不同，用 作烧结矿熔剂（CaO含量较高的钢渣）、筑路材料或用作水泥、混凝土掺合料和 建筑材料等很多领域20。常见的利用方式包括如下几种：（1）回收渣中废钢钢渣中存在较高的Fe元素，包括金属铁块和含铁氧化物，其回收具有重要 价值21。太钢”以渣治渣、变废为宝”的实践经验已经得到重视并加以推广。首钢、鞍钢为开发渣山，先后建起了钢渣破碎磁选生产线， 不仅使回收废钢量增 加，而且提高了钢渣综合利用的经济效益，为我国开发渣山提供了成功的经验。虽然目前取

12、得一些有目共睹的成效，但是存在的问题也不得不引起有关部门 的重视，如：缺乏必要的破碎磁选及机械设备，一些地方靠人工捡拣，而增加 了劳动强度。由于依赖手工劳动，金属回收不干净，存在资源浪费问题。在 开发渣山过程中也存在回收废钢未能和钢渣的综合利用结合起来，甚至出现劳动重复现象220因此对于从渣中回收废钢仍存在相当的问题亟待解决。（2）做烧结熔剂、高炉熔剂23-25烧结矿中适量配入钢渣后，能使结块率提高，粉化率降低，成品率增加。高 炉使用配入钢渣的烧结矿，由于强度高，粒度组成有所改善，尽管铁品位略有降 低，炼铁渣量略有增加，但高炉操作顺行，焦比有降低。我国首钢、马钢、重钢、太钢、济钢、湘钢、武钢、

13、唐钢等均利用钢渣做烧 结矿熔剂。经长期的实践，其主要的优点有：（1）烧结矿强度提高。（2）烧结矿 还原性能显著提高。（3）配入6%的钢渣后，烧结矿的FeO可升高2%0钢渣中 因含有大量的金属铁和低价氧化铁，在烧结过程中，不仅可使其FeO含量升高， 而且还因其发生氧化放热反应，使烧结矿的配碳量降低约0.5%1%。（4）经济效益图0美国有50%以上的钢渣用作高炉的替代熔剂。早在 1974年，美国内陆钢公 司和西德森钢厂分别有40%和41%的钢渣直接返回高炉纪26。高炉冶炼配加的钢渣量主要取决于钢渣中有害成分磷的含量以及高炉需要 加入的石灰石用量，国内马钢、太钢、广钢等高炉大量应用转炉钢渣做熔剂，均

14、 取得了良好的经济效益27。表2-4为太钢1200 m3高炉使用钢渣后的熔剂耗量和铁水磷含量的情况。由此看出，钢渣加入后.石灰石和萤石耗量均大幅下降，焦 比也随之降低，铁水磷含量则升高了约 0.02%2。表1-4太钢1200m3高炉使用炉渣情况熔剂单耗kg/t生铁含磷量/%生铁合格率/%焦比/kg/t钢渣石灰心白玄后镒矿萤后017610.75.07.30.12197.11737868313.32.33.30.14399.50639855130.02.400.136100.00548(3)返回炼钢转炉炼钢使用部分转炉钢渣返回转炉冶炼， 既能提高炉龄，促进化渣，缩短 冶炼时间，又可降低副原料消耗，

15、并减少转炉总的渣量。宝钢在国内率先开发了 转炉脱磷脱碳的双联法工艺，即在转炉内进行铁水脱磷处理，出半钢后再进行脱 碳处理，可以稳定地生产磷质量分数低于 0.008 %的超低磷钢，在双联法工艺中， 由于脱磷负荷主要由脱磷炉分担，因此脱碳炉的钢渣磷比较低，因而可以返回转 炉利用。按照宝钢进行的铸余渣及脱碳炉的钢渣返回转炉利用的试验，结果表明，通过适当的工艺，合理地将钢渣返回转炉利用，可以有效地促进转炉冶炼过程的前 期化渣，降低副原料的消耗，达到降本增效的目的，而且钢渣的返回利用不会对 钢水质量发生负面影响。预计推广使用后，每年可利用钢渣5万t左右28。(4)做道路基础材料及回填料钢渣碎石具有比重大

