轉(zhuǎn)爐渣的綜合利用

1、轉(zhuǎn)爐渣的綜合利用摘要：隨著冶金行業(yè)的快速發(fā)展，冶金業(yè)對資源的利用越來越多，鋼鐵冶金渣的排放量也逐年增多。我國對鋼渣的處理和利用處于較落后的狀態(tài)，大量的鋼渣至今沒有得到有效的處置和利用，有些鋼廠已是渣滿為患，影響生產(chǎn)，對環(huán)境造成污染。為了提高鋼渣的合理回收，本文介紹了鋼渣的各種處理技術(shù)，從而實現(xiàn)了資源化綜合利用，并展望了鋼渣綜合利用的未來前景。本文綜合闡述了國內(nèi)外鋼渣綜合處理技術(shù)，鋼渣是煉鋼工業(yè)的副產(chǎn)品。分析了鋼渣的基本物理特性、化學(xué)成份

2、、礦物組成等理化性能。介紹鋼渣在筑路、燒結(jié)礦、水泥、建材、環(huán)境工程和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的綜合利用。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐渣；資源；冶金黑色及有色金屬生產(chǎn)伴隨著大量爐渣的形成，這些爐渣不能被利用只好堆積在廢料場，占據(jù)了龐大的土地面積，嚴(yán)重影響著冶金工廠區(qū)域的生態(tài)環(huán)境。目前，煉鋼渣、粗銅、鎳及其合金的生產(chǎn)廢渣的再處理已成為一個越來越嚴(yán)重的問題。2007年，全世界生產(chǎn)鋼15億t，產(chǎn)生的爐渣不少于2.2億t，主要是氧化轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼渣(30%～45%CaO；15

3、%～20%SiO2；20%～40%FenOm。；3%～10%MgO；3%～5%Al2O3)，其中以金屬珠和碎金屬形式出現(xiàn)的金屬鐵為5%～8%，未被利用的石灰石達(dá)3%～4%。精煉渣中含有55%～60%CaO，15%～18%SiO2，8%Al2O3，不少于1%FeO，10%MgO，一定量的磷。估計全世界每年精煉渣的產(chǎn)生在1500萬t～2500萬t。由于煉鋼渣反應(yīng)形成溫度高堿度高游離氧化鈣含量大并且夾帶金屬鐵粒使得煉鋼渣往往具有硬度大、易磨性

4、差早期活性低、膠凝性差易膨脹、體積穩(wěn)定性差等特點其利用率相對較低應(yīng)用范圍也較窄如2005年我國鋼渣綜合利用率僅為10%[2].根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會產(chǎn)業(yè)政策司發(fā)布的2006年鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)運行情況通報顯示2006年全國粗鋼產(chǎn)量41878萬t煉鋼渣排出量按粗鋼產(chǎn)量的14%計算全年排鋼渣量達(dá)5863萬t堆放占地和處理帶來的環(huán)境問題非常突出因此發(fā)展新技術(shù)以提高煉鋼渣的再循環(huán)利用率是我國冶金工業(yè)清潔、綠色生產(chǎn)的前提.一.轉(zhuǎn)爐渣的產(chǎn)生和來源高爐渣

5、是冶煉生鐵時從高爐中排出的廢物，當(dāng)爐溫達(dá)到1400~1600℃時，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分和助溶劑和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上面的熔渣。高爐渣中主要成分為CaO、SiO2、Al2O3。轉(zhuǎn)爐鋼渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣，主要來源于鐵水與廢鋼中所含元素氧化后形成的氧化物，金屬爐料帶入的雜質(zhì)，加入的造渣劑(如石灰石、螢石、硅石)、氧化劑、脫硫產(chǎn)物和被侵蝕的爐襯材料等。二.鋼渣的化學(xué)特性表1為部分鋼

6、鐵公司轉(zhuǎn)爐鋼渣的基本化學(xué)組成。轉(zhuǎn)爐鋼渣的礦物結(jié)構(gòu)主要取決于化學(xué)組成。當(dāng)爐渣的堿度(CaOSiO2)1.8時主要礦物為CMS(鎂橄欖石)、C3MS2(鎂薔薇輝石)堿度為1.8～2.5時主要礦物為C2S(硅酸二鈣)、C2F(鐵酸二鈣)及RO相(以FeO為主的Fe、Mn、Mg二價金屬氧化物固熔體)堿度為2.5以上時主要礦物為C3S(硅酸三鈣)、C2S、C2F及RO相此外鋼渣中還含有少量的游離氧化鈣。表1部分鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐鋼渣的化學(xué)組成名稱轉(zhuǎn)爐渣

