鋼渣資源綜合利用及發展前景展望

韓先會

摘要：鋼鐵工業鋼渣的處理和利用涉及機械設備、資源和環境等多個領域。目前，鋼鐵行業鋼渣綜合利用率較低，尤其是鋼渣利用率不足30%。未利用的鋼渣如果長期堆放，不及時處理，會逐漸失去活性，難以再處理，占用大量土地，形成環境污染問題。嚴重時會導致土壤和水體的重金屬污染。因此，鋼鐵工業鋼渣綜合利用是節能環保戰略性新興產業的重要組成部分。這不僅是為工業又好又快發展提供資源保障的重要途徑，也是解決鋼渣處置和堆放不當造成的環境污染和安全隱患的根本政策。鋼鐵工業鋼渣綜合利用是實現產業轉型升級的重要措施，也是確保我國工業可持續發展的一項長期戰略方針。

關鍵詞：鋼渣;資源綜合利用;發展前景

引言

目前，經營單位分別采用電廠摻燒、建材使用、物化、焚燒、水泥窯協同處置、火法冶煉等多種利用處置工藝，建成了較為完善的鋼渣無害化處理體系。截至2020年6月，共計有22個工業危險廢物利用處置項目取得了環評批復（含已建成投產），重金屬污泥、冶煉廢物、利用類廢礦物油等各類工業危險廢物得到有效處置，項目批復工業危險廢物總利用處置規模為91.4926萬噸/年+25萬個廢包裝桶/年;廢棄電器電子產品處理項目2個，處置能力共4萬噸/年;在一般固廢利用處置方面，全市共計有12個項目取得批復（含已建成投產），經統計生活污水處理污泥、造紙廢水處理污泥等工業污泥固體廢物總利用處置規模104.1萬噸/年。粉煤灰、脫硫石膏等一般工業鋼渣及精蒸餾殘渣、廢礦物油等危險廢物具有回收再利用的價值，由產廢企業回收利用或者交由其他單位作原材料使用。

1.鋼渣來源及構成

鋼渣指的是冶金工業煉鋼期間所產生的熔渣。具體來說，它是由金屬爐料一些元素產生氧化反應之后而產生的物質，這些物質包括有金屬爐料雜質、被侵蝕的補爐材料和爐襯料、氧化物以及在調整鋼渣性質過程中所添加的一些螢石、硅石、石灰石、鐵礦石以及白云石等造渣材料。鋼渣屬于冶金工業煉鋼的必然鋼渣產物。鋼渣的主要成分構成包括氧化硅（SiO）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化亞鐵（FeO）、氧化錳（MnO?-x（H?O））、游離氧化鈣（f-CaO）以及五氧化二磷（P2O5）等元素，部分鋼渣中還含有五氧化二釩等。由于它的構成成分波動范圍較大，所以，在加工利用時，應當結合其物質元素含量以及成分類型來進行綜合處理。

2.鋼渣處理工藝，余熱有壓熱悶技術

就工藝處理工藝而言，鋼渣輥破碎和余熱加壓熱塞工藝可分為鋼渣輥破碎和余熱加壓熱塞兩個階段。碾壓破碎工藝主要完成鋼渣的快速冷卻和破碎，處理時間約30min。轉爐車間排渣后，渣罐由渣罐車運輸至鋼渣熱處理廠，裝有鋼渣的渣罐由鑄造橋式起重機吊至渣罐翻車機。渣罐傾卸機移動到預定位置傾卸渣罐，輥式破碎機反復滾動破碎，并吸水處理。處理后鋼渣溫度可從1450℃左右冷卻至700℃左右，最大粒徑可破碎至300mm以下。余熱加壓熱壓工藝主要完成軋碎后鋼渣的穩定化處理，處理時間為2.5～3H。軋制破碎后的鋼渣由軋制破碎機推至裝有接渣罐的接渣轉運車，接渣轉運臺車行走至行車吊裝位，行車吊起渣槽落入熱悶罐內進行有壓熱悶。罐內熱悶處理后經由行車吊出，并將鋼渣卸至振動篩上，送至后續加工磁選線。處理后鋼渣的粉化率高，穩定性良好，-20mm粒級達到70%左右，游離氧化鈣含量<3%，浸水膨脹率<2%。

