冶金行業含鐵固體廢棄物資源化綜合利用研究

韓 雪

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東 萊蕪 271104）

據統計，當下我國冶金工業固體廢棄物年產量已達到4億t，而綜合利用率僅為18%，工業尾礦產生量近3億t，但利用率不足2%，鋼鐵生產量為3800余萬t，但利用率僅為10%左右。針對當下我國冶金工業固體廢棄物的利用情況，相關企業必須重視資源化處理及綜合利用，突破工作落實過程中的難題，緩解其中的矛盾，從而提高冶金固體廢棄物的處理效率，取得顯著成效。當前，在生態文明社會建設的過程中，國家提高了對冶金固體廢棄物資源化利用的關注度。因此，本文主要探討了冶金固體廢棄物資源化處理及綜合利用的相關問題。

1 冶金渣資源化處理及綜合利用情況

現階段，我國鋼鐵年產量約為5億t，其間將會產生大量的冶金渣，年產量約1億t。冶金渣的主要成分為鋼渣、礦渣等，高爐重礦渣和水淬礦渣利用率較高，但鋼渣的利用率僅為20%，未被利用的冶金渣長期存儲、堆放，未能得到及時利用，將會逐步失去利用價值，其活性無法滿足再利用的要求。除此之外，這些冶金渣也會占用大量的土地面積，給土壤造成一定程度的污染。2009年，我國頒布了《循環經濟促進法》，針對性地提出了冶金渣再利用這一建議，現階段，冶金渣再利用已經成為鋼鐵企業發展過程中的重要課題[1]。

2 冶金渣資源化處理與綜合利用的發展方向

我國冶金工業固體廢棄物的利用率低無疑是因煉鐵煉鋼技術仍需完善，先進性不足，雖說鋼鐵產量穩居世界首位，但鋼鐵企業生產期間仍舊會產生大量的冶金渣。若想使鋼鐵企業的運營以及發展更具環保性、可持續性，就要有效利用冶金渣，堅持走節能、環保的道路，提高冶金工業固體廢棄物的利用率。

冶金渣資源化處理及綜合利用指的是冶金企業須從冶金渣中篩選可利用的成分，運用磁選除鐵的方式，將尾料應用于建材產品生產環節，發揮其應有優勢。廢鋼鐵的回收再利用，既滿足可持續發展要求，同時也提高了資源利用率。這部分廢棄物可應用于路基材、預拌砂漿、多孔磚、混合材、砌筑水泥以及冶金渣蒸壓加氣砌塊等各類建筑產品的生產環節，在開發并利用冶金渣的過程中，國家應有效結合資源的可利用程度，針對性地制定循環經濟產業政策。此外，企業要積極引進先進的生產工藝，以滿足節能環保的發展需求，使建材產品滿足國家標準[2-3]。

3 冶金渣資源化處理及綜合利用與節能環保之間的關系

要想將廢棄的冶金渣進行處理，而后應用于建材產品的生產環節，人們需要研發極具節能環保性能的新工藝、新技術。破碎磁選除鐵之后的鋼渣含有大量的碳酸鈣等礦物質，這些物質的水硬性較強。如果鋼渣與高爐水淬礦渣配合利用，就可對礦渣起到堿性激發的效果，及時消除鋼渣中的碳酸鈣所帶來的負面影響，令產品更加穩定。破碎磁選除鐵后的重礦渣其體積較為穩定，同時也具有顯著的質密性，可用來替代黃砂和碎石等粗細骨料。

3.1 鋼渣混合材的節能環保性能

水泥生產環節的鋼渣混合材必須進行烘干，較為常見的烘干方式為將含水量約為10%的鋼渣混合材運送至水泥廠，通過熱風的作用完成烘干任務。但這樣不僅增加了運輸過程中的資金投入，同時也消耗了煤炭資源[4-5]。所以，可將鋼渣應用于水泥混合材料的生產環節，將其作為煉鐵產的副產品，實施就地烘干，減少汽車運輸環節的資金投入，同時有效避免煤炭、石油等資源的浪費。