7、的化學(xué)組成%料成本下降3.1元t的效果[13].燒結(jié)中配加鋼渣值得注意的是磷的富集問題.鋼渣用作燒結(jié)熔劑會使燒結(jié)礦含磷量增加而高爐不具備脫磷能力從而加重?zé)掍撁摿棕?fù)擔(dān).按照寶山鋼鐵集團公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)燒結(jié)礦中鋼渣配入量增加10kgt燒結(jié)礦的磷含量將增加約0.0038%而相應(yīng)鐵水中磷含量將增加0.0076%.考慮磷富集問題鋼渣配入燒結(jié)礦的比例目前在我國不超過3%.2用作煉鋼返回料煉鋼渣富含CaO、A12O3的特點使得近年來出現(xiàn)了將鋼渣用作煉鋼

8、返回渣料或助熔劑的技術(shù).如寶山鋼鐵集團公司采用轉(zhuǎn)爐脫磷脫碳雙聯(lián)煉鋼工藝將磷含量較低的脫碳爐鋼渣返回轉(zhuǎn)爐利用有效地促進(jìn)轉(zhuǎn)爐冶煉過程的前期化渣降低副原料的消耗達(dá)到降本增效的目的.崔九霄等人利用精煉廢渣成分與煉鋼過程中所需的助熔劑鋁釩土的成分類似的這一特點將精煉廢渣配加一定的添加劑和含鐵礦粉經(jīng)成型干燥后代替鐵礬土等加入轉(zhuǎn)爐作為煉鋼助熔劑并在鞍鋼一、二煉鋼廠進(jìn)行現(xiàn)場實驗取得了化渣速度快、節(jié)約煉鋼助熔劑和石灰等效果.在煉鋼和精煉過程中鋼液中的磷、

9、硫經(jīng)冶煉過程大量富集在鋼渣和精煉渣中上述將鋼渣和鋼包爐精煉廢渣用作煉鋼造渣劑和助熔劑的方法存在磷、硫富集的問題因此限制了煉鋼渣二次利用的利用率和適用鋼種.3用作電爐噴吹劑這是一種在意大利FerriereNord鋼廠、北方鋼公司和斯蒂發(fā)納鋼公司實施的一項旨在回收鋼水包、中間罐和煉鋼爐爐渣及耐火材料的技術(shù)[17]這項技術(shù)于2002年1月投入使用可連續(xù)處理和回收所產(chǎn)生的鋼包爐渣.該技術(shù)將鋼包爐爐渣冷卻、破碎并運送到噴吹系統(tǒng)噴吹入電爐作為煉鋼造

10、渣劑.用這種技術(shù)可以顯著節(jié)省石灰添加劑的用量(節(jié)省量可達(dá)15%).由于該技術(shù)仍屬一種對煉鋼渣進(jìn)行的簡單物理處理同上述各煉鋼渣循環(huán)利用技術(shù)一樣存在的主要的問題仍是循環(huán)利用過程中爐渣中有害物質(zhì)的循環(huán)累積.1.1.4用作鋼水精煉脫磷劑該法是由日本福山鋼管開發(fā)的技術(shù)是在精煉過程中將仍具有較高磷容量的轉(zhuǎn)爐渣加入精煉爐并配加一定的石灰和硅酸蘇打吹氣強烈攪拌對鋼液進(jìn)行脫磷操作該法的脫磷率可達(dá)50%.轉(zhuǎn)爐冶煉完畢后轉(zhuǎn)爐渣的磷含量較高這種簡單的循環(huán)利用方

11、式引起的有害物質(zhì)循環(huán)累計現(xiàn)象也不能真正解決渣再利用的問題同時為提高脫磷率加入的硅酸蘇打?qū)δ筒挠休^大的侵蝕.五.存在的主要問題以及未來發(fā)展趨勢有關(guān)冶金渣的資源化利用已經(jīng)進(jìn)行了諸多的研究，并且取得了一些成果。但是，尚存在著一些問題。目前，除了一部分作為冶金溶劑使用外，冶金渣基本上還是用于代替部分砂石而使用的，即主要用于水泥生產(chǎn)或作為建筑材料來使用。雖然作為農(nóng)用肥料和土壤改良劑進(jìn)行了一些研究和開發(fā)，但還只是簡單地利用了冶金渣中的一些有效成分，