冶金企業廢渣資源利用處理工藝研究

李志偉

（中冶東方工程技術有限公司，山東 青島 266555）

金屬礦產資源對于現代工業發展至關重要，如果不加以綜合利用，則會占用大量的土地，并造成嚴重的環境污染，導致資源被嚴重浪費。

通過這幾十年以來的考察，可以發現金屬廢渣和與水泥的礦物質成分是比較像的，因此完全可以作為二次資源進行再利用。因此需要相關工作人員能夠持續不斷地了解廢棄金屬的實際應用狀況，對其資源化的處理以及綜合利用投入更多的關注。

1 金屬廢渣資源化處理以及綜合利用現狀

1.1 金屬廢渣壓縮塊

通過研究發現，金屬壓縮塊模具有一定的水硬膠凝性，金屬廢渣在通過相應的處理和陳化之后，可以作為骨料來完成資源再利用的要求，這種通過初步處理的金屬廢渣可以生產金屬廢渣壓縮塊，可以利用這些金屬廢渣形成壓縮塊進行道路鋪設，也可以當中路緣石、護坡石以及砌塊等相關產品。金屬廢渣通過磨細，加入一定的添加劑之后，可以讓自身的不安定性得以降低。同時還能夠讓膠凝的活性得以提升，適合被當做一種比較高效使用的建筑材料。國內有很多金屬生產企業都可以進行相關生產，比如冶金企業每年可以消耗10萬噸左右金屬廢渣，用在生產路面磚以及砌塊等相關的建材材料上。而相關公司所建成使用的鋼制二級礦磚，可以生產免蒸、免燒的多孔或空心磚，且已達到2000多萬塊的生產線[1]。

1.2 金屬廢渣微粉作摻合料

金屬廢渣壓縮塊模具內有其膠凝活性，它將金屬廢渣磨成微粉能夠有效代替一部分水泥，是一種相對更加優質的摻合料。因為微珠效應在加入廢渣之后，可以少量的摻入一些水，使混凝土擁有流動性，以及能夠改善對混凝土的不良性質，并給予一定的提升。隨著冶金企業排出的金屬廢渣摻合量不斷的增加，這樣的效應也變得更加明顯，而且因為廢渣的硬度相對較大，且非常耐磨，因而在摻入廢渣之后，也會造成混凝土的耐磨以及抗壓能力有所提升。廢渣也可能會產生火山灰效應并且，在加入混凝土之后，可以吸收水泥水化所產生的氫氧化鈣，以及可能會造成二次損害，填充空隙來盡量減緩水泥水化熱，讓混凝土強度得以提升。對于底坑大面積混凝土存在溫差應力所引起的開裂也是非常有利的。因為金屬廢渣制中會含有很多金屬游離子元素，能夠使得混凝土的整體體積出現膨脹，從而導致開裂。將金屬廢渣磨細成為比表面積一定標準下的微粉，將其在水中進行水化，可以有效地改善金屬廢渣水泥安定性的問題，可以使用廢渣來等量代替水泥，由于微珠效應可以有效改善混凝土的實際工作性。如果將廢渣、粉煤灰以及礦粉進行復稱，可以有效地產生抄底，加速效應相互之間激發，從而促使火山灰效應得以激發出來[2]。

1.3 利用廢渣水泥

鋼渣中含有硅酸二鈣以及硅酸三鈣，能夠有效讓廢渣的潛在膠凝活性有所提升。目前主要就是使用提高細度，增加廢渣比表面積等方式來生產金屬廢渣水泥。而金屬廢渣是水泥當中非常重要的組成成分，可以通過計入摻合料與石膏在進行細致研磨后，制成水硬性膠凝材料。其中礦渣廢石以及粉煤灰可以當做摻合料，同時為能夠有效提升強度，也可以摻入一定的硅酸鹽水泥，使用廢渣水泥所制作的混凝土，在后期強度上會比較高，也較耐磨，且抗腐蝕性很高，同時也具有抗凍作用。并且在大氣比較穩定的情況下，水化熱比較低，適合用于大壩水泥方面[3]。

1.4 金屬廢渣在建筑方面的使用

金屬廢渣當中雖然也擁有各種活性體以及膠凝活性物質，但與水泥活性相比起來還是比較低的，在建材當中可以使用鋼渣的方法，一般有物理激發、化學性激發，以及熱力學激發。

在建筑領域當中，金屬廢渣的使用主要是生產廢渣水泥與金屬廢渣微粉，以及金屬廢渣壓縮塊，且金屬廢渣也可以當做筑路材料以及回填材料[4]。

1.5 金屬廢渣筑路材料

使用熱潑工藝所處理的金屬廢渣在陳化三年之后，可以當做多孔結構的骨料來制作石膠泥瀝青混凝土，七天的膨脹力大概比1%更低一些，可以更加有效地盡量避免出現高溫變形的情況，或者低溫開裂的問題，是一種非常好用的筑路材料。

