钢渣处理技术

钢渣的综合利用固体废物污染控制工程环本二班杨东霖34邹志宇38黄保磊29安全与环境工程学院InstituteofSafetyandEnvironmentalEngineering一、钢铁固体废弃物基本情况二、固体废弃物的利用现状三、钢渣的特性四、钢渣的主要加工处理工艺五、钢渣加工处理存在的问题六、钢渣的深加工七、钢渣在水泥中的应用八、制约钢渣在水泥中利用的关键目录

钢铁生产过程中产生的固体废弃物主要有：高炉渣、钢渣、含铁尘泥（含氧化铁皮、除尘灰、高炉瓦斯灰等）、粉煤灰、石膏、废耐火材料一、钢铁固体废弃物的基本情况固体副产品的利用现状烧结除尘水渣、干渣瓦斯泥转炉渣OG泥电炉除尘电炉渣粉煤灰氧化铁皮LT压块筑路、保温剂水泥、陶瓷矿渣棉、铺路烧结返回烧结返回转炉造渣水泥烧结、三脱、磁性材料烧结、脱硅粒铁回收、返回、建材烧结高炉转炉电炉电厂冷热轧废耐材再利用固废已从初期的存放处置、简易分选利用和出售逐步发展到现在的采用新技术处理、返回生产系统和高附加值利用，综合处置利用率已达到98%以上，返生产利用率达到22%以上。下面我们主要讲一下与我们有关的高炉渣与钢渣的相关情况，以免在工作中对两者进行混淆！二、固体废弃物的利用现状

钢渣是转炉、电炉在炼钢过程中产生的固体废渣，产生量约为每吨钢100～150kg，约占工业固体废弃物总量的24％。什么是钢渣？钢渣的来源

钢渣是炼钢过程排出的熔渣，主要是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石灰石、白云石、铁矿石、硅石、萤石等造渣材料，是炼钢过程中的必然副产物。

1、钢铁料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物；2、冶炼过程中加入的造渣材料；3、冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐火材料；4、固体料带入的泥沙。成渣目的1、去除钢中的有害元素P、S；2、炼钢熔渣覆盖在钢液表面，保护钢液不过度氧化、不吸收有害气体、保温、减少有益元素烧损；3、吸收上浮的夹杂物及反应产物；4、保证碳氧反应顺利进行；5、可以减少炉衬蚀损。返烧结工序用作原料使用返高炉作溶剂使用返转炉作原料使用返炼钢作冶金用渣罐－格栅（1）钢渣内部利用转炉钢渣用于道路工程转炉钢渣用于生产建材钢渣用于地基回填和软土地基加固钢渣用于生产钢渣肥料和土壤改良剂钢渣在海洋工程的应用钢渣在污水处理上的应用钢渣在人工湿地水处理系统中的应用（2）钢渣外部利用渣的外观形态随着成分和冷却条件的不同而不同。碱性低的钢渣气孔多，重量呈黑色光泽；碱性高的钢渣呈灰黑色，结构较密实，在高温熔融状态下，进行热焖后的钢渣成粉粒状，自然冷却的钢渣成块状或粒状。三、钢渣的特性成分介绍钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。有的地区因矿石含钛和钒，钢渣中也稍含有这些成分。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同，有较大的差异。钢渣在温度1500～1700℃下形成，高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状，一般为深灰、深褐色。有时因所含游离钙、镁氧化物与水或湿气反应转化为氢氧化物，致使渣块体积膨胀而碎裂；有时因所含大量硅酸二钙在冷却过程中(约为675℃时)由β型转变为γ型而碎裂。如以适量水处理液体钢渣，能淬冷成粒。主要有：硅酸二钙、硅酸三钙、铁铝酸四钙，接近普通硅酸盐水泥熟料，具有水硬性的基础条件。由于钢渣的生成温度过高，并溶入了较多的FeO、MgO等杂质结晶较完善，使得这些矿物与水泥中的相同矿物相比活性要低的多。钢渣中含有大量不稳定的游离MgO和f-Ca0、FeO，而且f-CaO形成温度较高、结晶较好，因而活性较低。此外，钢渣质地坚硬难破碎，化学成分波动大、富镁铁等特点限制了钢渣应用。（一）钢渣主要矿物组成TFe含量30～34%；SiO2含量14～16%；CaO含量42～44%；MgO含量6～7%（二）钢渣粉的化学成份钢渣粉的容重：1.6t/m3钢渣粉硬度：f=9~10所供钢渣粉粒度：0~12mm（三）钢渣粉的物理机械性质钢渣中的活性组分是其所含的C3S、C2S、C3A及铁铝酸盐等矿物。作为一种具有潜在活性的胶结材料，高碱度钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料相似的硅酸二钙和硅酸三钙，两者含量在50％以上，同样都具有发生如下水化反应的能力：2(3CaO·Si02)+6H2O→3Ca(0H)2+3CaO·2Si02·3H20(水化硅酸钙)(1)2(2Ca0·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(0H)2(2)3CaO·A12O3+6H2O→3CaO·A1203·6H20(水化铝酸三钙)(3)（四）钢渣的活性钢渣的生成温度为1560℃以上，而硅酸盐水泥熟料的生成温度在1460℃左右。由于这些矿物在过高温度下溶入较多的FeO、MgO等杂质结晶较完好，使得这些矿物与水泥中的相同矿物相比活性要低的多。钢渣中含有大量不稳定的游离MgO和f-CaO、FeO，而且由于f-CaO形成温度较高、结晶较好，因而活性较低。四、钢渣的主要加工处理工艺钢渣热焖是近年发展起来的一种新型的钢渣处理技术。热焖钢渣处理基本工艺：将炼钢炉前送出的红渣直接倒入渣罐，降温后（钢渣内部不夹液态渣）后倾入焖渣罐，盖上罐盖并配以用适当的喷水工艺。由于钢渣含有一定的余热，大块钢渣在热焖罐内就会龟裂粉化自解，钢和渣自动分离。采用该技术，钢渣粒化效果可获得60%～80％的小于20mm粒状钢渣。由于采用循环水（配有冷却及沉降池）基本解决了钢渣厂污水外排的难题。热焖后的钢渣含有8%～11%的水份，这根本解决了钢渣在磁选和筛分流水线粉尘污染问题。热焖后钢渣中的f-CaO不超过1%，具有较好的易磨性和稳定性，为钢渣后期综合利用打下基础。（一）钢渣热焖现在，国内各大炼钢厂基本采用了钢渣热焖生产工艺，解决了钢渣安定性不良的问题，并使钢渣运输、生产过程中的再扬尘问题得到解决，为建设一个环保型的钢渣加工基地，和磁选后大量废弃渣的综合利用提供了技术上的保障。