16、、强度高(一般 18MPa)、表面粗糙、稳定性好、不 滑移、磨损率小(均450.55钢渣在铁路和公路路基、工程回填、修筑堤坝、填海造地等工程中使用，国 内外己有相当广泛的实践，欧美各国钢渣约有60 %用于道路工程。作为2008年 奥运会三大主要比赛场馆之一的北京国家体育馆在工程施工过程中就大量使用 了钢渣作为回填材料。经过加工处理后的钢渣按照试验配比与少量水泥及其它辅 料配制而成，其密度、含水率、放射性等各项技术指标均符合国家规范要求。国 家体育馆建设工程使用大量钢渣作为回填材料的施工经验，为钢渣作为回填材料 进行地基处理提供了宝贵的经验2。(6)在农业生产的应用转炉钢渣中含有大量的有益于植物

17、生长的元素如 Ca、Si、Mg、P等，适合 用于生产农业肥料的。在国外，利用转炉钢渣作为农业肥料的国家很多。 其主要 用于生产各种肥料30-31、土壤改良剂等。最常见的钢渣肥料是磷肥，当采用中高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣条件 下所得到的转炉钢渣可以用于制备钢渣磷肥。采用钢铁渣作为改良剂，由于其中含有一定量的可溶性的镁和磷，因而可以取得比施用石灰来进行改良酸性土壤更 好的效果32-33。与其他综合利用技术相比，钢渣农业应用研究有以下特点：(D试验周期长，如果缺乏连续性，则无法得出科学的结论；(2)如果钢渣在农业上应用成本太高，农民用不起，结果将造成其利用率 低。因此，应当尽量提高产品的附加值，

18、降低钢渣的农业应用成本。(7)在环境工程方面的应用钢渣再粉碎后具有较大的比表面积，并含有与盐酸亲和力较强的Ca和Fe,对废水中的酸有吸附和化学沉淀作用。郑礼胜等34进行了用钢渣处理含As废水 的研究，使As的去除率达98%以上。王士龙等人35进行了用钢渣处理含锌 Ni 废水的研究，使Ni去除率在99 %以上，处理效果非常理想。钢渣还可用于处理 含磷、含铭废水及含其他重金属废水。钢渣基于其各种特性和与其他各产业的联系， 其利用价值在很多领域都得以 体现，除了上述提及的常见的利用方式以外，钢渣还在陶瓷等其他材料制品、 吸附剂等的制造上发挥作用。虽然目前国内的钢渣再资源化依然处于起步阶段，但相信随着

19、生产水平的不断提高，以及国民对资源利用的关注，我国的钢渣处理也 会更进一步，达到世界先进水平，使得钢渣不再是钢铁生产的废弃物， 而成为可 以利用的有价值的副产品。实现“变废为宝”。矿渣微晶玻璃自上世纪60年代问世以来，在许多国家得到了迅速发展，形 成了规模化生产。程金树等36研究了以还原性钢渣为主要原料，添加其他辅助 材料，利用表面成核析品的烧结法研制出了色泽美观、花纹清晰的微晶玻璃花岗岩。张元志37利用钢渣、粉煤灰研制微晶玻璃，利用率达到75 %，性能良好。2.国内外钢渣利用状况科技的飞速发展带来的是世界各国严重的资源不足和能源缺乏。随着工业化的快速增长，全球可利用的土地面临巨大压力，不仅对

