鋼渣如何變廢為寶?
  發布時間:2019年04月06日 點擊數:

鋼渣——煉鋼過程中的一種副產品。它由生鐵中的硅、錳、磷、硫等雜質在熔煉過程中氧化而成的各種氧化物以及這些氧化物與溶劑反應生成的鹽類所組成。鋼渣含有多種有用成分:金屬鐵2%~8%,氧化鈣40%~60%,氧化鎂3%~10%,氧化錳1%~8%,故可作為鋼鐵冶金原料使用。

鋼渣的礦物組成以硅酸三鈣為主,其次是硅酸二鈣、RO相、鐵酸二鈣和游離氧化鈣。鋼渣為熟料,是重熔相,熔化溫度低。重新熔化時,液相形成早,流動性好。鋼渣分為電爐鋼渣、平爐鋼渣和轉爐鋼渣3種。

國外鋼渣利用

日本目前的鋼渣有效利用率已達到95%以上,轉爐渣和電爐渣的利用方向分為外銷、自使用、填埋 。

德國目前的鋼渣有效利用率達98%以上,其主要利用方向為土建、農肥以及配入燒結和高爐進行再利用。德國已將轉爐渣用于加固萊茵河港口和謬司河岸。

美國目前的鋼渣有效利用率達98%,其主要利用方向(燒結和高爐再利用、筑路)的鋼渣用量占總鋼渣利用量的65%以上。美國的8條主要鐵路均用鋼渣作鐵道渣。美國研究機構對氧氣頂吹轉爐渣性能進行研究,開發出利用鋼渣去除土壤含水層中有機物與無機物的使用途徑。

瑞典通過向熔融鋼渣中加入碳、硅和鋁質材料對鋼渣進行成分重構,在回收渣中渣鋼后將鋼渣用于水泥生產。加拿大將處理后的鋼渣用于道路建設。阿拉伯地區利用電弧爐鋼渣(分級)作為混凝土摻合料配制出屬性更好的混凝土。

目前國內鋼渣主要處理工藝有:熱潑法、風淬法、滾筒法、粒化輪法、熱悶法。其中熱潑法、滾筒法、熱悶法最為常用,在此對其工作原理和優缺點進行簡單介紹。

熱潑法

(1)渣線熱潑法

將鋼渣傾翻,噴水冷卻3~4天后使鋼渣大部分自解破碎,運至磁選線處理。此工藝的優點在于對渣的物理狀態無特殊要求、操作簡單、處理量大。

其缺點為占地面積大、澆水時間長、耗水量大,處理后渣鐵分離不好、回收的渣鋼含鐵品位低、污染環境、鋼渣穩定性不好、不利于尾渣的綜合利用。

(2)渣跨內箱式熱潑法

該工藝的翻渣場地為三面砌筑并鑲有鋼坯的儲渣槽,鋼渣罐直接從煉鋼車間吊運至渣跨內,翻入槽式箱中,然后澆水冷卻。 此工藝的優點在于占地面積比渣線熱潑小、對渣的物理狀態無特殊要求、處理量大、操作簡單、建設費用比熱悶裝置少。

其缺點為澆水時間24h以上、耗水量大、污染渣跨和煉鋼作業區、廠房內蒸汽大、影響作業安全。鋼渣穩定性不好、不利于尾渣綜合利用。

滾筒法

高溫液態鋼渣從溜槽流淌下降時,被高壓空氣擊碎,噴至周圍的鋼擋板后落入下面水池中。此工藝的優點在于流程短、設備體積小、占地少、鋼渣穩定性好、渣呈顆粒狀、渣鐵分離好、渣中f-CaO含量小于4%(質量分數,下同)、便于尾渣在建材行業的應用。

其缺點為對渣的流動性要求較高、必須是液態稀渣、渣處理率較低、仍有大量的干渣排放、處理時操作不當易產生爆炸現象。

熱悶法

待熔渣溫度自然冷卻至300~800℃時,將熱態鋼渣傾翻至熱悶罐中,蓋上罐蓋密封,待其均熱半小時后對鋼渣進行間歇式噴水。急冷產生的熱應力使鋼渣龜裂破碎,同時大量的飽和蒸汽滲入渣中與f-CaO、f-MgO發生水化反應使鋼渣局部體積增大從而令其自解粉化。

此工藝的優點在于渣平均溫度大于300℃均適用,處理時間 短(10~12h),粉化率高(粒 徑20mm以下者達85%),渣鐵分離好,渣性能穩定,f-CaO、f-MgO含量小于2%,可用于建材和道路基層材料。

其缺點為需要建固定的封閉式內嵌鋼坯的熱悶箱及天車廠房、建設投入大、操作程序要求較嚴格、冬季廠房內會產生少量蒸汽。

根據中國鋼渣的利用情況,應對以下幾個方面進行更為深化的研究:

1)對鋼渣成分和性能進行深入了解,為鋼渣的開發利用提供理論依據。

2)加強鋼渣處理技術的研究,以解決鋼渣內所含的游離氧化鈣(f-CaO)和氧化鎂(MgO)遇水后易膨脹的問題,還有由于鋼渣中的Ca、Si、Al三大元素相對偏低,所形成的硅酸鹽總量與水泥熟料相差過大(近45%)的問題。

3)通過推廣鋼渣作冶煉(燒結、高爐、煉鋼)熔劑的應用技術,充分利用其中所含的鐵、鈣、鎂、錳等成分的同時,還可以節省大量能源。加強鋼渣作回填和筑路材料的研究。

4)由于鋼渣中的硅酸二鈣和硅酸三鈣礦物結晶完整,晶粒粗大致密,粉磨的細度難以達到要求。所以,制造高性能鋼渣微粉的難點在于開發針對鋼渣的特殊磨粉工藝和設備。

鋼渣是一種“放錯了地方的資源”。鋼渣的綜合利用不但可以消除環境污染,還能夠變廢為寶創造巨大的經濟效益,是可持續發展的有效途徑,對國家、對社會都具有十分重要的意義。

 

來源:熱加工論壇

 

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