钢渣的处理工艺

【摘 要】钢渣是一种“放错了地方的资源”。钢渣的综合利用不但可以消除环境污染，还能够变废为宝创造巨大的经济效益，是可持续发展的有效途径，对国家、对社会都具有十分重要的意义。本文从目前钢渣主要处理工艺和国内钢渣利用概况两方面进行了分析。

【关键词】钢渣；处理工艺；利用

1 目前钢渣主要处理工艺

1.1 风淬法

热熔钢渣被压缩空气击碎落入水中急冷、改质、粒化。其优点是排渣速度快、占地面积少、污染少、处理后钢渣粒度均匀；其缺点是处理率低、钢渣利用途径窄。

1.2 粒化轮法

将熔融的钢渣落到高速旋转的粒化轮上，因机械作用将熔渣破碎、粒化，被粒化的熔渣在空间经喷水冷却后，渣水一同落入脱水转鼓。其优点是排渣速度快、污染少；其缺点是处理率低（一般在50%左右）、只能处理流动性好的钢渣、设备磨损严重、钢渣胶凝性能变差影响其利用。

1.3 热泼法

（1）渣线热泼法。将钢渣倾翻，喷水冷却3～4天后使钢渣大部分自解破碎，运至磁选线处理。此工艺的优点在于对渣的物理状态无特殊要求、操作简单、处理量大。其缺点为占地面积大、浇水时间长、耗水量大，处理后渣铁分离不好、回收的渣钢含铁品位低、污染环境、钢渣稳定性不好、不利于尾渣的综合利用。

（2）渣跨内箱式热泼法。该工艺的翻渣场地为三面砌筑并镶有钢坯的储渣槽，钢渣罐直接从炼钢车间吊运至渣跨内，翻入槽式箱中，然后浇水冷却。此工艺的优点在于占地面积比渣线热泼小、对渣的物理状态无特殊要求、处理量大、操作简单、建设费用比热闷装置少。其缺点为浇水时间24h以上、耗水量大、污染渣跨和炼钢作业区、厂房内蒸汽大、影响作业安全。钢渣稳定性不好、不利于尾渣综合利用。

1.4 盘泼法

将热熔钢渣倒在渣罐中，用吊车将罐中钢渣均匀倒在渣盘上，喷淋大量水急冷，再倾翻到渣车中喷水冷却，最后翻入水池中冷却。其优点是快速冷却、占地少、粉尘少、钢渣活性较高；其缺点是渣盘易变形、工艺复杂、投资和运行费用高、钢渣稳定性差。

1.5 水淬法

钢渣水淬是20世纪70年代为获得粒度小于8mm钢渣返回烧结而研究成功的工艺。高温液态钢渣在流出下降过程中，被压力水分割、击碎，再加上高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，同时进行了热交换，使熔渣在水幕中进行粒化。其优点是排渣速度快、工艺流程简单、占地面积少、投资少；其缺点是处理率低（最高50%）、水淬时操作不当易发生爆炸、处理后渣利用途径窄、钢渣水硬胶凝性低影响钢渣的利用。

1.6 滚筒法

高温液体钢渣在高速旋转的滚筒内，以水作为冷却介质，急冷固化、破碎。其优点是排渣速度快、占地面积少、污染少；其缺点是设备较复杂且故障率高、投资大、钢渣活性低。

1.7 热焖法

钢渣热焖处理技术是将熔融钢渣倾翻在热焖装置内，封盖，喷水。水遇热渣产生蒸汽，使钢渣发生化学反应，游离氧化钙生成氢氧化钙，体积膨胀并在温度变化应力作用下破裂粉化，使钢渣稳定。热闷处理工艺简单，能够处理固态钢渣，处理后的钢渣活性高、安定性好，利于钢渣的后期利用。

2 国内钢渣利用概况

2.1 钢渣用于冶金原料

（1）回收废钢铁。钢渣中含有较大数量的铁，平均质量分数约为25%，其中金属铁约占10%。磁选后，可回收各粒级的废钢，其中大部分含铁品位高的钢渣作为炼钢、炼铁原料。

（2）钢渣用作烧结材料。由于转炉钢渣中含40%～50%的CaO，用其代替部分石灰石作烧结配料，不仅可回收利用钢渣中残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰、稀有元素（V、Nb等）等，而且可使转鼓指数和结块率提高并有利于烧结造球及提高烧结速度。钢渣中Fe、FeO在氧化反应过程中产生的热量可降低烧结矿燃料消耗。

