轉爐渣的綜合利用

1、轉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，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，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外鋼渣綜合處理技術，鋼渣是煉鋼工業(yè)的副產品。分析了鋼渣的基本物理特性、化學成份

2、、礦物組成等理化性能。介紹鋼渣在筑路、燒結礦、水泥、建材、環(huán)境工程和農業(yè)等領域的綜合利用。關鍵詞：轉爐渣；資源；冶金黑色及有色金屬生產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、鎳及其合金的生產廢渣的再處理已成為一個越來越嚴重的問題。2007年，全世界生產鋼15億t，產生的爐渣不少于2.2億t，主要是氧化轉爐和電爐煉鋼渣(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生在1500萬t～2500萬t。由于煉鋼渣反應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)展和改革委員會產業(yè)政策司發(fā)布的2006年鋼鐵行業(yè)生產運行情況通報顯示2006年全國粗鋼產量41878萬t煉鋼渣排出量按粗鋼產量的14%計算全年排鋼渣量達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、綠色生產的前提.一.轉爐渣的產生和來源高爐渣

5、是冶煉生鐵時從高爐中排出的廢物，當爐溫達到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入生鐵中的雜質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。轉爐鋼渣是轉爐煉鋼過程中產生的廢渣，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，加入的造渣劑(如石灰石、螢石、硅石)、氧化劑、脫硫產物和被侵蝕的爐襯材料等。二.鋼渣的化學特性表1為部分鋼

6、鐵公司轉爐鋼渣的基本化學組成。轉爐鋼渣的礦物結構主要取決于化學組成。當爐渣的堿度(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部分鋼鐵公司轉爐鋼渣的化學組成名稱轉爐渣

7、的化學組成%料成本下降3.1元t的效果[13].燒結中配加鋼渣值得注意的是磷的富集問題.鋼渣用作燒結熔劑會使燒結礦含磷量增加而高爐不具備脫磷能力從而加重煉鋼脫磷負擔.按照寶山鋼鐵集團公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)燒結礦中鋼渣配入量增加10kgt燒結礦的磷含量將增加約0.0038%而相應鐵水中磷含量將增加0.0076%.考慮磷富集問題鋼渣配入燒結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.如寶山鋼鐵集團公司采用轉爐脫磷脫碳雙聯(lián)煉鋼工藝將磷含量較低的脫碳爐鋼渣返回轉爐利用有效地促進轉爐冶煉過程的前期化渣降低副原料的消耗達到降本增效的目的.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成型干燥后代替鐵礬土等加入轉爐作為煉鋼助熔劑并在鞍鋼一、二煉鋼廠進行現(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[17]這項技術于2002年1月投入使用可連續(xù)處理和回收所產生的鋼包爐渣.該技術將鋼包爐爐渣冷卻、破碎并運送到噴吹系統(tǒng)噴吹入電爐作為煉鋼造

10、渣劑.用這種技術可以顯著節(jié)省石灰添加劑的用量(節(jié)省量可達15%).由于該技術仍屬一種對煉鋼渣進行的簡單物理處理同上述各煉鋼渣循環(huán)利用技術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)的技術是在精煉過程中將仍具有較高磷容量的轉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行脫磷操作該法的脫磷率可達50%.轉爐冶煉完畢后轉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對耐材有較大的侵蝕.五.存在的主要問題以及未來發(fā)展趨勢有關冶金渣的資源化利用已經進行了諸多的研究，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或作為建筑材料來使用。雖然作為農用肥料和土壤改良劑進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，