焖渣处理后的钢渣中含有大量废钢，而钢渣的渣-钢还不能完全分离，因此还需要对钢渣进行进一步的破碎、筛分、磁选等处理，以便使渣-钢彻底分离，充分利用废钢，使钢渣变废为宝。（二）钢渣湿式磁选钢渣粉通过湿式粉磨方式，经冲击及研磨实现对钢渣粉中金属铁与渣的分离。分别产出渣精粉及尾渣浆。渣精粉及尾渣浆分别通过螺旋脱水装置，利用机械加重力的过程进行分级脱水，分别得到粗渣精粉和细渣精粉浆；粗尾渣和细尾渣浆。湿式粉磨与磁选技术相结合，实现颗粒钢与渣的有效分离；浓密与沉降技术相结合，实现渣精粉与尾渣的有效分离；生产线用水可实现94%以上循环应用，符合节约资源产业化政策；尾矿实现有组织排放和资源化利用，达到环保要求。经过处理的渣钢及水选颗粒钢品位达95%以上，精粉含铁量大于65%，尾矿含铁量小于16%。大多数钢渣采用热焖工艺，但其中电炉精炼渣仍采用热泼工艺，又必须日产日清，受场地小的限制，在白天生产的钢渣无法打透水并适当分解，使部分钢渣在高温和干燥状态下装车拉运，出现装车困难和扬尘。五、钢渣加工处理存在的问题有些小钢厂仍没有采用密封设施，卸车和处理过程扬尘较重。处理和运输过程扬尘。由于钢渣粉碎不全，存在大块钢渣，造成拉运车辆无法盖上密封盖，运输过程出现扬尘和撒漏。热渣烘烤造成对车辆损坏。

尾渣处理混乱，污染也非常严重：由于钢渣的尾渣中仍有1－3%的金属铁，钢厂周边存在一个普遍现象：钢厂将尾渣外销给周边个体户进行二次选铁，选铁工艺粗放简陋，大量的钢渣，不仅侵占大量土地，而且在堆放过程中易于风化成粉尘，遇水呈碱性，对周围环境造成严重污染。

原有的工艺钢渣中的f-CaO（游离氧化钙）含量在4～8.5%之间波动，而做建筑材料使用的钢渣要求f-CaO含量必须小于3%。热焖后钢渣中的f-CaO不超过1%，具有较好的易磨性和稳定性，为钢渣后期开发利用打下坚实的基础。六、钢渣的深加工（一）国外利用情况钢渣总体利用率相对较高，己接近100%。但在水泥及混凝土方面利用的效率还相当低。钢渣在水泥领域的应用现状：日本的钢渣在水泥生产中的利用率不到6%。德国的钢渣利用率虽高，但基本上全部用作了集料，很少用于水泥。美国在上世纪90年代以前仅1%的水泥生产利用了钢渣。七、钢渣在水泥中的应用（二）国内利用情况我国钢渣回收利用率为50-60%。但是按资源性和有效性评定，我国钢渣实际利用率仅为40%左右,而且仅有10%用于建材领域。只有约3%用于水泥。

钢渣具有与硅酸盐水泥熟料相似的矿物组成，理论上分析应该具有较高的胶凝性，在水泥和混凝土方面具有很大的应用潜力。但钢渣在水泥领域的利用量尚不足总排放量的3％。主要原因如下。八、制约钢渣在水泥中利用的关键钢渣中含有大量不稳定的游离MgO和f-CaO、FeO。游离MgO和f-CaO形成温度较高、结晶较好，因而活性较低，水化很慢，容易造成水泥硬化后期的膨胀。所以钢渣用于生产水泥，必须对其进行预处理，以解决安定性不良问题。（一）钢渣安定性不良

钢渣的矿物虽与硅酸盐水泥熟料相似，但钢渣经历了过高温度的作用，其矿物活性较水泥熟料中的矿物低的多。另外，钢渣在急冷过程中形成了大量的玻璃体，使钢渣在自然条件下无法与水反应。（二）钢渣活性较低

钢渣中含有大量的金属铁，使其难以磨细。为使钢渣具有较好的水化活性，必须将钢渣粉磨至一定细度，使得钢渣的处理成本增加。

（三）钢渣易磨性差水泥中铁含量限制了它的加入量,同时钢渣中氧化镁的含量太高，也限制了钢渣的加入量,氧化镁含量立窑≤5.0%，悬窑≤3.5%，为引入钢渣做铁质校正料,水泥厂已对石灰石中氧化镁的控制指标进行了调整,由原来的2.5%下降到了1.8%（世纪创新石灰石的进厂价格是10元/吨，氧化钙≥48%）。（四）水泥中成分限制了钢渣的加入量多数厂家应用的是非磁性渣粉，水选尾矿