第九章冶金工业废物

第九章冶金工业废物9.1高炉渣

高炉渣BlastFurnaceSlag是高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂(一般是石灰石)中的非挥发组分形成的固体废物。

高炉渣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、熔剂质量以及冶炼工艺有关，通常每炼1t铁可产生0.3-0.9t高炉渣。一、来源高炉炼铁工艺流程

BlastFurnaceSlag

Blastfixed

SlagPot高炉渣主要成分是CaO、MgO、Al2O3和SiO2等组成的硅酸盐和铝酸盐，占90%以上，个别含有TiO2、V2O5等。Al2O3和SiO2来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，CaO和MgO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。碱度(R)表示为：

R=(CaO%+MgO%)/(Al2O3%+SiO2%)CaO、MgO、Al2O3、SiO2分别为各成分的百分含量。

一般，R＞1碱性渣；R＜1酸性渣；R＝1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2.2-2.5t/m3(液态)，2.3-2.6t/m3(固态)。二、组成三、高炉渣的性能

高炉渣的性能依赖于高温熔渣的处理方法。

ａ水渣(急冷法)

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。多数化合物形成玻璃态物质，少数化合物形成稳定的晶体。水渣活性率Mc＝Al2O3/SiO2

Mc>0.25为活性矿渣；Mc<0.25为低活性矿渣。

水淬工艺分为池式水淬和炉前水淬。ｂ重矿渣(慢冷法)

重矿渣也叫块渣，是高炉熔渣自然冷却或淋水冷却形成的致密矿渣。重矿渣中许多化学成分在慢冷过程中变成稳定的晶体，大多数不具备活性，其抗冲击、抗冻性、稳定性良好，耐磨性接近石灰和砂岩，热稳定性较天然碎石差。ｃ膨胀矿渣珠(半急冷法)

膨胀矿渣珠是热熔高炉渣在高压水冲击下，经滚筒快速甩入空气中冷却制成。

膨珠的外观大都呈球形，珠内有微孔，呈现由灰白到黑的颜色，颜色越浅，玻璃体含量越高。膨珠微孔互不贯通，吸水率低。炉前膨珠生产工艺crushingandscreeningaircooledironBlastFurnaceSlag19-75mmcrushingandscreeningexpandedironBlastFurnaceSlag9.5mmwashing,screeningandreductionofdeleteriousparticles

fromnaturalgravel25mmwashingandscreeningnaturalsand9.5mm四、高炉渣的利用a水泥混合材

利用粒化高炉渣作水泥混合材，包括：矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥。b生产矿渣砖

利用高炉水渣和磨细生石灰生产矿渣砖，参考配比(85-90％):(10-15％)。c生产矿渣碎石

重矿渣经过挖掘机采掘，并经破碎和筛分后得到不同粒径矿渣碎石，抗压强度相当于一般的天然岩石，可用于矿渣碎石混凝土、地基工程、道路工程等。d矿渣棉

以矿渣为主要原料，经熔化、高速离心法或喷吹法制成的一种白色丝棉状矿物纤维材料。

具有质轻、保温、隔音、隔热、防震等性能。

此外，高炉渣可用来生产微晶玻璃、白炭黑、铸石、农肥，还可利用高钛矿渣作护炉材料。9.2钢渣炼钢过程排出的废渣称为钢渣Steelscoria。一、钢渣的来源：铁水和废钢中的Si、Mn、P以及少量Fe被氧化后生成的氧化物及硫化物；

被侵蚀剥落的炉衬及补炉材料；

金属炉料带入的杂质，如泥砂等；

为调整钢渣性质而加入的造渣材料，如石灰石、铁矿石等。

钢渣按冶炼方法可分为平炉钢渣(初期渣，后期渣)、转炉钢渣和电炉钢渣(氧化渣、还原渣)。钢渣产量约为粗钢量的15-20％，在冶金工业中仅次于高炉渣，其成分复杂多变，利用困难。BasicSteelMaking二、钢渣的主要化学成分：包括CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO和P2O5，有的含V2O5、TiO2等。

钢渣的碱度：

以Ｒ=CaO/(SiO2+P2O5)的比值表示碱度：

Ｒ=0.78-1.8，低碱度钢渣；

Ｒ=1.8-2.5，中碱度钢渣；

Ｒ>2.5，高碱度钢渣。

碱度大的钢渣活性大，适于做钢渣水泥原料。钢渣的性质：钢渣是由多种矿物组成的固熔体。

(1)密度3.1-3.6g/cm3，比高炉渣密度高。

(2)易磨性钢渣致密，比高炉渣耐磨。

(3)稳定性含f-CaO、MgO的钢渣不稳定，吸水后，f-CaO消解为Ca(OH)2，体积膨胀1-3倍，MgO变成Mg(OH)2，体积膨胀77%。可对含f-CaO高的钢渣采用余热自解的技术处理。三、钢渣预处理工艺：

主要有盘泼、水淬、热泼、风碎、冷弃技术等。不同的预处理工艺，钢渣性质不同。钢渣加工处理过程：

破碎，需按综合利用目的选择破碎机械，主要包括自磨机、球磨机。分选，包括磁选(除去其中的废钢)和筛分。

陈化，是为了使f-CaO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。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机和提升机连接。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(炼铁原料)、建筑材料(钢渣碎石)、农业利用(磷肥)、回填等。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；f-CaO含量高的钢渣消解产生体积膨胀。

(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。crushingandscreeningSteelFurnaceSlag

9.3赤泥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。赤泥redsludge是铝土矿提炼氧化铝后排弃的泥浆。每生产1t氧化铝，约排出1-2t赤泥赤泥的化学组成较为复杂，主要包括CaO(40-50%)、SiO2(约20%)、Al2O3、Fe2O3、TiO2、Na2O，还含有少量稀有金属和放射性元素。

赤泥的矿物组分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。赤泥颗粒直径0.08-0.25mm，真比重2.3-2.7g/cm3，比表面积0.5m2/g。

赤泥排放量大、含水率高、碱性强，属危险固体废物。赤泥呈红色，固液比为1:(3-4)，所含液相称为附液，具有较高的碱性，pH值为10-12。赤泥的综合利用：ａ生产水泥

主要品种有普通硅酸盐水