按照比較科學性的考察結果，可以發現有很多國家基本上，50%左右的金屬廢渣都使用在道路工程的建設方面。有些發達國家的幾條主要鐵路都使用金屬廢渣來當作道路鋪設，還有一些發達國家把高爐渣當做鋪路材料，這樣建設出來的道路承載力會比較大，而且更加堅固，具有耐冰凍的特點，同時其體積的穩定性也相對較高，耐磨性比較優質。比較耐得住浪花拍打或潮流沖擊等，相關工程性能會比較明顯。特別是使用混合爐渣來進行鋪路，其承載力比一般的材料鋪路要更高，瀝青層的厚度也可以適當予以減少，能夠有效地降低造價。

1.6 金屬廢渣回填材料以及軟土基填料

金屬廢渣能夠被有效地當做回填材料或者軟土地基的填料。通過一段時間的處理之后，金屬廢渣在適當級配之后，能夠被當做回填材料，成倍的讓承載能力獲得有效提升。并且有些發達國家通過金屬廢渣來進行填海，可以作為人造陸地，還可以使用金屬廢渣，利用錘擊的方法把水泥、粉煤灰以及金屬廢渣通過加水相互拌合成為混合料。通過金屬套管夯實，入土成為柱子，對軟土地基進行較緊密的處理，其效果也是比較明顯的，還需要提高復合地基的承載力，讓地基土壓縮模量的增加可以對載荷作用下的變形有所降低，從而達到成本的有效降低。

2 金屬廢渣資源化處理和綜合利用發展

目前我國各冶金企業，還有好多企業沒有完成，堆存顯現也比較普遍，工業固體廢棄物中含金屬資源進行全量的處理以及回收利用。其中利用的途徑主要是先通過固廢資源進行回收之后，再進行燒結，然后通過高爐冶金之后，這是一種大循環的使用模式。但是其層次仍然比較低，且效率不高。

首先要能夠提升金屬廢渣溶劑渣配料對于燒結礦品位及質量的研究。其次要盡量開發金屬廢渣在水泥生產當中的使用，要提升金屬廢渣用在水泥廠生產試驗等各方面的探索，以及生產性驗證方面的使用。需要有效地探索金屬廢渣水泥在生產過程中的最佳工藝的控制參數，同時也要讓金屬廢渣的摻入量有所提升。再次就是要開發金屬渣粉的生產使用，水泥與混凝土當中的金屬渣粉，是目前我國對鋼渣進行高價值資源回收利用的一個最為有效方式。細度在表面積控制下，能夠在一定水平內的金屬渣能夠有效的進行等量取代10%到30%左右的水泥，而這方面的金屬廢渣可以直接使用在混凝土的建筑工程當中，有效地讓混凝土的后期強度有所提升，也可以讓混凝土的耐磨性有所提高，使混凝土能夠擁有抗凍的特點，同時也需要具備抗腐蝕性。這種材料的使用要比水泥成本的使用要更低一些，因此可以讓企業的工程造價得以降低，進而讓企業的經濟收益獲得全面提升，是一種性能更高，同時耐久性更加明顯的混凝土原料。

3 結語

綜上所述，這些年來，我國一直都在鼓勵發展循環經濟，同時也在不斷號召節能降耗的，冶金金屬廢渣資源化處理以及綜合使用，都是目前更具代表性的一種資源循環利用方式，也是我國節能環保的一個根本性措施，是冶金企業想要能夠獲得健康可持續發展的一個非常重要保障，因而提升研究力度，并且不斷靠推廣金屬廢渣資源化處理，以及綜合使用技術，能夠有效地讓我國的冶金企業獲得更加健康的發展。同時給我國冶金企業企業的可持續發展，也能夠做出更加全面的貢獻。在金屬廢渣目前利用的基礎之上，開發金屬廢渣的其他使用途徑是非常重要的。

目前把金屬廢渣以及礦粉等相關材料進行復摻，相互讓活性得以激發，這種使用方式已經受到人們的廣泛關注。并且在國外目前有很多相關單位，也已經將金屬廢渣與礦物粉當做粗骨料來進行使用，盡量開發更多的金屬廢渣價值，這樣不但可以達到金屬廢渣的平衡，同時還能夠讓廢渣發揮出更多作用，使其在社會上發揮出更多貢獻。只有不斷地研究才能夠投入更多的資源，使金屬廢渣的資源化利用可以獲得全面發展。