钢铁渣资源开发利用现状和发展途径初探.doc

钢铁渣资源开发利用现状和发展途径初探目前，我国钢铁渣资源量约有3亿吨，每年新产生8400万吨钢铁渣，其中钢渣约2900万吨、高炉渣约5500万吨。在高炉渣中金属铁含量以0.5%计算，钢渣中铁含量平均以5%计算，堆置的钢铁渣中约有700余万吨金属铁未回收，每年新产生的钢铁渣中仍有172.5万吨金属铁随渣排出。因此，如何合理开发和利用钢铁渣资源中回收的金属铁，如何利用钢铁渣资源中的固体废弃物，是我国冶金工作者多年来一直研究的课题，也是发展循环经济、建设节约型社会和环境友好型社会应着重解决的一个现实问题。在钢铁渣资源的开发利用上如何自主创新，解决工艺技术难题，研究其发展途径应成为冶金行业重点关注的问题。 钢铁渣资源开发利用现状与面临的问题 1、钢铁渣资源开发利用现状。 钢铁渣粉将是水泥行业节能降耗、降低成本的宝贵材料。2002年，我国水泥产量约7亿吨，如果水泥中掺加20%钢铁渣，可节约20%的熟料，每年可节约1200万吨标准煤。按目前水泥总量为7000万吨，若80%用于生产渣粉，则年产渣粉量为5600万吨，在水泥中掺入量仅为11%，远远不能满足水泥行业对水泥混合料的要求。按2020年水泥行业战略目标要求，水泥产量将达到10亿吨，水泥混合料掺加量提高到60%左右。这样，优质的钢铁渣粉将成为水泥行业宝贵的掺合料。 用冶金废渣制备新材料，也是一种发展潮流。以钢铁工业的高炉矿渣和钢渣为主要原料，是构成玻璃和陶瓷的重要成分。目前这一工艺技术成为集新材料研制、废渣利用、环境保护于一体的课题。有的研究者已用废渣制备纳米微晶陶瓷，使纳米陶瓷额制备成本大大降低，工艺过程简化。目前我国钢渣主要用于以下几个方面： 一是用于冶金原料。在烧结矿中配入5%15%粒度小于8mm的钢渣代替熔剂，不仅可回收利用渣中钢粒、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰、稀有元素等有益成分，而且可作为烧结矿的增强剂，显著提高烧结矿的质量和产量。钢渣代替石灰石作为高炉或化铁炉的熔剂，即可利用渣中有益成分，节省熔剂（石灰石、白云石、萤石）消耗，又可改善高炉渣或化铁炉渣的流动性，增加铁的产量。有的文献记载，转炉炼钢时，每吨钢使用高碱度的返回钢渣25公斤左右，配合使用白云石，可以使炼钢成渣早，减少初期渣对炉衬的侵蚀，有利于提高炉龄，降低耐火材料消耗，还可以富集和提取渣中稀有元素。 二是用于建筑材料。钢渣在铁路、公路、工程回填、修筑堤坝、填海造地等工程中使用，国内外均有相当广泛的实践。钢渣的性能好、强度高、自然级配好，是良好的建筑石材。同时，钢渣的化学成分与水泥类似，可以作为无熟料或少熟料水泥的原料，也可作为水泥熟料的配料。 三是用于农业生产。钢渣是一种以钙、硅为主，含多种养分的、具有速效又有后劲的复合矿物质肥料。除硅、钙外，钢渣中尚含有微量的锌、锰、铁、铜等元素，对作物生长起一定的促进作用。有些钢渣含磷较高，可生产钙镁磷肥和钢渣磷肥。 铁渣分为水渣和重矿渣，水渣用作水泥和矿渣砖原料，重矿渣经磁选加工后用作混凝土骨料、筑路等。 2、所面临的问题 目前，钢铁渣开发利用所面临的突出问题是： 一是钢尾渣产品除少部分用作烧结矿生产、筑路和工程回填外，大部分无销路，造成大量积压，长期发展下去势必要增加占地、污染环境。 二是铁渣的利用只局限于用作水泥的混合材、矿渣砖原料及混凝土骨料。从长远看，由于水泥生产对水渣的需求量将逐渐减少。 三是钢铁渣处理工艺还比较落后，给钢铁渣的开发利用带来许多困难。这是源头治本的关键所在。 国内钢铁企业钢渣利用先进工艺技术与特色 1、国内钢铁企业钢渣利用先进工艺技术简介 （1）钢渣热闷粉化技术。该项技术是在钢渣温度为600800时，喷水形成过热蒸汽和钢渣中反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2。随着反应的发生，其体积膨胀使钢渣粉化，钢和渣自然分离。该项技术适用于转炉和电炉炼钢钢渣处理生产线及转炉钢渣和电炉钢渣的高附加值利用。该项技术在宝钢集团上钢五厂、北台、涟钢等企业推广应用。20多年的生产实践证明，该项技术是一项简单易行的技术。 （2）滚筒法处理液态钢渣技术。该项目开发出了一套液态钢渣处理工艺和设备成套技术，可取代目前投资大、占地多、污染重、处理效果差的热泼法、箱泼法、风淬法和水淬法等方法。