转炉钢渣环保处理与资源化利用技术综述-yl6809永利官网

    一、转炉钢渣产生和利用概况

转炉钢渣是炼钢转炉生产过程中的副产物，由造渣材料、侵蚀脱落的耐火材料、生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物、这些氧化物与溶剂反应生成的盐类等组成，含有金属铁2%～8%，氧化钙40%～60%，氧化镁3%～10%，氧化锰1%～8%等多种有用成分，钢渣的矿物组成以硅酸三钙（ c3s）为主，其次是硅酸二钙（ c2s） 、ro相、铁酸二钙（ c3f）、游离氧化钙（ f-cao）等。产生量约为粗钢产量的10-12%，目前我国转炉钢渣年产量约1亿吨。 

由于转炉钢渣中游离氧化钙（f-cao）的不稳定性和金属铁的耐磨性制约了转炉钢渣的大规模利用，我国转炉钢渣的利用率徘徊在30%。主要利用途径包括：12%加工成钢渣微粉用作混凝土掺合料，7.5%供水泥厂作硅酸盐水泥熟料，2%生产钢渣水泥，5%用于钢铁厂烧结工序配料，3.5%制砖和用作道路材料。大量钢渣堆弃，占用土地，破坏生态，污染土壤和地下水。提高转炉钢渣利用率，实现转炉钢渣环保处理，资源化利用是一项重要而艰巨的任务。

    二、钢渣处理工艺

为提高钢渣尾渣的稳定性并高效分离渣中的废钢，从而拓展尾渣利用途径，专业研究机构和钢铁企业多年来开发了数种钢渣处理工艺，主要有热泼法、滚筒法、风淬法、热闷法等。

各种转炉钢渣处理工艺对比见下表：

表1 转炉钢渣处理工艺对比

    三、热闷法钢渣处理工艺的发展

第一代钢渣热闷处理技术是将钢渣热泼，落地冷却到400℃左右，再铲运倾倒在热闷装置内，盖上盖密封喷水，产生的蒸汽与炽热的钢渣发生物理和化学反应而开裂粉化。比热泼法效率提高，破碎加工能耗降低，粉尘污染减少。但仍存在作业环境恶劣、占地面积偏大、处理时间长的问题。

第二代钢渣热闷处理技术将液态钢渣热泼落地，冷却到800℃时用铲车或抓斗机将钢渣运往热闷装置倾翻，然后盖上盖密封喷水热闷。缩短了钢渣处理周期，但没有彻底解决钢渣热泼落地环境污染、占地大的问题，并且800℃钢渣损坏抓运设备较为严重。

第三代熔融钢渣热闷处理技术是将1650左右的钢渣直接倾翻在热闷池内，喷水产生蒸汽与钢渣进行物理化学反应而粉化，消解了f-cao的不稳定性，钢和渣自然分离，废气经湿法除尘后排放。当温度降至65℃以下时，打开热闷池盖出渣，送后部金属回收工序。其优点：

1、适应性强，钢渣处理率达100%。

2、处理后尾渣稳定性好，f-cao<3%，浸水膨胀率<2%。

3、吨渣能耗约1.2kgce，水耗300kg。

4、选出的渣钢品位>85%，磁选粉品位>50%.

该技术基本解决了第一、第二代技术的占地大和环保排放问题，但仍存在装备自动化水平不够高、热闷周期仍较长（约20-22个小时）的问题。

第四代钢渣热闷处理技术是用渣罐倾翻车将熔融钢渣倾翻到半封闭破碎区，由辊压破碎机对钢渣进行快速离散、冷却固化，废气采用高效喷淋塔湿式电除尘净化，粉尘排放浓度<10mg/m³。600-900℃热渣进入热闷罐进行余热有压热闷。其优点：

1、热闷压力0.2-0.4mpa。

2、热闷时间2-3小时

3、单套处理能力：25-30万t/a

4、流水线作业，自动化水平较高，运行成本低，超低排放，环境友好。

第四代热闷法处理转炉钢渣工艺以其自动化、环境友好、产品高质量正在成为钢渣处理技术发展的主流。2013年该技术通过了中国钢铁工业协会组织的成果鉴定。鉴定意见认为：该成果实现了钢渣处理过程的装备化、自动化、洁净化和高效化，是钢渣处理领域的一次开拓性创新，技术水平达到了国际领先。