（3）钢渣用作高炉熔剂。转炉钢渣中含有40%～50%的CaO、6%～10%的MgO，将其回收作为高炉助溶剂可代替石灰石、白云石，从而节省矿石资源。另外，由于石灰石（CaCO3）、白云石[CaMg（CO3）2]分解为CaO、MgO的过程需耗能，而钢渣中的Ca、Mg等均以氧化物形式存在，从而节省大量热能。

（4）钢渣用作炼钢返回渣料。钢渣返回转炉冶炼可降低原料消耗，减少总渣量。对于冶炼本身还可促进化渣，缩短冶炼时间。

2.2 钢渣用于道路工程

（1）钢渣生产水泥及混凝土掺合料。钢渣中含有具有水硬胶凝性的硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）及铁铝酸盐等活性矿物，符合水泥特性。因此可以用作生产无熟料水泥、少熟料水泥的原料以及水泥掺合料。钢渣水泥具有耐磨、抗折强度高、耐腐蚀、抗冻等优良特性。

（2）钢渣代替碎石和细骨料。钢渣碎石具有强度高、表面粗糙、耐磨和耐久性好、容重大、稳定性好、与沥青结合牢固等优点，相对于普通碎石还具有耐低温开裂的特性，因而可广泛用于道路工程回填。钢渣作为铁路道渣，具有不干扰铁路系统电讯工作、导电性好等特点。由于钢渣具有良好的渗水和排水性，其中的胶凝成分可使其板结成大块。钢渣同样适于沼泽、海滩筑路造地。

2.3 新型建筑材料工程应用

（1）新型混凝土。通过磨细加工，使工业废渣的活性提高并作为一种混凝土用掺合料进入混凝土的第6组分――矿物细掺料。细磨加工不仅使渣粉颗粒减小，增大其比表面积，使渣粉中的f-CaO进一步水化以提高渣粉稳定性，还伴随着钢渣晶格结构及表面物化性能变化，使粉磨能量转化为渣粉的内能和表面能，提升钢渣胶凝性。利用钢渣微粉与高炉矿粉相互间的激发性，加以适当的激发剂可配制出高性能的混凝土胶凝材料。同时，根据不同的使用要求，还可配制出道路混凝土（抗拉强度高，耐磨、抗折、抗渗性好）、海工混凝土（良好的渗水、排水性，海洋生物附着率高）等系列产品。

（2）碳化钢渣制建筑材料。造成钢渣稳定性不好的主要因素是游离氧化钙和游离氧化镁，它们都可以和CO2进行反应，且钢渣在富CO2环境下，会在短时间内迅速硬化。利用这种性质，可利用钢渣制成钢渣砖，再次用到不同的建筑中，其重要意义在于碳化养护材料的物理化学性能得到了重大改进。与此同时，有效控制了CO2的排放，改善温室效应。

2.4 钢渣在环境工程方面的应用

钢渣较高的碱性和较大的比表面积可用于处理废水。研究表明，钢渣具有化学沉淀和吸附作用。在钢渣处理含铬废水研究中，铬的去除率达到99%。钢渣处理含锌废水的研究中，锌的去除率达98%以上，处理后的废水达到GB897888污水综合排放标准。 钢渣处理含汞废水的研究中，汞的去除率达到90.6%。其研究结果为解决海洋汞污染提供了一种有效途径。钢渣还可用于处理含磷废水及含其他重金属废水。

3 结束语

根据中国目前钢渣的利用情况，应对以下几个方面进行更为深化的研究：

（1）对钢渣成分和性能进行深入了解，为钢渣的开发利用提供理论依据。

（2）加强钢渣处理技术的研究，以解决钢渣内所含的游离氧化钙（f-CaO）和氧化镁（MgO）遇水后易膨胀的问题，还有由于钢渣中的Ca、Si、Al三大元素相对偏低，所形成的硅酸盐总量与水泥熟料相差过大（近45%）的问题。

（3）通过推广钢渣作冶炼（烧结、高炉、炼钢）熔剂的应用技术，充分利用其中所含的铁、钙、镁、锰等成分的同时，还可以节省大量能源。加强钢渣作回填和筑路材料的研究。

参考文献：

[1]郭秀键.钢渣处理及资源化综合利用工艺[J].有色冶金设计与研究，2012（6）.

[2]黄卫国，谢晓会，宋春玉.钢渣处理及循环利用技术探讨[J].河北冶金，2012（6）.