20、住房和工业的使用如此， 同时工业和采矿工艺产生的大量废弃物需要足够的土地来堆积掩埋。废弃物的问题已经达到一个阶段，其存放所占用的土地以远远超过其工业生产所用。然而， 这些废弃物也是空气、水等污染的主要来源38。表2-6为各主要产钢国家的钢渣利用情况38。目前的钢铁生产中，每生产1 t粗钢都会排放约130 kg的钢渣、40 kg含铁 粉渣及其它废料。全世界每年排放钢渣量约 1 1.5亿t。国际上很多国家在钢渣 处理上起步很早，有的通过制定相关的法律来严格对钢渣的处理进行监督和管理， 取得了很大的成果。联合国（CEE）组织对美、日、俄、德、法等 20多个国家的钢渣利用情况 作了调查。统计表明，这2

21、0多个国家的钢渣50 %左右用于道路工程，其中德国、 日本和美国将钢渣用于烧结、炼铁、化铁炉及水泥生产的比例分别为 31 %、25 % 及 50 %38 o表1-6主要产钢国家钢渣利用情况单位：万国家冶炼熔剂 利用量建筑材料 利用量农肥利用量其他利用量总利用量总利用率/%美国1000 (45)694 (31.3)77.1 (3.5)1771.179.8原四德160.2 (26.7)156.4 (26.1)125.2 (20.9)79.8 (13.4)52287.1法国223.59100)223.5100.0原苏联110 (4.60)850 (35.1)56 (2.3)水泥原料92 (6.2)1

22、01642.0日本2380 (19)139 (9.4)32 (2.2)填海933 (63.2)1476100.0中国295.4438.7日本钢渣处理与利用得到政府和地方政府及学术的技术援助，从而谓的综合利用取得积极的进展。其在1985年，转炉炼钢渣利用率在81 %，主要用于填海 和土建工程，其中20 %在钢铁厂内循环使用。日本许多钢厂都是用蒸汽陈化方 式处理钢渣。处理后的钢渣作上层路基材料，这种材料的配比为75 %转炉炼钢渣、20 %高炉缓冷渣、5 %高炉水渣39。1992年住友金属公司高炉、烧结生产利 用钢渣量达其公司钢渣产量的 21 %。Kardemir公司将转炉炼钢渣用于高炉添加 料、转

23、炉添加料以及烧结料使用，得到了很女？的效果40-41。经过日本钢铁联盟法 资源化委员会的努力，至1996年底，日本的钢渣有效利用率己达 95 %38。近些 年日本更是将钢渣再资源化利用作为重点，如表2-7所列。由于高碱度钢渣中含有大量和水泥相类似的 C3S、C2s及铁铝酸盐等活性矿 物，具有水硬胶凝性，把它与一定量的高炉水渣、烧石膏、煨水泥熟料及少量激 发剂配合球磨，可生产钢渣矿渣水泥42-43。止匕外，目前日本在钢渣热熔剂中添加了 一种添加剂，基本上解决了钢渣膨胀问题。经过处理的钢渣作为筑路材料、水泥原料、混凝土骨料等建筑材料和符合 JIS (日本工业规范)标准的各种工业产品。具研究使用钢渣

24、生产铁酸盐水泥， 主要性能和硅酸盐水泥一样44。在欧洲，每年约产生1200万吨钢渣，在过去30年的调查中发现，有65 % 的钢渣在不同领域得到了利用，但仍有 35 %未得到处理45。德国、芬兰等国在 钢渣的综合利用及工艺技术、设备开发上取得了可喜的成果。 据报道，德国钢渣 利用率达95 %以上，德国的钢渣开发部门认为，钢渣作为铺路材料有很好的工 程特性，承载力大、坚固性好、耐冰冻体积稳定性强、耐磨性好、耐浪花拍打和 潮流的冲击，尤其是混合炉渣（钢渣、高炉渣和高炉水渣）铺路，具承载力比普 通材料铺路更高，这样，沥青层的厚度也可以减少 2 cm巩降低造价。1998年浦项钢铁公司年产钢渣量为150万

