根据水渣的脱水方式,水渣处理工艺又分为转鼓脱水法(图拉法)、渣池过滤法(底滤法)、脱水槽式(拉萨法)、提升脱水式(明特克法)。
干渣的产生不仅会造成环境污染,而且破碎后用于路基垫层、筑路骨料、建筑用砂石料等,产品附加值低。 目前国内大中型钢铁企业很少采用干渣处理方法,仅在水渣系统有故障或有特殊情况时采用,但在西部地区部分钢厂中,干渣仍占有一定的比例。
水淬渣具有良好的潜在水硬性,可作为优质的水泥原料,或可直接替代部分水泥用于混凝土生产。 通过添加一定量的水渣微粉,可使其强度、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子侵蚀、黏聚性和抗离析等性能有所提高。 但仍有一部分钢铁企业将水淬渣直接卖给水泥厂作混合材,水泥厂一般将水淬渣与熟料、石膏等共同粉磨,由于水淬渣易磨性较熟料差,难以磨细至理想的细度,致使水淬渣的活性不能充分发挥,限制了水淬渣在水泥中的掺量,不利于水淬渣的大量利用。
此外,高炉渣还可以生产一些用量相对不大,但极具经济价值的特殊用途产品,如生产矿渣棉、微晶玻璃、耐火材料等。 钢渣综合利用情况 钢铁企业一般都采用“破碎—筛分—磁选—磁选后废钢回收”处理钢渣。 钢铁企业磁选后的钢铁尾渣除少量用于返回烧结和炼钢外,其余主要用于直接生产道路工程、钢渣砖制备、钢渣水泥、水泥和混凝土掺合料等,或外销于建材企业用于以上材料的生产。
但钢渣中较高的硫或磷含量会产生富集作用,影响了大宗冶炼回用,消耗钢渣尾渣总量占总产生量的10%。 2.作为建筑原料或制备建材制品 钢渣尾渣可作为筑路渣、钢渣砂替代砂或石子用于道路基层、垫层、面层材料,降低成本。 另外,钢渣经稳定化处理后可与粉煤灰或炉渣按一定比例配合、磨细、成型、养护,生产出不同规格的钢渣砖、免烧砖、砌块、路缘石等各种建材制品。 如宝钢、宣钢、武钢、西宁特钢、陕西龙钢等钢铁企业均已建立混凝土砌块和透水砖、花砖、彩色地砖生产线,其中宝钢生产的碾压型整铺透水透气混凝土和机压型混凝土透水砖制品已应用于世博园区中心广场、世博公园等重大地面工程的铺设。
钢渣粉成本比水泥低30%,降低工程造价,为钢渣制备优质沥青混凝土耐磨集料开辟了道路,日益成为钢渣利用的一个重要的突破口,预计“十二五”期间将有较大的发展空间。
为了进一步延伸循环经济产业链,钢铁行业联合建筑行业,相继成功开发了低热钢渣水泥、钢渣道路水泥、钢渣砌筑水泥等水泥品种。 含铁尘泥利用情况 含铁尘泥含铁较高,具有良好的经济价值。 目前,大部分钢铁企业将粒度较大的含铁尘泥作为原料的一部分直接配入烧结混合料,过细的含铁除尘灰经造球后再作为烧结配料。
此外,首钢、沙钢、本钢、宁波钢铁等企业建成污泥除尘灰制球生产线,将回收的各种含铁尘泥经沉淀烘干制球后作为转炉冶炼辅料,在转炉冶炼初期替代石灰石、烧结矿,起到一定的造渣剂、助熔剂的作用。 对于含铁品位较高的氧化铁皮(粉),除应用烧结、炼钢外,钢铁企业充分挖掘资源特性,生产铁氧体预烧料、氧化铁红、磁性材料、还原铁粉和粉末冶金产品等高附加值产品,实现铁素的价值提升。
