冶金固廢資源化利用現狀及發展分析

施虎虎，陸 洋，楊 華

（六盤水師范學院 化學與化學工程系，貴州六盤水 553004）

冶金固廢資源化利用現狀及發展分析

施虎虎，陸 洋，楊 華

（六盤水師范學院 化學與化學工程系，貴州六盤水 553004）

通過對冶金廢渣、冶金塵泥和粉煤灰三種冶金固廢的利用現狀及其發展進行了分析，希望對我國在改善冶金固廢處理技術上和生態環境保護上有所幫助。

冶金固廢；資源化利用；鋼渣；粉煤灰

冶金的工業生產工程中會產生大量的固廢，如果對冶金固廢處理不當，不僅會導致固廢中的金屬非金屬資源喪失利用價值，還會對生態環境帶來沉重的破壞。

1 冶金固廢的概述

冶金固廢是指冶金工業生產過程所產生的各種固體廢棄物，其主要成分是煉鐵爐中的高爐渣；鋼渣；有色金屬冶煉過程中產生的各種有色金屬渣，如銅渣、鉛渣、鋅渣、鎳渣等等；以及從鋁土礦提煉氧化鋁排出的赤泥以及軋鋼過程產生的少量氧化鐵渣。

2 冶金固廢資源化的利用現狀

冶金固廢主要是指冶金廢渣、冶金塵泥和粉煤灰三種固廢。

2.1 冶金廢渣

我國在治理冶金廢渣的過程一共有三個時期，第一個時期最為原始簡單，直接將廢渣掩埋、丟棄；第二個階段過渡到粗放型的治理方式，對廢渣進行初步的利用；第三個階段才優化為整體回收、大力開發、綜合利用的處理方式。目前，冶金渣的綜合利用率不斷攀升，可達55%。而冶金渣也主要在生產水泥和建材行業、道路鋪設行業和建筑行業被大量應用，冶金渣中最主要的成分就是鋼渣，對鋼渣進行回收、開發和利用的方式有三∶

2.1.1 鋼渣磁選除鐵

在生產粗鋼的過程中，會產生15%左右的鋼渣，而鋼渣中又包含8%～10%的廢鋼。在治理廢鋼方面，我國諸多工廠采取自磨技術結合磁選技術或者利用余熱自解熱悶處理技術。自磨技術結合磁選技術是通過干式破碎磁選或濕式球墨磁選技術，利用鋼渣的物理屬性來治理廢鋼，達到有效回收的目的；余熱自解熱悶處理技術則是通過消解游離的氧化物，保持其性能穩定，利用鋼渣的化學屬性來治理廢鋼，達到降低廢鋼產量的目的。

2.1.2 鋼渣返燒結

鋼渣中含有豐富的鈣、鐵、鎂、錳等金屬非金屬的氧化物、殘鋼和少量的鐵酸鈣，這些對燒結礦在高爐中反應可以有效起到增加成品強度、減小溶劑的使用、延緩碳酸鹽的分解過程最終減少使用燃料的作用。可見，把鋼渣和燒結礦一起在高爐中重新燒結，不僅優化了資源配置，還提高了成品的性能，更能減少材料以及燃料的浪費，從而有效降低成品的能耗比。

2.1.3 鋼渣水泥

鋼渣水泥是指以鋼渣為主要成分，加入一定量的摻合料和石膏，再經磨細形成的水硬性膠凝材料。通過在鋼渣中加入一定量的礦渣、粉煤灰、沸石等摻和料或者不超過總重量20%的硅酸鹽水泥熟料，可以有效提高水泥的強度。目前，我國的工廠普遍通過汽車運輸，把含水鋼渣運到水泥廠進行烘干，當然也有一些工廠直接在鋼渣產地通過高爐煤氣烘干再運到水泥廠投入使用。

2.2 冶金塵泥

冶金塵泥主要包含高爐瓦斯灰塵、高爐瓦斯泥、煉鋼塵泥和除塵灰等。

2.2.1 高爐塵泥

高爐塵泥是指在冶金過程中，被除塵器捕集的一些伴隨著高爐煤氣運動的原料粉塵、燃料粉塵和高路內化學反應所生成的系列金屬蒸汽。除塵器的捕集方式包括干式捕集和濕式捕集。干式捕集是通過干式除塵器捕集固體的粉狀物質，我們稱其為高爐瓦斯灰；濕式捕集是煤氣洗滌塔和濕式除塵器捕集到泥漿狀態的塵泥，稱其為高爐瓦斯泥。高爐塵泥中含有豐富的鋅元素、鐵元素和碳元素。目前，我國的工廠一般會通過弱磁鐵選技術進行分選，對塵泥中的鐵精礦進行回收；通過浮選技術對塵泥中的碳精礦進行回收；通過水里分離技術對塵泥中的鋅產品和富碳尾泥進行回收。