25、t,其中25 %厂内循环利用，37 % 填埋，38 %外售。浦项钢渣分为转炉炼钢渣、脱硫渣和钢包渣。三类钢渣经过 破碎和磁性分离后，分成磁性渣和非磁性渣，非磁性渣含有许多钙和硅，可代替 生产烧结矿用的石灰石和蛇纹石，使烧结床透气性改善。止匕外，美国钢渣有效利用率超过98 %，其中烧结和高炉再利用率超过56 %, 筑路用量达38 %;瑞典利用向熔融钢渣中加入碳、硅和铝质材料，达到回收金 属的目的，并将钢渣用于水泥生产；加拿大多法斯科公司把处理过的钢渣用于道 路建设，其中建筑材料利用量达 35.1 % 38 o我国对钢渣的利用起步较晚，20世纪后期对钢渣的综合利用研究的积极性 大才提高，但技术发展

26、不够平衡，较国外发达国家还有不小差距。2000年我国粗钢产量为1.26亿吨，2008年已达到5.4亿吨，而炼钢生产中， 每生产1吨钢要排出约0.12 t钢渣46,这就意味着我国将有大量的钢渣亟待解决。 目前国内积存钢渣已有上亿吨以上，且每年仍以数百万吨的排渣量递增，据统计， 目前我国钢铁渣的综合利用率仅为 50 %,而我国钢渣的综合利用率仅为 10 %, 其主要原因是钢渣的处理工艺和设备落后， 致使钢渣的体积稳定性不良，达不到 应用领域的要求，钢渣质硬、块大、不易破碎，目前钢渣综合利用率低，利用较 难。如果堆放这些废渣将造成环境污染，而且因新建或扩建渣场需要大量征地和 投资，给社会和企业均带来

27、很大负担470作为钢铁生产过程及其资源综合利用中需要处理的一种重要的大量固体废 弃物，钢渣的最佳出路就是在钢铁生产环节中循环利用,将钢渣用做烧结配料生产技术是国家“十五”冶金环保重点推广及开发技术，钢渣的综合利用是钢铁企 业的重要课题，而综合回收钢渣中的金属以及合理利用剩余尾渣是钢渣综合利用 的关键点48。为此国家制定了很多相关的政策，鼓励钢铁企业积极对钢渣进行再资源化的 研究。表1-72004年度日本转炉炼钢渣利用率统计表序号用途用量（万吨）百分比/%1再利用197.319.83%2路基材料223.922.51%3沥青混凝土1.40.14%4其他6.50.65%合计231.823.30%5地

28、基改良材料34.33.45%6海湾、海域87.68.81%7土木、陆上347.934.97%合计435.543.78%8水泥用25.72.58%9混凝土用1.50.15%10肥料、土壤改良8.50.86%11建筑用0.20.02%12加工用原料41.54.17%13填海造地等13.71.38%14其他利用4.70.47%合计994.8100.00%国家“十一五”发展规划明确指出，要把节约资源作为国策，大力大战循环 经济，保护生态环境，开发资源综合利用，减少废物排放，实现经济、环境和社 会效益相统一。建设资源节约型和环境友好型社会。对工业固体废物处理利用， 国家下达了明确指标、鼓励政策、排放收费

29、政策、技术政策等。 2005年国务院 下达了国发200522号关于加快循环经济的若干意见和2006国家发改办环资2006538号文关于资源综合利用加快循环经济的若干意见和2006国家发改委以发改办环资2006538号文关于资源综合利用专项规划意见通知中均指出： 2010年工业固体废弃物综合利用率达到 60 %以上，冶炼渣达到86 %以上49-51; 在2008年11月，为了应对金融危机，国家推出扩大内需促进经济增长的10项措施中，也明确提到要振兴钢铁行业，钢渣再资源化作为钢铁行业的重点之一，必将成为关注的焦点。随着我国科技水平的不断进步，以及国民对资源再利用的重视，我国目前的 钢渣利用已经取得