目前，实际运行的热闷法生产线有第三代钢渣池式热闷如鞍山钢铁集团鲅鱼圈新炼钢80万t/a钢渣热闷生产线、首钢京唐钢铁有限公司160万t/a钢渣热闷生产线、太原钢铁公司92万t/a改钢渣热闷生产线等；有第4代辊压罐式热闷生产线如济源钢铁公司60万t/a罐式热闷生产线、沧州中铁装备制造材料有限公司95万t/a、鞍钢鞍山本部东区120万t/a、西区60万t/a罐式热闷生产线等。我省晋南钢铁、高义钢铁、美锦钢铁等企业的罐式热闷生产线也已建成投入运行，通才工贸公司、河津宏达钢铁公司、新泰钢铁等企业的正在筹建中。

钢渣热闷过程中伴随着化学反应和物理反应，物理反应是指炽热的钢渣在大量水的喷淋下急剧降温，温度应力促使钢渣碎裂；同时，喷淋产生的过饱和蒸汽在钢渣的缝隙间和缝隙内渗透，使得钢渣进一步疏松。化学反应包括：

f-cao（oh）₂ 98%

f-mgo h₂o=mg（oh）₂ 体积膨胀148%

转炉钢渣辊压罐式热闷生产线主要成套装备包括：渣罐倾翻车、辊压破碎机、渣槽及接渣转运台车、有压热闷罐（立式、卧式两种）等。正在研发的是辊压破碎过程中和有压热闷过程中的余热发电和回收利用装置。

    四、钢渣破碎粉磨加工

辊压热闷后的转炉钢渣，渣、钢分离效果好，钢渣粒径均匀，采用跨带式磁选棒磨振动筛筛分，即可分出渣钢、磁选粉、尾渣等产品。渣钢送炼钢厂，磁选粉送烧结厂，尾渣粒径<10mm，金属含量<2%，f-cao在2%左右，可以直接利用，也可以进一步磨成钢渣微粉，提高附加值，拓宽利用渠道。

钢渣微粉比表面积450m²/kg。目前，国内运行的钢渣粉磨生产线大部分采用球磨机作为磨粉设备，系统电耗较高，达。马钢利民公司钢渣微粉生产线建设了我国第一条挤压联合粉磨生产线，由辊压机闭路挤压系统串联管磨机开路粉磨系统组成。钢渣经辊压机挤压粉碎通过v型选粉机进行烘干、除铁、选粉，进入管磨机粉磨成成品，系统电耗70-80kwh/t；日照京华新型建材有限公司则引进卧式辊磨建成了160万t/a钢渣微粉生产线，系统电耗<60kwh/t。

    五、钢渣资源化利用

钢渣的大规模利用在相关各界的不懈努力下，有了大量成功的应用实例，同时国家和相关行业也制定了一批钢渣产品和应用标准、技术规范。利用的途径主要有：

1、用作路基材料

将钢渣加工成＜5mm、5-12mm、 12-16mm、16-22mm、22-38mm规格的产品，性能满足：（1）浸出毒性达到标准要求；（2）浸水膨胀率 0.4%，标准为＜2.0%；（3）压蒸分化率达到1.2%；（4）压碎值达到17.5%，标准为＜30%。用于沥青路面、路基水稳层、 回填料。

相关标准有

gb/t24765《耐磨沥青路面用钢渣》 

gb/t24766《透水沥青路面用钢渣》

gb/t25824《道路用钢渣》 

ybt 4184 《钢渣集料混合料路面基层施工技术规程 》 

yb/t4329《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》

2、生产铺路砖、透水砖。

相关标准有：

yb/t4228《混凝土多孔砖和路面砖用钢渣》。

yb/t4601《发泡混凝土砌块用钢渣》。

yb/t4201 《普通预拌砂浆用钢渣砂》。

gb/t24764《外墙外保温抹面砂浆和粘结砂浆用钢渣砂》。 

yb/t 4715《透水水泥混凝土 路面用钢渣》

3、钢渣微粉用作混凝土搅拌站掺合料 

相关标准有：

gb/t 20491 《用于水泥和混凝土的钢渣粉》。

gb/t28293 《钢铁渣粉》。

gb/t 50912 《钢铁渣粉混凝土应用技术规范》。

gb/t 51003 《矿物掺和料应用技术规范》

4、钢渣用于水泥生产

相关标准有：

1、yb/t022《用于水泥中的钢渣》 

2 、gb 13590 《钢渣硅酸盐水泥》 

3 、gb 25029 《钢渣道路水泥》

4 、jct 1082《低热钢渣硅酸盐水泥》 

5 、jct 1090 《钢渣砌筑水泥 》 。