鋼渣處理技術及綜合利用途徑

摘 要：國內外對鋼渣的利用都作了不少研究，但鋼渣利用率不高的原因是其成分很復雜，但隨著礦源能源的緊張，對鋼渣進行處理和綜合利用一直是值得關注和探索的課題，文章就目前較為成熟的方法進行了介紹。

關鍵詞：鋼渣處理；技術；綜合利用

中圖分類號：X75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0007-02

鋼渣是煉鋼過程中排出的廢渣。鋼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，加入的造渣劑，金屬爐料帶入的雜質以及脫硫產物和被侵蝕的爐襯材料等。目前我國鋼渣年產量1億多t，累計堆放尚未利用的鋼渣達3億 t，對其進行處理和綜合利用，具有很大的經濟效益、社會效益和環境效益。

1 鋼渣的處理工藝

1.1 冷棄法

鋼渣倒入渣罐緩冷后直接運到渣場拋棄，這種處理技術不僅占地大，易形成渣山，而且不利于鋼渣加工和合理利用，所以不建議采用此種工藝。

1.2 熱潑法

隨著煉鋼爐容量加大，氧氣在煉鋼爐中的應用，快速煉鋼要求快速排渣，從而發展了熱潑法技術。熱潑法是把煉鋼渣倒進渣罐后，用吊車將渣罐吊起并將里面的熔渣分層倒在渣床上，經空氣冷卻降溫至350～400 ℃時再噴淋適量的水，使高溫爐渣急冷碎裂并加速冷卻。

1.3 水淬法

由于鋼渣比高爐渣堿度高、黏度大，其水淬難度也大。該法原理是；液態高溫鋼渣在流出和下降過程中，被壓力水擊碎、分割，同時高溫熔渣遇水急冷收縮產生應力集中而破裂，使熔渣在水幕中進行粒化。

1.4 盤潑水冷法

該法是用吊車把渣罐內熔渣潑在高架潑渣盤內，噴淋適量的水使鋼渣急冷碎裂，渣層一般厚3～12 cm。然后再用吊車把渣盤翻倒，對碎渣進行池邊噴水降溫，最后把渣倒入水池內進一步降溫冷卻，使渣粉碎到粒度為0.5～10 cm，用抓斗抓出裝車，送到鋼渣車間再處理。

1.5 粒化法

該法和水淬法有相似之處，原理是把液態鋼渣均勻流入粒化器，在粒化器中被高速旋轉的粒化輪破碎并沿切線方向拋出，同時受高壓水流冷卻后落入水箱，通過傳送皮帶送到渣場。

2 鋼渣的綜合利用

我國從20世紀70年代提出了“綜合利用、變廢為寶”的口號，開展了固體廢物綜合利用技術的研究和推廣工作，現已取得了顯著成果，部分地區的綜合利用率已超過了80%，但鋼渣利用率一直不高的原因是因為鋼渣成分復雜，見表1。

近年來，各產鋼國都已經將如何利用鋼渣的問題提到了重要日程上來，迄今，鋼渣綜合利用主要涉及建筑材料、農業、冶金、廢水處理等領域。

2.1 用于建筑材料

2.1.1 生產水泥

由于鋼渣中含有和水泥相似的硅酸三鈣、硅酸二鈣及鐵鋁酸鹽等活性礦物質，具有水硬膠凝性，因此可成為生產無熟料或少熟料水泥的原料，也可作為水泥摻和料。日本研究用鋼渣生產鐵酸鹽水泥，其抗壓強度等性能與硅酸鹽水泥一樣，研究中所用主要原料的配比見表2。

與普通硅酸鹽水泥相比，鐵酸鹽水泥早期強度高，水化熱低。鐵酸鹽水泥中摻入石膏后，可生成大量硫鐵酸鹽，能有效地減少水泥的干縮和提高抗海水腐蝕的性能。

2.1.2 作回填工程和筑路材料

鋼渣具有活性，能板結成大塊，所以很適合作沼澤地的筑路材料，另外，由于鋼渣表面不光滑性，耐磨性和穩定性，并且和瀝青結合牢固，所以被大量用在鐵路、公路和工程回填方面。