30、了长足的进步。目前在我国，钢渣的主要回收利用包括回收渣 中废钢、做高炉返回料烧结、生产水泥、做建筑回填料、做农业肥料、甚至做废 水处理剂等。以宝钢、鞍钢、首钢、武钢等国内很多钢铁企业，将钢渣资源再利 用作为重要项目进行研究实施，为我国钢渣的再资源化利用做出了巨大贡献， 并 为今后的继续发展打下基础。宝钢从日本引进浅盘法（ISC）技术，用于钢渣处理。宝钢从工艺、体制及 制度上确保钢渣的源头管理和分类管理，为钢渣的综合利用创造良好的前提条件。 目前宝钢的钢渣不但可作为高炉、转炉的原料，同时用于道路工程、建材原料、 钢渣肥料及填坑造地等。宝钢在1996年开始将钢渣用于烧结，经过精确计算、反复实验，目

31、前烧结 矿中使用量稳定在15万t/a的高水平；通过适当的工艺，合理地将钢渣返回转炉 利用，可以有效地促进转炉冶炼过程的前期化渣，降低副原料的消耗，达到降本 增效的目的，而且，钢渣的返回利用不会对钢水质量发生负面影响38 o鞍钢于1986年从德国KHD和EF公司引进了 1套年处理能力为240万t的 钢渣生产线。处理工艺流程如图 2-1所示。矿渣公司又于2006年8月新建了一条粒钢深加工工艺生产线，将从钢渣磁 选出的粒钢经球磨机湿磨、筛分分级、磁滑轮分选处理选出品位大于90 %、粒径1.5100 mm的精块铁，作为废钢原料用于转炉生产。对湿磨后、筛分分级出 的渣浆，再用螺旋分级机重选、水选出铁品位

32、为 55 %、粒径小于1.5 mm的精铁 粉，精铁粉用于烧结。止匕外，鞍钢将低磷钢渣作为高炉、化铁炉熔剂，利用其中的粒钢和氧化铁成 分，同时还可以改善高炉渣的流动性； 同时也可将其返回转炉使用，替代氧化钙 和部分萤石，也取得了较好的效果；鞍钢与冀东等水泥厂合作生产钢渣水泥；鞍钢与汤岗子高新农业区达成的利用钢渣的协议520图1-1鞍钢钢渣处理流程除了上述的大型钢铁企业外，我国的其他一些钢铁企业同样也逐渐意识到了 钢渣再资源化的重要性，也纷纷投入到了钢渣再资源化的行列中， 内蒙古包头钢 铁公司从钢渣中回收花铁、钢渣返烧丁料、钢渣筑路，生产钢渣水泥、回收废钢 铁和耐火材料、做建筑材料、做土壤磷素补充

33、剂；天津市提出天津市钢渣处理和 综合利用规划，并落实到企业。重点放在冶炼熔剂、筑路材料和工程回填、生产 水泥和水泥掺合料。在此基础上进一步提出高进排渣方式的规划， 力图实现变渣 场为钢渣加工厂的蓝图38。我国目前对钢渣的综合利用发展很快，工艺水平在不断接近世界先进等级， 钢渣的综合利用率较以前也有了提高，但与世界先进水平还存在着不小的差距， 仍然有待提高。这是主要由于我国钢铁企业的技术及管理制度， 经济政策等诸多 方面原因造成。因此我国要尽快解决此问题，首先从根本上减少排渣量，从源头 减少堆积；其次开发先进的处理技术，企业之间相互帮助；再次，加强管理的力 度，坚决落实制定政策；最后，借助政府支

34、持和法律的约束。完成钢渣的再资源化利用，不仅减少钢渣堆积，释放大量土地，缓解环境污 染问题，同时也带来一定得经济效益，实现环境和经济的协调发展。1.2磁选的概况磁选技术概况磁选工艺是借助产生的磁场对有磁性物质进行选别提取的一种轻污染或无 污染的工艺。当不同磁性的物料通过磁选机的磁场时， 必然要受到磁力和机械力 的作用。由于磁性较强的物料与此相较弱的物料所受磁力不同，便产生不同的运 动轨迹，从而把物料按其磁性不同分为两种或是多种单独的分选产品。磁选可以分离磁性与非磁性的混合物料，还可以分选不同磁性的物料。目前的磁选技术可 用于黑色金属矿石选矿、钢渣的选别分离提取，还可以用来排出磁性杂质。目前比较