2.2.2 煉鋼塵泥

煉鋼塵泥是指在冶金轉爐中加熱鐵水并冶煉的時候，高溫環境下，高爐里熔點低的金屬雜質由于發生氣化、蒸發使沸騰的鐵水爆裂并濺起，而在空氣中形成大量細微的金屬液體，當高溫的鐵水出爐時，爐內的熱空氣迅速和爐外的冷空氣交鋒形成熱交換，空氣再迅速冷卻而形成的金屬粉塵。煉鋼塵泥的主要成分是金屬粉塵，其含有豐富的鈣、鐵等物質，而且通常以氧化物的形式存在。我國工廠對煉鋼塵泥的主要治理方式包括∶把煉鋼塵泥和其他干粉以及燒結返礦等物質按比例進行配料和混合，再作為燒結原料解疑利用；由于煉鋼塵泥中含有豐富的鐵元素，會將其經金屬化球團后，重返回轉窖還原焙燒；又由于煉鋼塵泥中含有豐富的鈣元素，可以作為生石灰的替代品，而且在煉鋼過程中，更具成渣速度快、效果好的明顯優勢。

在建設工程項目管理過程中，要將成本計劃、成本監督、成本跟蹤、成本診斷等工作落實到位，形成成本控制的細節化管理[5]。成本計劃是對整個工程的設計、采購、施工等提出科學合理的方案，然后按照方案對施工工作各方面進行管理。在各項工作進行期間，要確保成本監督工作落實到位。及時審核各項費用支出是否合理，符合合同和施工的要求。確保各工程款是否到位，工程是否完成進行具體的施工階段等等。成本跟蹤則是對具體的施工階段發生的不確定因素如項目變動等進行統計和報告。最后，對整個工程的成本進行診斷分析。確保工程成本是否符合預定計劃，如不符合分析其中的具體影響，方便做好下一階段的戰略部署。

2.3 粉煤灰

粉煤灰是指在煤燃燒后的煙霧中收集的細灰。由于粉煤灰具有較強的吸附活性和較高的吸水性能，多被作為混凝土的摻和料進行資源化再利用。在混凝土中加入粉煤灰，可以有效節約細骨料和水泥、降低用水量并改善和易性，從而提高混凝土的抗滲性能、減少其徐變并增加其修飾性。如今我國在建材行業和道路、市政施工中普遍應用粉煤灰。

3 冶金固廢資源化的發展分析

3.1 冶金廢渣的處理技術

由于我國目前各個工廠的硬件設置參差不齊、技術水平也并非全面完善，因此，各個工廠在處理冶金廢渣的方式上還因具體的實際情況而有所不同。

3.2 冶金塵泥的處理技術

3.2.1 從冶金塵泥中回收碳元素、鐵元素

從冶金塵泥中回收碳元素、鐵元素的方法主要包括單一回收技術和聯合回收技術。

3.2.2 從冶金塵泥中回收鋅元素

從冶金塵泥中回收鋅元素的方法主要包括聯合法、物理法、濕化化學法和火法。

3.3 其他冶金固廢的處理技術

對于其他冶金固廢的處理，應當積極按照環境法的有關規定以及當地環境管理部門的具體要求，全面進行技術創新和改革，達到排放標準，并且實現資源化利用的目的。

4 結束語

冶金固廢資源化利用對今后生態環境保護和工業技術創新而言，都具有十分重要的作用。通過對冶金固廢資源化利用的現狀及發展進行分析，希望可以有效實現優化工業資源配置，減少工業生產污染，最終實現工業的長遠發展和生態環境可持續的雙重目標。

[1] 張宇，崔合洋，趙蕊.鋼鐵企業固體廢棄物的產生利用及管理模式[J].環境工程，2016，（S1）.

[2] 于先坤，楊洪，華紹廣.冶金固廢資源化利用現狀及發展[J].金屬礦山，2015，（2）.

[3] 曹建尉，王志，任麗會，等.化工冶金固廢資源化中的“減法型”與“加法型”工藝[J].工程研究-跨學科視野中的工程，2015，（3）.

[4] 常立忠，施曉芳，王海川.基于循環經濟發展需要的再生資源科學與技術專業建設模式探索[J].大學教育，2014，（1）.

[5] 王遠遠，梁海燕，陳巖.鋼鐵工業固體廢棄物綜合利用產業化發展路徑探討[J].環境工程，2014，（S1）.

Analysis of the Status Quo and Development of Metallurgical Solid Waste Resource Utilization

Shi Hu-hu，Lu Yang，Yang Hua

Based on the metallurgical slag，metallurgical dust and fly ash three metallurgical solid waste utilization and its development are analyzed，they hope to help our country in improving the metallurgical solid waste treatment technology and ecological environment protection.

metallurgical solid waste；resource utilization；steel slag；fly ash

X756

A

1003-6490（2017）02-0166-02

2017-02-10

施虎虎（1993—），男，貴州貴陽人，主要研究方向為冶金工程。