將鋼渣應用于水泥工業已經有幾十年的歷史，據統計，現階段我國年利用鋼渣混合材料已達到1000萬t，如若運用鋼鐵廠所生產的高爐煤氣實施就地烘干，那么可將鋼渣內的水分降低至2%，每烘干1000萬 t鋼材混合料即可減少70萬t的煤炭，并節省汽車運輸油用量40萬L。

3.2 鋼渣礦渣混凝土磚的節能環保

鋼渣礦渣混凝土磚主要是將鋼渣礦渣進行有效配置，而后再澆筑成水泥，將其作為有效的膠凝材料，或可利用高爐重礦渣、鋼渣以及水淬礦渣等，將其作為骨料，而后摻入外加劑，運用鋼廠余熱蒸汽養護工藝或半干法壓制成型所生產的冶金渣磚。許多學者均已通過實踐研究證明，上述工藝所生產的鋼渣礦碴混凝土磚性能良好，均可滿足國家標準，同時生產過程的資金投入極低，90%以上的原料均為廢棄的冶金渣，生產工藝也符合節能環保要求[6-7]。這樣不僅提高了冶金廢棄物的利用率，同時也可替代傳統的黏土磚，減少占地面積，保護耕地。此外，鋼材礦料混凝土屬于典型的節能降耗型免燒磚，值得大力推廣。

4 冶金塵泥資源化處理及綜合利用

4.1 技術分析

鋼鐵廠冶金塵泥主要包含除塵灰、高爐瓦斯泥以及轉爐塵泥等。在煉鋼的過程中，將冶金塵泥加入轉爐內，其中的2%將會轉變成粉塵，轉爐塵的產生量約為20 kg/t。此外，煉鋼粉塵的主要成分為氧化鐵，占據70%～90%，而其他氧化雜質則占5%～30%。轉爐煉鋼塵泥通常會應用于燒結環節，作為燒結原料，但是煉鐵過程中的新元素可謂是極其典型的有害元素，高爐冶煉環節容易形成爐瘤，繼而影響爐內氣體和爐料的流動。所以，在轉爐塵泥回收過程中需要回收其中富含鋅元素和碳元素的尾泥。燒結混合料期間加入OG泥懸浮液，用于混合料制粒，增強混合料的透氣性，減少資金投入，達到節能環保的效果。

現階段，大型鋼鐵企業對于冶金塵泥的回收利用率可達到百分之百，回收工藝較為先進，帶來了極大的經濟效益。

4.2 工藝分析

冶金塵泥綜合利用工藝主要分為以下幾類。一是瓦斯泥利用工藝，主要包括瓦斯泥重選、鐵精粉制煉、燒結廠加工、含鋅泥提鋅等步驟。二是除塵灰及轉爐泥干法利用工藝，包括轉爐泥、除塵灰以及油泥燒結返礦、混合料加工等步驟。三是轉爐泥濕法利用工藝，應用的主要設備和材料有轉爐泥攪拌池、管道、燒結配料皮帶和化學黏結劑，需經過加壓成球和入爐干燥等步驟。

4.3 冶金固體廢棄物資源化處理及綜合利用

近幾年來，國內各大鋼鐵企業在生產過程中都已基本轉變了運營目標，力求實現固體廢棄物全利用、零排放，對管理體制進行改革、創新，為冶金固體廢棄物資源化處理及綜合利用的發展注入了動力源泉。當下，各大鋼鐵企業都在生產過程中盡可能提高工業固體廢棄物的利用率，利用過程中大多會經過固體廢氣資源回收、燒結、高爐、煉鋼以及軋鋼的步驟，將冶金固體廢棄物融入循環利用模式中，但利用率仍相對較低，產生的附加值亦不高，例如，瓦斯泥、氧化鐵皮以及轉爐泥的利用效率均無法得到保障，所以冶金固體廢棄物的利用仍需進一步研究。