35、成熟的磁选设备仍然主要用于选矿， 尤其是对于贫矿的选别，将贫 矿破碎后成为粉状，实现较好的解离，不但实现贫矿充分的利用，同时可调节高 炉入炉料的品位，缓解资源紧缺的状况。止匕外，磁选目前也被用于对钢渣中金属 的选别等。磁选技术由于其具有的独特特点，其发展愈来愈引起世界研究人员的关注。 发展磁选技术，特别是发展节能、降耗、环保的高效磁选设备，对国民经济建设 有着十分重要的意义。从磁性材料、磁场强度、磁选配套设备等各个方面均是研 究的热点，随着环境保护口号的不断提出，以及资源综合利用的迫在眉睫，磁选 在未来必将发挥其更加重要的作用65-68。随着钢渣再资源化的提出，磁选同样被用于钢渣有价元素的分离

36、，尤其是在 用于提取渣中的铁元素具有重要意义。相信随着我国对磁选的不断研究，以及对 钢渣再资源化的重视，不久的未来将实现磁选在钢渣再资源化中的重大突破。磁选设备及应用概况目前的磁选按照类型可以分为湿法磁选和干法磁选，按磁性可分为强磁选和 弱磁选。（1）湿法弱磁磁选机目前常用的湿式弱磁场磁选机是筒式磁选机。 随着铁氧体永磁铁的出现，永 磁磁选机几乎完全代替了电磁鼓式筒式磁选机。这种磁选机主要用于回收重介质选矿中所用的介质（如磁铁矿和硅铁）和富集强磁性矿物（如磁铁矿）。永磁筒式磁选机的磁铁有两种设计69:径向配置和轴向配置（如图2-6所示）在径向配置中，永磁铁的极性在鼓的宽度方向交替变化，在轴向配

37、置中，永磁铁的极性沿着鼓的圆周交替变化。径向配置一般用于提高强磁性物料回收率的情况下。相反地，轴向配置用于提高磁性产品质量的情况下。 磁铁极性的变化使 得颗粒在磁铁表面翻滚，从而将夹带的非磁性颗粒从磁性产品中释放出来， 提高 磁性精矿的品位。L径向配置；永横卷的磁性在静的宽度方向交替变化T而沿鼓的圆周方向极性邛同;2.轴向配置：永磁铁的图性在薮的阈周方向交替变化.而沿段的宽度方向展性相同;图1-2鼓式磁选机的刺激装置目前筒式磁选机正在向着大筒径发展，1978年马鞍山矿山研究院与一些相 关单位共同研制的小105陈列永磁筒式磁选机，为其后期的生产提供了有力的支 持。在国外，美国埃利兹公司制造的永磁

38、筒式磁选机，具设备规格大，处理能力（2）湿法强磁磁选机湿法强磁选主要用于分选铁矿石、钮矿石等，国内外出现的湿法强磁选设备, 可分为辗式和环式。前者适用于粗粒（150mm）,后者适用于细粒（10mm）70目前有多种辗式感应强磁选机，感应辗式磁选机由电磁系、槽体、供水系统、 给矿器、传动装置和支架组成。磁系磁导体为矩形铁芯，其上套激磁线圈，极掌由缝隙，排出非磁性矿粒。我国的如CS-1型电磁感应辗式强磁选机（小375*1452 , 分选粒度150mm,工作间隙1428mm。磁场强度1.01.86T,处理量10t/h,如 图2-7所示1 一辗子；2一座板（磁极头）；3铁芯；4 一给矿箱；5 水管；6电

