废钢处理及再利用技术要点

废钢处理及再利用技术要点废钢作为钢铁工业的重要二次资源，其高效处理与再利用对降低铁矿石依赖、减少能源消耗及碳排放具有关键作用。相比铁矿石炼钢，使用废钢可降低约70%的能耗、58%的碳排放，并减少约97%的采矿废弃物（行业统计数据）。随着全球钢铁蓄积量的持续增长，废钢资源量逐年增加，科学规范的处理及再利用技术已成为钢铁产业绿色转型的核心支撑。一、废钢处理关键技术要点废钢处理是将混杂、形态各异的废钢转化为符合再利用要求的原料的过程，核心目标是提升废钢的清洁度、均匀性及可熔炼性。处理流程通常包括分选、预处理、除杂三个关键环节，各环节技术选择需根据废钢来源（如工业废钢、社会废钢）、成分特性及目标用途动态调整。（一）分选技术分选是分离不同类型废钢及杂质的基础步骤，直接影响后续处理效率和再利用质量。常用分选技术包括物理分选与化学分选两类，其中物理分选应用最广。1.磁选技术：利用废钢中铁磁性物质（如钢、铁）与非磁性物质（如铜、铝、塑料）的磁性差异，通过永磁或电磁设备实现分离。磁选机的磁场强度需根据废钢厚度调整，薄型废钢（厚度＜3mm）宜采用场强0.15至0.3T的弱磁选，厚型废钢（厚度＞10mm）则需0.3至0.5T的中磁场强度。2.涡流分选：针对非铁磁性金属（如铝、铜）与非金属（如塑料、橡胶）的分离，通过交变磁场在导体中产生涡流，使金属受排斥力跳出实现分选。关键参数为磁辊转速（通常800至1200转/分钟）和输送带速度（1.5至3米/秒），需根据物料粒度（一般≤50mm）优化匹配。3.人工分选：作为机械分选的补充，用于识别机械难以区分的特殊废钢（如表面涂覆油漆的合金废钢）或剔除大型杂质（如混凝土块、木块）。需培训操作人员掌握废钢分类标准（如GB/T4223-2017《废钢铁》），重点识别含铅、镉等有害元素的废钢。（二）预处理技术预处理通过物理手段改变废钢形态，使其满足熔炼设备的尺寸、密度要求，主要包括破碎、剪切、打包三种方式。1.破碎处理：适用于形状复杂、尺寸过大的废钢（如汽车壳体、大型机械部件），常用设备为颚式破碎机、锤式破碎机或剪切式破碎机。破碎后废钢粒度需控制在50至300mm，过细（＜50mm）会增加熔炼时的氧化损失，过粗（＞300mm）则可能堵塞炉口。锤式破碎机的锤击速度（60至80米/秒）和筛板间隙（50至150mm）是关键参数，需根据废钢硬度（布氏硬度HB≤300）调整。2.剪切处理：针对长条形、板状废钢（如钢轨、钢板边角料），通过液压剪或机械剪将其截断为定长（通常1至3米）、定宽（≤0.5米）的块状。剪切力需根据废钢厚度匹配，厚度10mm的钢板需剪切力约500吨，厚度30mm则需1500吨以上。剪切后断面应平整，避免尖锐毛刺影响后续运输和熔炼。3.打包处理：用于轻薄废钢（如铁皮、钢丝）的压缩成型，通过液压打包机将松散废钢压制成密度1.5至3吨/立方米的包块（尺寸通常0.8×0.8×1.2米）。打包压力需控制在200至500兆帕，压力过低易散包，过高则增加设备能耗。包块需捆扎牢固，避免运输过程中松散。（三）除杂技术废钢中常混有非金属杂质（如泥沙、塑料、橡胶）和有害金属（如铜、锡、铅），需通过除杂技术降低其含量，确保再利用时的钢水质量。1.非金属杂质去除：采用风选（利用气流分离轻质杂质）、水洗（冲洗泥沙）或火焰清洗（燃烧去除塑料、橡胶）。风选时气流速度需控制在10至20米/秒，过大易带走小颗粒废钢，过小则无法分离杂质；水洗后需脱水处理（含水率≤2%），避免熔炼时产生爆喷；火焰清洗温度需控制在500至800℃，过高会导致废钢表面氧化，过低则无法完全燃烧杂质。2.有害金属控制：铜、锡等元素在钢中易形成低熔点共晶，导致热脆缺陷。常用方法包括：①选择性分选（通过颜色、密度差异人工挑拣含铜废钢）；②稀释法（在熔炼时加入低铜废钢降低整体铜含量）；③氧化法（在炼钢过程中通过造渣剂将部分铜氧化进入渣相）。一般要求废钢中铜含量≤0.3%，锡含量≤0.05%（特殊钢种要求更严）。二、废钢再利用核心技术要求废钢再利用的核心是根据目标钢种需求，将处理后的废钢与其他原料合理配比，通过熔炼、铸造等工艺转化为合格钢材。不同再利用场景对废钢质量（如清洁度、成分、尺寸）有特定要求，需针对性控制技术参数。（一）转炉/电炉炼钢中的配比控制转炉炼钢以铁水为主（占比70%至90%），废钢作为冷却剂和稀释剂使用，配比通常为10%至30%。废钢需满足：①尺寸≤转炉炉口直径的1/3（一般≤0.8米），避免堵塞；②清洁度高（非金属杂质≤0.5%），减少造渣量；③成分均匀（碳含量与铁水匹配，避免温度波动）。电炉炼钢以废钢为主（占比80%至100%），需重点控制废钢中的残余元素（如铜、镍、铬），防止成品钢性能超标。电炉入炉废钢需按成分分类（如普通废钢、合金废钢），并根据目标钢种调整配比（如生产不锈钢需配入含铬、镍的合金废钢）。（二）机械加工领域的重熔铸造工艺废钢重熔铸造主要用于生产铸件（如机械零件、管道配件），需控制熔炼温度、冷却速度及合金元素添加量。熔炼时，废钢需与生铁、合金材料按比例混合（如生产灰铸铁时，废钢占比20%至40%），以调整碳当量（通常3.5%至4.0%）。感应电炉熔炼温度需控制在1450至1550℃，温度过低易产生未熔废钢，过高则增加元素烧损。浇注后需控制冷却速度（如厚大铸件采用缓慢冷却，避免缩孔），并通过热处理（如退火、正火）消除铸造应力，提升机械性能（如抗拉强度≥200兆帕）。（三）高附加值再利用的成分调控高附加值再利用指将废钢转化为特种钢材（如轴承钢、电工钢）或功能性材料（如钢纤维、粉末冶金用铁粉），需精准调控成分和微观结构。1.特种钢材生产：以废钢为原料时，需通过精炼工艺（如真空脱气、电渣重熔）去除有害元素（如氧、氮、氢）。例如，生产轴承钢（GCr15）时，需控制氧含量≤15ppm，氮含量≤80ppm，通过真空感应炉熔炼（真空度≤10帕）和钙处理（钙含量0.001%至0.003%）实现夹杂物变性，提升疲劳寿命。2.钢纤维制备：将废钢通过剪切或熔融抽丝工艺制成钢纤维（长度20至60mm，直径0.3至1.2mm），用于混凝土增强。剪切法需控制废钢厚度（0.5至2mm）和剪切角度（30°至60°），确保纤维表面粗糙（提高与混凝土的粘结力）；熔融抽丝法需调整熔池温度（1500至1600℃）和冷却速度（≥1000℃/秒），避免纤维脆断。在实际应用中，应根据废钢来源（如