鋼渣作為筑路材料，優點明顯，并且還具有導電性小不會干擾鐵路系統的電信工作的特點，被用作鐵路道砟。

2.2 用于農業

而且大部分鋼渣中的有害物含量低于農業標準的，因而適于生產農業肥料。

2.2.1 作鋼渣磷肥

鋼渣在冶煉過程中經過高溫煅燒后，溶解度已大為改變，其中主要成分易溶量達全量的一半或更高，較易被植物吸收。另外，鋼渣中具有大量有益于植物生長的元素如Mg、Ca、P等，尤其是P成分高，很適合作磷肥。鋼渣磷肥不僅在酸性土壤里施用效果好，在缺磷的土壤里施用也有增產效果，在水田和旱田里均可取得較好的肥效。

2.2.2 作硅肥和硅鉀肥

2.2.3 作酸性土壤改良劑

鋼渣中的磷和各種微量元素，可增強農作物的抗病蟲害能力，而且CaO、MgO含量高的鋼渣磨細后，可作為酸性土壤改良劑。

2.3 用于冶金

2.3.1 作燒結熔劑

2.3.2 作高爐熔劑

目前高爐利用高堿度燒結礦或熔劑性燒結礦，基本上不加石灰石，但對于燒結能力不夠，高爐仍加石灰石的煉鐵廠，把鋼渣作高爐熔劑，可讓其中的CaO、MgO等作為助熔劑，從而節省大量石灰石、白云石，同時還可以回收其中的Fe。

2.3.3 回收廢鋼鐵

在基本建設中，開發舊有渣山，除鋼渣可利用外，還可回收大量廢鋼鐵及部分磁性氧化物，因為鋼渣中一般含有7%～10%的廢鋼及鋼粒，用水淬法處理的鋼粒，磁選機較易提取，可作為煉鋼調溫劑。相比其他用途，鋼渣在鋼鐵廠內部作為冶金原料使用，不僅利用價值高，而且效果顯著。這是鋼渣資源化主要途徑。

2.4 用于廢水治理

2.4.1 用鋼渣作為吸附劑

2.4.2 用鋼渣作為濾床

鋼渣可用來作生物濾池濾床，濾床的主要組成就是濾料，濾料是微生物生長棲息的場所，理想的濾料應具備：能為微生物附著提供大理的表面積，有足夠的空隙率，保證通風（即保證氧的供給）和使脫落的生物膜能隨水流出濾池，不被微生物分解，也不抑制微生物生長，有較好的化學穩定性，有一定機械強度，價格便宜等特征，而鋼渣正好符合上述要求有研究者將鋼渣與活性炭等濾料進行了吸附效果比較，發現鋼渣對分散染料的吸附效果優于活性炭，這一結果為低成本的濾料走向工業化應用提供了科學依據。以鋼渣為濾料處理活性翠藍染料廢水、結晶紫、亞甲基藍染料廢水、堿性品紅染料廢水、孔雀石綠染料廢水，脫色率均可達到90%以上。

2.4.3 用鋼渣作絮凝劑

由于鋼渣中含有較多的Fe、Al和Si等元素，可以作為制備絮凝劑的重要材料，絮凝劑是廢水處理的主要藥劑，用鋼渣制備絮凝劑可以改善原有絮凝劑的不足，使其具有較強的架橋和吸附性能。如利用鋼渣、鐵屑以一定的質量比混合用硝酸和鹽酸的混酸溶解，經抽濾后取其濾液，在攪拌回流下加熱到120 ℃，反應3～4 h，冷卻后得到棕紅色稠狀絮凝劑，用此絮凝劑處理印染廢水，在鋼渣和鐵屑質量比為4：1，混酸的體積為20 ml，混凝劑投加量為25 mg/L，PH值為6的條件下，其處理后的CODcr去除率為87.4%，透光率為89.3%，色度去除率為93.3%。

3 結 語

①由于煉鋼設備、工藝布置、排渣特點不同，處理工藝有多種形式，鋼鐵企業可根據鋼渣的利用方向選擇適合自己的鋼渣處理工藝。

②將鋼渣應用于建筑、冶金、農業、廢水處理是固體廢物綜合利用的一項重要技術，對增加鋼渣的再利用率，減少堆棄占地及保護環境具有現實意義。

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