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【综述】国内钢渣利用概况

2016年05月13日 12:00点击数量:1026次


    钢渣是冶金工业中产生的废渣,其产生率为粗钢产量的8%~15%2012年全世界排钢渣量约1.8亿t?中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增,因此,钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视?国家“十一五”发展规划中指出,钢渣的综合利用率应达86%以上,基本实现“零排放”?然而,中国目前综合利用的现状与该规划相差甚远,尤其是素有“劣质水泥熟料”之称的转炉钢渣的利用率仅为10%~20%?国内钢铁企业产生的钢渣不能及时处理,致使大量钢渣占用土地,污染环境?然而钢渣并非不可用固体废弃物,其中含有大量的渣钢、氧化钙、铁以及氧化镁等可利用组分?

    1  钢渣用于冶金原料

    1)回收废钢铁

    钢渣中含有较大数量的铁,平均质量分数约为25%,其中金属铁约占10%?磁选后,可回收各粒级的废钢,其中大部分含铁品位高的钢渣作为炼钢、炼铁原料?

    2)钢渣用作烧结材料

    由于转炉钢渣中含40%~50%CaO,用其代替部分石灰石作烧结配料,不仅可回收利用钢渣中残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰、稀有元素(VNb)等,而且可使转鼓指数和结块率提高并有利于烧结造球及提高烧结速度?钢渣中FeFeO在氧化反应过程中产生的热量可降低烧结矿燃料消耗?

    3)钢渣用作高炉熔剂

转炉钢渣中含有40%~50%CaO6%~10%MgO,将其回收作为高炉助溶剂可代替石灰石、白云石,从而节省矿石资源?另外,由于石灰石(CaCO3)、白云石[CaMg(CO3)2]分解为CaOMgO的过程需耗能,而钢渣中的CaMg等均以氧化物形式存在,从而节省大量热能?

    4)钢渣用作炼钢返回渣料

钢渣返回转炉冶炼可降低原料消耗,减少总渣量?对于冶炼本身还可促进化渣,缩短冶炼时间?

    2  钢渣用于道路工程

    1)钢渣生产水泥及混凝土掺合料

    钢渣中含有具有水硬胶凝性的硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)及铁铝酸盐等活性矿物,符合水泥特性?因此可以用作生产无熟料水泥、少熟料水泥的原料以及水泥掺合料?

    钢渣水泥具有耐磨、抗折强度高、耐腐蚀、抗冻等优良特性?

    2)钢渣代替碎石和细骨料

    钢渣碎石具有强度高、表面粗糙、耐磨和耐久性好、容重大、稳定性好、与沥青结合牢固等优点,相对于普通碎石还具有耐低温开裂的特性,因而可广泛用于道路工程回填?钢渣作为铁路道渣,具有不干扰铁路系统电讯工作、导电性好等特点?由于钢渣具有良好的渗水和排水性,其中的胶凝成分可使其板结成大块?钢渣同样适于沼泽、海滩筑路造地?

    3  新型建筑材料工程应用

    1)新型混凝土

    通过磨细加工,使工业废渣的活性提高并作为一种混凝土用掺合料进入混凝土的第6组分——矿物细掺料?细磨加工不仅使渣粉颗粒减小,增大其比表面积,使渣粉中的f-CaO进一步水化以提高渣粉稳定性,还伴随着钢渣晶格结构及表面物化性能变化,使粉磨能量转化为渣粉的内能和表面能,提升钢渣胶凝性?利用钢渣微粉与高炉矿粉相互间的激发性,加以适当的激发剂可配制出高性能的混凝土胶凝材料?同时,根据不同的使用要求,还可配制出道路混凝土(抗拉强度高,耐磨、抗折、抗渗性好)、海工混凝土(良好的渗水、排水性,海洋生物附着率高)等系列产品?

    2)碳化钢渣制建筑材料

造成钢渣稳定性不好的主要因素是游离氧化钙和游离氧化镁,它们都可以和CO2进行反应,且钢渣在富CO2环境下,会在短时间内迅速硬化?利用这种性质,可利用钢渣制成钢渣砖,再次用到不同的建筑中,其重要意义在于碳化养护材料的物理化学性能得到了重大改进?与此同时,有效控制了CO2的排放,改善温室效应?

    4  钢渣制微晶玻璃花岗岩、微晶玻璃

    矿渣微晶玻璃自20世纪60年代研发出来以后,在许多国家形成了规模化生产?程金树等以还原性钢渣为主要原料研制出了外形美观的微晶玻璃花岗岩?陈惠君等以粉煤灰和钢渣为主要原料,研制出以钙、铁灰石为主晶相的微晶玻璃?

    5  钢渣在环境工程方面的应用

    钢渣较高的碱性和较大的比表面积可用于处理废水?

    研究表明,钢渣具有化学沉淀和吸附作用?在钢渣处理含铬废水研究中,铬的去除率达到99%?钢渣处理含锌废水的研究中,锌的去除率达98%以上,处理后的废水达到GB897888污水综合排放标准?钢渣处理含汞废水的研究中,汞的去除率达到90.6%?其研究结果为解决海洋汞污染提供了一种有效途径?

    钢渣还可用于处理含磷废水及含其他重金属废水?

    6  钢渣在农业上的应用

    钢渣作为碱性渣可以用于酸性土壤中,其中的CaOMgO可改良土壤土质?含磷高的钢渣也可用于缺磷碱性土壤中并增强农作物的抗病虫害能力?硅是水稻生长需求量最大的元素,SiO2含量高于15%的钢渣可作硅肥?

    7  其他用途

    钢渣还可生产免烧砖、铸造砂、水泥膨胀剂、制流态砂硬化剂等?也可采用钢渣经破碎选铁后产生的尾渣来替代石灰石和石灰作为二氧化硫吸收剂,脱硫后的副产物可以根据当地情况用于盐碱地改造或者作为水泥添加剂,因地制宜,可形成完整的钢渣循环利用产业链。