钢铁厂冶炼废渣处理工艺研究

韩先会

摘要：目前，我国未利用钢渣尾矿累计存量超过18亿吨，但利用率仅为10%左右。与西方国家相比，利用率低，不仅浪费资源，而且破坏环境。钢渣主要由硅酸三钙、硅酸二钙等矿物组成。它属于一种潜在的凝胶材料。然而，钢渣中凝胶含量少，活性低，在很大程度上制约了钢渣的高价值利用。因此，有必要做好钢渣的预处理工作，尽量将钢渣粉碎，分离铁渣，以提高金属回收率，降低尾矿中游离氧化钙的含量。

关键词：钢铁厂;冶炼废渣;处理工艺

引言

通过钢铁厂冶炼废渣处理工艺上的改进，降低了原有传统工艺对环境的污染，缩短了处理周期，大大降低了工人的劳动强度，提高了皮带作业率，真正起到了为生产保驾护航的作用。基于此，本文针对钢铁厂冶煉废渣处理工艺进行研究，仅供相关人士参考。

1.冶金工业固体废物的危害

冶金工业的运转会产生诸多固体冶炼废渣，还有许多有毒物质。这些有毒物质，在接触土壤之后，会对土壤产生巨大危害。如以硫酸法来生产钛白粉就会产生大量的酸解固体废渣，它们往往会被堆积处理，而在被雨雪淋溶之后，一些有毒的可溶成分会通过水分由地表渗入地下，使得土壤变得“有毒”，呈现出硬化、酸化、碱化现象，甚至会出现重金属污染等情况，不但会对一些农作物产生毒害，而且也会对食用者带来健康危害。

2.钢渣的资源化利用技术现状

钢渣性质与原料的选择、生产参数、钢种息息相关，导致钢渣组分浮动较大。钢渣强度高，硬度大，难以磨粉;炉渣的凝胶组分活性低;炉渣吸水性好，但会发生水解反应使体积膨胀，稳定性变差，从而导致钢渣距离稳定可靠的应用还存在难度。我国钢渣的用途包括：道路建设，占钢渣利用量的40.2%;其次是工程回填料，占比32.3%;用于冶金生产的占比19.4%，用于水泥的占比6.5%，其他建材的占比1.6%。

3.钢铁厂冶炼废渣处理工艺研究

2005年开始至今，我国钢渣的产量随着粗钢产量的增加而急剧上升。近年来，钢渣产生量更是超过1亿t。钢渣的利用率一直很低，2005年仅为10%左右。钢渣中高含量的f-CaO是造成钢渣构筑物开裂的主要原因。所以，提高钢渣利用率，首先应降低钢渣中f-CaO含量。为此，冶金工作者开发了系列钢渣一次处理技术，主要包括钢渣常压池式热闷处理技术，熔融钢渣罐式有压热闷处理技术，冷态钢渣蒸汽陈化技术，热泼技术，滚筒粒化技术和风淬技术等。可以看出：有压热闷工艺技术适用性强、处理时间短，在自动化、处理效果、环境排放、资源化利用，余热利用等各方面均具有优势，符合我国日益严格的环境排放标准以及装备化升级换代的需要。尽管通过钢渣处理技术的应用与普及，钢渣利用率从2004年的10%仅提高到现在的约30%，仍有超过7000万t的钢渣没有得到有效利用。并且熔融钢渣高品质的热能也没有得到回收，浪费高温钢渣热能。

3.1转底炉技术。

首先，粉尘与还原剂（煤粉）、粘结剂等混合造粒。具有一定强度的生球经干燥器干燥后，生球水分降至3%以下，然后通过振动布料器将干燥后的生球均匀地布置在转底炉内。转底炉温度控制在1100～1300℃，球团在炉内直接还原反应，70%以上的氧化铁还原为金属，铁保留在金属化球团中。同时球团中的锌、铅、钾、钠被还原或挥发，进入转底炉烟气系统，最终实现球团中铁、锌、钾、钠的分离，从而实现铁的回收和锌、钾、钠的分离。20世纪90年代以来，我国对转底炉技术进行了跟踪研究，先后在山西、河南、和辽宁建立了试验装置，进行了初步试验，取得了经验和技术的积累。近年来，在消化吸收国外转底炉技术发展的基础上，许多企业投资建设转底炉装置，许多钢铁企业计划或准备建设转底炉。转底炉工艺已逐渐成为直接还原铁领域的研究热点。从国外介绍了国内回转窑工艺和转底炉工艺。我国采用特殊工艺和设备处理含铁粉尘和泥浆的处理率较低。在今后含铁尘泥的处置中，含铁尘泥按以下原则进行分类：含铁尘泥的资源化利用可分为生产回用和除杂工艺。K、含铁尘泥Na、Zn等杂质元素含量低，因地制宜回用，相反，杂质元素含量高的必须通过除杂处理重新用于生产。

3.2钢渣辊压破碎-余热有压热闷技术

钢渣热压过程的反应机理包括物理变化和化学反应。在化学反应膨胀应力、相变应力和收缩应力的共同作用下，钢渣粉化，游离氧化钙大大降低，实现钢渣分离。该工艺具有以下特点：①材料要求。对于200～1650℃的钢渣，对钢渣的固体和液体流动性没有要求。②稳定。经处理后，钢渣中大量游离氧化钙被消化，其含量小于3%，均热膨胀率小于2%，稳定性好。③ 渣铁分离。渣铁大部分仍被包裹，分选效果好，不利于后续分选加工。④粉碎率。经处理后，钢渣中-20mm粒径的含量可达70%以上。⑤热密性参数。热封时间约1.5h，热封工作压力0.2～0.4MPa，吨渣耗水量0.3～0.4t。⑥环境保护。热窒息过程产生的蒸汽通过管道有组织排放，处理过程清洁环保。⑦配套装备。辊压破碎机、渣罐倾翻车、有压热闷罐和转运台车。⑧运行成本。运行费用折合吨钢约3元。钢渣辊压破碎-余热有压热闷工艺是国内最先进的钢渣处理工艺，经该工艺处理后的钢渣可获得高品位渣钢、磁选粉和安定性合格的尾渣。

结束语

随着我国钢铁产量持续增长，钢铁固体废弃物资源利用越来越受到重视。目前我国高炉渣由于自身特性的稳定性，其回收利用已超过90%;钢渣由于其成分的不稳定性和自身特性的复杂性，利用率较低，仅达30%。我国还需进一步通过钢铁固废资源化技术的开发和实践，最大程度地回收资源、降低消耗，努力开发钢铁工业固体废弃物生产绿色新流程。

参考文献

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