3.鋼渣的綜合利用及發展前景

3.1鋼渣在道路工程中的應用

鋼渣的強度高、硬度大，并且具有很好的耐磨性和滲透性，用于鋪料可以增大道路的CBR值，明顯減輕路面沉陷現象，而且鋼渣鋪路后，道路的抗凍解凍性能變好，路面的裂縫、坑槽、龜裂、車轍明顯減少，延長了道路的使用壽命。目前，許多國家已經將鋼渣用于道路工程實踐中，如美國有90%的鋼渣用于道路建設，德國50%的鋼渣用于鋪路，英國將98%的鋼渣用于鋪路。我國從上世紀末對鋼渣用以道路建設開展探索，寶武集團利用滾筒法處理鋼渣，并將鋼渣骨料用于鋼渣瀝青道路上，經過大量檢測后發現，各項數據完全滿足瀝青道路的國家標準要求。2018年，八鋼將鋼渣作為水穩層和瀝青混凝土面層的主要材料，在“三供一業”項目實施中進行了規模化使用，具有施工簡單、造價低、質量好、路害少的優勢，為新疆境內的鋼渣綜合利用提供了范例。

3.2農業肥料方面的利用

冶金鋼渣鋼渣中并非只有有害物質，它其中也會含有一些有利于植物、農作物生長的元素。結合實際情況來看，在托馬斯方法冶煉金屬的過程中，會產生許多具有堿性性質的鋼渣，將他們進行磁選并把其中的廢鐵擇出來，然后對剩下的材料進行粉碎以及破碎處理，在輔以相應工藝的話，便能夠生產出來能夠用于農業種植的磷肥。在這種肥料中鐵元素以及鎂元素含量較高，它們能夠和一些具有酸性性質的土壤進行融合，進而實現其營養元素含量的進一步提升，讓一些農作物能夠更好地成長。與此同時，鋼渣也能夠制作成硅肥，在種植小麥或者玉米等農作之前，可采用化肥深施的方法來把鋼渣硅肥施入土壤深處，使他們能夠為小麥、玉米提供生長養料，進一步提高這些農作物的產量。此外，在鋼渣當中也蘊含著諸多能夠與酸性物質產生化學反應的元素，所以，在面對酸性程度較高的土壤時，可以利用一些鋼渣來充當中和劑，是這些土壤的酸堿性能夠趨于合理，在此基礎上再進行農作物種植，從而實現土地資源的有效利用和農作物增收的雙向目標。

結束語

對于鋼渣處理而言，我國鋼渣一次處理居于世界領先水平，特別是鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶技術，為國內外首創。但鋼渣因其自身的安定性差、易磨性差、活性較低、含重金屬、成分不穩定等原因，鋼渣制品用于建材行業有一定安全隱患，市場認可度不高，鋼渣綜合利用技術亟待提高，目前鋼渣綜合利用率不足30%。同樣，與高爐渣一樣，鋼渣也存在熱能資源沒有得到有效回收利用的問題。

參考文獻

[1]趙立杰，張芳.鋼渣資源綜合利用及發展前景展望[J].材料導報，2020，34（S2）：1319-1322+1333.

[2]鄭翠紅，馬彥偉，劉國忠，檀杰，申星梅，楊徽，林娜.鋼渣的分級和蒸汽養護處理研究[J].硅酸鹽通報，2020，39（11）：3557-3561. DOI：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2020.11.022.

[3]嚴孝彩，鋼渣及鋼渣混凝土制備與應用研究.福建省，福建金鼎建筑發展有限公司，2020-09-09.

[4]史晉銘.鋼渣風淬工藝的換熱規律研究及工藝線改進[D].武漢科技大學，2021.DOI：10.27380/d.cnki.gwkju.2021.000400.

[5]李煒煒，馮路.鋼渣與機制砂的綜合處理與應用[C]//第六屆中國國際砂石骨料科技大會論文集.，2019：180-183.DOI：10.26914/c. cnkihy.2019.095595.