通过该项目研究开发的滚筒处理设备，处理后的钢渣稳定性好，可直接回收利用，有效改善了渣处理过程中对环境的污染。该项目技术流程短，可节省大量投资。围绕该技术，宝钢已申报了滚筒法液渣处理装置的有关专利技术。该项目形成的工艺技术和设备有广泛的推广应用价值，目前已在宣钢得到应用。 （3）钢渣风淬技术。该技术研究设计了新的钢渣风淬粒化装置。该装置由气体调控系统、粒化器、中间包、支承及液压倾翻机构、主体除尘水幕、水池等设备组成。装满液渣的渣盆由行车吊放到倾翻支架上，将渣液逐渐倾倒入中间包后，依靠重力作用，经出渣口从中间包、六渣槽流到粒化器前方，被粒化器内喷出的高速气流击碎；再加上表面张力的作用，使击碎的液渣滴收缩凝固成直径为2mm左右的球形颗粒，撤落在水池中。为防止粉尘污染，水池上方设有除尘水幕。由于采用的粒化器设计科学合理，不论是渣液还是钢水，都能被粒化，并设置了挡墙，即使出现停电、断气等偶然情况，液渣也不会流进水池，彻底消除了爆炸隐患。 该工艺具有安全可靠、工艺简单、投资少、处理能力大、一次粒化彻底、用水量少等特点，可节约能源，风淬率达95，渣粒直径0mm6mm，平均为2mm。风淬钢渣是水泥熟料的理想代用品，也可做烧结原料、高炉熔剂等。冶炼前期的炉渣风淬后，还可以作为农业生产用的磷肥。 （4）HK法钢渣粒化系统。该技术是国内有关单位开发的冶金炉渣粒化处理工艺技术，已获国家专利，目前在本钢使用。其特点是成品渣质量好、安全性好、能源消耗少、粒化率高，环保及生产条件较好。 2、国内几家企业在钢渣处理技术上的特色 宝钢年产高炉水渣约270万吨，其从日本引进具有国际先进水平的立磨矿渣微粉生产线，电耗低，且粉磨效率高、产品质量稳定；宝钢股份首创渣钢、渣铁回收利用新途径短流程回收处理技术，就是将由全钢渣材料研制成的“格筛”，放置在铁水和钢水渣罐中，使倒入铁水和钢水渣罐中的渣钢、渣铁在沉积形成时，自动分割成若干小块，每小块均符合转炉入炉要求，经过倾倒渣罐作业后，可直接将这些渣钢、渣铁块运送至炼钢废钢堆场备用。运用这一技术，不仅回收利用快，消除环境污染和安全隐患，而且减少切割过程中渣钢、渣铁的损耗，基地处理成本。 涟钢钢渣开发公司新建15万吨超细粉生产线，其原料渣的粒度为0mm5mm，采用70的高炉渣和30的转炉渣。该超细粉产品是水泥和混凝土掺合料，可用于生产水泥，也可以用于水泥搅拌。其渣钢生产处理线平均可回收固体金属12左右，其中铁精粉占50，其他的粒铁、渣钢、废钢等占50；而剩下的88为渣，基本供水泥厂作为生产水泥的熟料。 攀钢高炉渣是高钛型高炉渣，相继建成投产了矿渣碎石、矿渣砂、彩色路面砖、大砌块等生产线。目前，攀钢环业公司已初步具备年加工利用260万吨高炉炉渣的能力，使攀钢高炉渣达到排用平衡，已生产出10大系列20多个规格的建材产品。 目前，鞍钢每年钢渣产生量约130万吨，全部采用弃渣法处理，用渣罐车排放到渣场（矿渣山）。钢渣冷却后，经过磁选线加工，可回收15左右的金属物，全部用于炼钢、炼铁、烧结生产；85%属于钢尾渣。钢尾渣一部分用于筑路和过程回填，少部分用于烧结矿生产。50以上积存待开发。铁渣年产量约400万吨左右，水渣用作水泥和矿渣砖原料，重矿渣经磁选加工后用作混凝土骨料、筑路等。铁渣的产生量与输出量基本产销平衡。已开发出20多个品种的矿渣产品销往省内外。 2、积极寻求钢尾渣的有效利用途径。 先后组织多家单位开展了钢尾渣磨细粉与水渣磨细粉按一定比例混合作水泥掺合材和混凝土的实验研究。实验证明，钢尾渣磨细粉与水渣磨细粉按一定比例混合作水泥掺合材和混凝土掺合料，生产出的水泥和混凝土具有更好的效果。具有改善混凝土耐磨性、韧性、抗掺性和提高后期强度等优点。这对保证水泥质量、降低水泥成本起到关键左右。因此，钢渣粉与铁渣粉双掺用作水泥和混凝土原料是目前钢尾渣开发利用的最有效途径之一。 3、采取的应对措施。 (1)改进和完善了现有的钢铁渣处理工艺。为了降低钢铁生产工序成本，给钢铁渣的开发利用创造条件，在钢铁主体技术改造、新建钢铁生产线的同时改进和完善现有的钢铁渣处理工艺。如铁渣处理采用比较先进的茵巴、轮巴工艺。 (2)以钢铁渣资源为基础，大力发展建材产业。矿渣开发公司已引进德国克虏伯公司制造的伯力鸠斯立式磨机和德国BMH公司的混合搅拌机，现投产建成年产60万吨矿渣微粉生产线和45万吨矿渣硅酸盐水泥生产线。使得水渣处理能力大大提高，创造了经济和社会效益。 （3）投资主体多元化，已合资建成冀东水泥公司，推动促进