宝钢利用氧化铁皮还原的氧化铁红,再添加一定量镀锌废渣和锰元素,开发出二十多种锰锌铁氧体低损耗软磁材料品种,随着宝钢氧化铁鳞的产生量逐年增多,又相继成功开发了永磁材料,进一步丰富了产品种类,极大地推动了磁性材料行业的发展。 冶炼渣综合利用技术进展 针对钢铁渣尚未解决的关键环节,目前国内正在研究一批新的利用技术,经过初步的工业试验或产业化示范,其技术的先进性和经济可行性得到了初步证实,包括产业化推广类技术和重大关键研发类技术两大类。 1.产业化推广类技术 (1) 钢渣处理技术 矿渣已成为我国水泥混凝土行业宝贵资源,应用比较广泛,但钢渣在水泥工业中的研究与应用较为缓慢。 一方面落后的钢渣处理工艺造成渣铁包裹严重,FeO及金属Fe含量高,制备水泥生料时会使粉磨电耗升高,成本增加;另一方面落后的钢渣处理工艺使钢渣中的f-CaO、f-MnO消解不完全,会引起水泥安定性不良。 因此,钢渣处理工艺是钢渣实现资源化的前提与条件,钢渣处理工艺的好坏钢渣高价值资源化利用关系影响较大。 滚筒渣处理技术是将高温熔态冶金渣在一个转动的密闭容器中进行处理,在工艺介质和冷却水的共同作用下,高温渣被急速冷却和碎化,并被排出。
所形成的滚筒渣粒度小而均匀,小于70毫米的粒渣所占比例大于80%。
成品渣中性能较稳定,渣钢分离效果好,可以直接进行磁选。 目前该工艺已在宝钢、马钢、宣钢、方大特钢等企业得到推广和应用外,已经输出到印度JSW和韩国浦项制铁集团等国际大型钢铁企业。 ⑵ 钢渣棒磨技术与宽带新型磁选提纯技术装备 热闷处理后的钢渣通过宽带磁选机,同收钢渣中的废钢;再采用棒磨机剥离提纯,然后经双辊磁选机磁选,回收铁品位达90%以上,可直接代替部分废钢作为废钢冷料。 通过优化工艺,钢渣中的金属铁回收率达98%。
⑶ 矿渣、钢渣复合微粉生产技术 符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》和《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》的钢渣粉产品已推广应用。
由于矿渣粉的碱度低,大掺量时会出现钢筋锈蚀和碳化起砂等现象,因此需掺入碱性钢渣粉以改善矿渣粉的缺点,又可发挥钢渣粉后期强度高、耐磨性好等特点。 将粒化高炉矿渣和钢渣分别磨细至400平方米/千克比表面积以上,并根据渣粉性质,按科学比例配制成钢铁渣复合粉作混凝土掺合料,可等量取代10%~40%,的水泥。 钢铁渣复合粉配制混凝土可提高混凝土后期强度,改善其工作性和提高其耐久性。 ⑷ 钢铁渣生产水泥技术 钢铁渣粉可与硅酸盐水泥熟料按一定比例配制成钢渣硅酸盐水泥、低热钢渣水泥、钢渣道路水泥等水泥品种。 目前我国已有“钢渣硅酸盐水泥”、“低热钢渣矿渣水泥”、“钢渣道路水泥”、“钢渣砌筑水泥”的标准和产品,并在工程中应用,但规模不大,应大力推广。 2.重大关键工程技术 ⑴ 钢渣余热利用及回收技术 我国钢铁工业产生冶金渣温度高达1400~1500℃,余热品质较高,极具开发利用价值,但是据统计我国钢铁工业熔渣的余热回收率不足2%。 随着能源、环保瓶颈问题的日益加剧,近年来,国内的有关单位及科研院校都在积极地进行着高温冶金渣显热利用方面的研究,已成为我国钢铁行业未来几年内重要的节能环保技术之一。
其中,首钢、宝钢、中冶建筑研究总院和中国京冶工程技术有限公司等单位分别开展了此方面的基础研究工作,有些技术已完成了中试,并即将进行工业化建设。 熔融高炉渣直接生产矿棉也是钢铁渣余热利用技术。