39、动 机:7 一线圈；8 一机架；9 一减速箱；10风机；n 给料辗：12 一精矿箱；13 一尾矿箱；14 一球形阀图1-3 CS-1型电磁感应辐式强磁选机环式磁选机在国外以琼斯型为代表。我国研制环式磁选始于20世纪70年代, 包括立式和平式等类型。经过长期的实践，目前以长沙矿冶研究院研制的仿琼斯 型、江西有色金属研究院研制的链状磁路 SQC型和广州有色金属研究院研制的 双立型为代表。湿法磁选目前在选矿及法处理上被广泛应用， 具工业发展也取得了喜人的成 果，随着技术的不断提高，湿法还会继续发挥其重要的作用。（3）干法弱磁磁选机干式弱磁场磁选机的主要用途是除去铁屑和强磁性杂质，或富集强磁性有用 组

40、分。该设备有电磁和永磁两种磁系， 现在应用最多的是永磁式的。 对强磁性铁 矿石用永磁大块矿石干式磁选机进行预选， 在国内的磁选厂得到了全面推广应用。 目前我国矿山常用干式弱磁场磁选机对强磁性矿物进行预选。在粗碎、中碎、细碎和入磨前采用块矿干式弱磁选能将混入矿石中的废石抛出80%以上，增加了磨CTDG1210矿处理能力，提高了入磨矿石品位，降低了能耗41o目前第二代钺铁硼磁系的干式磁选机己基本取代了第一代产品 型干式磁选机。CTDG型大块磁选机对各种类型磁铁矿石都具有很强的工艺适应 性，是一种理想的预选设备。如图2-8所示为CTDG1220N型永磁大块干式磁选机的结构。CTDG1220N型永磁大

41、块干式磁选机是在 CTDG型系列永磁大块干式磁选机的基础上根据鞍 钢弓长岭矿业公司选矿厂的需要特别设计制造的。具磁场分布如2-9所示。1 一传动系统；2一运输皮带：3磁滚筒；4 一磁系调整装置；5一分矿装置;6 一机架图1-4 CTDG1220N型永磁大块干式磁选机礴场特性图1-5 CTDG1220N型磁选机磁场特性（4）干式强磁磁选机干式强磁场磁选机主要用于对粗颗粒矿物的分选。对于弱磁性铁矿石干式预 选，近年来用干式强磁场磁选机代替重选设备， 使预选指标得到了明显改善，如 梅山铁矿选矿厂对202mm粒级物料用天源公司研制的 YCG-350mm 1000 mm 粗粒永磁辗式强磁选机代替粗粒跳汰

42、机， 使尾矿品位由25%降到10 %12 %,粗 精矿作业产率在70 %以上，年经济效益在1000万元以上。与美国INPROSYS 公司300 mnX 1000 mm双辗强磁选机相比，精矿品位提高2.9个百分点，尾矿品 位降低1.02个百分点，金属回收率提高2.85个百分点72。（5）高梯度磁选机高梯度磁选机整个工作体积的磁化场是均匀磁场，这意味着不管磁选机的处 理能力大小，在工作体积中任何一个颗粒与同在任何其他位置的颗粒所受到的力 是同等的；磁化场均匀的通过工作体积，介质被均匀的磁化，在磁化空间的任何 位置，梯度的数量级是相同的，但和一般磁选机相比，磁场梯度大大提高，通常 可达107Gs/c

43、m,提高了 10100倍，这样为磁性颗粒提供了强大的磁力来克服流 体阻力和重力，使细粒弱磁性颗粒可以得到有效的回收（回收粒级下限可达lum）； 高梯度磁选机主要用于：（1）纯度要求高的玻璃或陶瓷工业产品提纯，如高岭土、 砂石、霞石正长岩等；（2）用于热力或火力发电站的粉状硫化煤的提纯：（3）工 业水（选矿和冶金）、城市水、以及磁场力、热力和核电站冷却水的净化，每平 方米罐表面的处理流量大约为 500m/h; （4）拣选化工合成过程和动力工程或热 电站给人的蒸汽流体中的颗粒；（5）铁、钥、鸨、钦和稀土超细粒矿物的选别， 或金属渣的分选回收再利用；（6）环境或再循环中不同工业流体的净化 （表面处