5 將冶金固體廢棄物應用于水泥生產環節

若想進一步提高冶金固體廢棄物的利用率，應當在水泥生產過程中全面驗證、研究，明確鋼渣等廢棄物的可利用程度，逐步探索出一條適合鋼渣水泥生產的工藝路徑，確保工藝控制的有效性。

5.1 加強對鋼渣溶劑渣配料相關問題的研究

鋼渣經過破碎磁選后，所回收的溶劑渣會應用于燒結廠中，其配比通常為110%左右，溶劑渣的應用將會給燒結礦質量帶來一定的影響，究其根本，無疑是因為所利用的鋼渣潤濕性能較差，無法滿足燒結礦的生產需求，因此許多燒結廠均停止運用鋼渣，依舊利用鐵礦粉。相關技術人員和專家學者應加強鋼渣、溶劑渣在燒結礦生產過程中應用量配置方面的研究，以最大程度地提高燒結礦強度、燒結速度，確保燒結礦性能，從而彰顯鋼渣溶劑渣的利用價值。

5.2 將鋼渣作為建筑材料與道路材料

鋼渣應用期間必須平衡自身穩定性，應改進熱潑法渣處理工藝，重視鋼渣入燜法工藝技術的研究。以湖南漣鋼轉爐鋼渣熱燜法處理為例進行分析，研發后的鋼渣利用情況較為良好，所生產的水硬性鋼鐵渣免燒承重磚質量達標，提高了鋼渣利用率。有學者提出利用鋼渣制造極具耐腐蝕性的微晶玻璃，將其應用于建筑材料和道路材料生產環節，發揮其利用價值。

5.3 重點開發鋼渣粉生產

有效利用鋼渣粉，將其應用于混凝土和水泥生產環節，從而使鋼渣價值資源化。達到400 m2/kg系度的鋼渣，可替代10%～30%的水泥，在混凝土生產環節發揮應用價值，還能提高混凝土強度，使之更具耐腐蝕性、耐磨性以及抗凍性。與水泥生產相比，其成本降低30%，同時工程建設資金投入減少，其可在混凝土生產環節大范圍利用。值得一提的是，現階段我國鋼渣粉年產量可達300萬t，主要用于工程建設環節，為冶金固體廢棄物資源化處理及綜合利用奠定了堅實基礎。需要注意的是，在鋼渣粉開發和生產的過程中，人們需要有效選擇粉磨工藝以及粉磨設備，提高鋼渣粉的細度，從而保證其應用效率。

5.4 對造渣劑及冷卻劑大力研發

廢棄物中的氧化鐵皮、轉爐泥以及除塵灰等的利用，通常會采用回收加工及燒結利用的模式，提高固體廢棄物的應用附加值。鋼鐵生產過程中所產生的轉爐泥廢棄物，通常會以廢料、燒制、鐵、鋼大循環模式進行回收再利用，現階段已由傳統的大循環逐步轉變為廢料、鋼的小循環利用模式，模式的轉變降低了能源消耗，同時所產生的污染也相對較小，這一過程中的資金投入較低，產生的效益更佳。

5.5 利用瓦斯泥梯級開發模式

瓦斯泥重選提鐵以后，尾泥中的含量相對較高，可達到30%，應當首先對瓦斯泥中的碳元素進行回收，從而替代無煙煤，其間也可有效利用回收新工藝，制作可回收碳粉。

6 結語

最近幾年來，國家格外注重節能減排事業的推進，力求發展循環經濟，積極落實可持續發展戰略。因此，有必要重視冶金固體廢棄物資源化處理及綜合利用，實現資源循環利用，推動鋼鐵行業持續、穩健發展，為其經濟效益及社會效益的提升提供重要保障。冶金固體廢棄物中的冶金渣可謂是重要組分，可將其應用于道路材料及建筑材料的生產環節，利用高爐煤氣、工業廢渣等，生產出市場運作中所需的綠色建材產品，發揮其社會效益及環境效益。當前，人們不僅要加大冶金固體廢棄物資源化處理及綜合利用的力度，還要不斷研究、推廣先進技術，拓展其應用范圍，從而為我國鋼鐵企業的發展與進步做出重要貢獻。