44、理工业、水冶和石油工业）；（7）废催化剂的处理；（8）用于食品生物化学及生 物学（等离子生产）领域71。磁选技术的出现改善了品位较低的铁矿石难以入炉的情况，使得诸如我国一样，贫铁矿石储量较高的国家得意大力发展贫矿的使用，使得资源得到了充分的利用。随着科技的不断发展进步，磁选技术已不再单纯的适用于选矿行业，磁选同样用于净化、固体废弃物和废弃的处理、医学研究等各方面，尤其是随着我国 资源综合利用的提出，磁选在钢渣再资源化上也发挥了其重要的作用。通过对钢湾的磁选实现富铁物质的分离，同时使得剩余钢渣更好的用于其他方向的利用。钢渣在水泥中的应用钢渣水泥概况由于钢渣的化学成分具有多样性，且其矿相组成同样有

45、很多种，橄榄石、镁 硅钙石、硅酸三钙、硅酸二钙和f-CaO等是钢渣中常见的物质。这些成分与波特 兰水泥构成很接近。硅酸三钙、硅酸二钙具有水硬胶凝性，把它与一定量的高炉 水渣、烧石膏、煨烧水泥熟料及少量激发剂配合球磨，既可以生产钢渣矿渣水泥。传统的处理钢渣方法将其处理后代替波特兰水泥，但这会导致其早期强度较 低，且放置时间长，加入激发剂可以加速其结构破碎和水化作用。钢渣水泥其硬度一般较低，与纯水泥相比其强度下降更快，水泥中掺入1530%的钢渣可以到达42.5号EN197-1的标准，掺入45%的钢渣可以达到32.5号EN197-1的水泥 标准；钢渣水泥较纯水泥需要更少的水，且钢渣的假如可以提高其泥

46、浆可用性； 此外，加入钢渣的水泥会降低水化速度，主要由于渣中晶格结构的C2s所致73。一种特殊的钢渣水泥，主要包括钢渣、高炉渣和波特兰水泥，已经在中国市 场上销售超过20年，同时其使用了大约40 %的钢铁渣。这种水泥具有能量消耗 低、耐磨程度高、水化反应热低和后期强度高的优点，但与波特兰水泥相比，其 凝结时间长，且早期强度较低。基于其特殊的性能，钢渣水泥可以应用在生产建 筑用材方面，尤其适合大面积的混凝土和路面建设 74。我国己拥有50多个钢渣水泥生产厂。钢渣水泥生产己超过50万吨。本溪、安阳、邯郸等地建成10万吨级的钢渣水泥厂。目前，我国钢渣水泥的生产能力 已达100万吨以上。各钢渣水泥厂的

47、工艺设备逐渐完善，产品质量稳定，管理和技术水平有相当大的提高。钢渣水泥的品种增多。钢渣矿渣水泥经实践应用证明， 在很大程度上推动了钢渣水泥生产。目前的钢渣水泥品种有：无熟料钢渣矿渣水泥、少熟料钢渣矿渣水泥、钢渣 沸石水泥，钢渣矿渣硅酸盐水泥、钢渣矿渣高温型石膏白水泥和钢渣硅酸盐水泥 等。钢渣水泥具有的性能包括：(1)后期强度高。因钢渣水泥的主要矿物相为硅酸三钙，水化硬化比较缓 慢，因此，钢渣水泥的强度，随龄期逐渐增长，没有倒缩现象。普通水泥5年半的强度发展规律为150 %，而钢渣水泥其一年半的强度增长率达到 150 %160队(2)钢渣水泥具有微膨胀性。钢渣水泥因含有铁酸钙、硫铝酸钙、硫铁酸 钙等成分，使其具有一定的微膨胀性，特