鋼鐵廠冶煉廢渣處理工藝研究

韓先會

摘要：目前，我國未利用鋼渣尾礦累計存量超過18億噸，但利用率僅為10%左右。與西方國家相比，利用率低，不僅浪費資源，而且破壞環(huán)境。鋼渣主要由硅酸三鈣、硅酸二鈣等礦物組成。它屬于一種潛在的凝膠材料。然而，鋼渣中凝膠含量少，活性低，在很大程度上制約了鋼渣的高價值利用。因此，有必要做好鋼渣的預(yù)處理工作，盡量將鋼渣粉碎，分離鐵渣，以提高金屬回收率，降低尾礦中游離氧化鈣的含量。

關(guān)鍵詞：鋼鐵廠;冶煉廢渣;處理工藝

引言

通過鋼鐵廠冶煉廢渣處理工藝上的改進，降低了原有傳統(tǒng)工藝對環(huán)境的污染，縮短了處理周期，大大降低了工人的勞動強度，提高了皮帶作業(yè)率，真正起到了為生產(chǎn)保駕護航的作用?；诖?，本文針對鋼鐵廠冶煉廢渣處理工藝進行研究，僅供相關(guān)人士參考。

1.冶金工業(yè)固體廢物的危害

冶金工業(yè)的運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生諸多固體冶煉廢渣，還有許多有毒物質(zhì)。這些有毒物質(zhì)，在接觸土壤之后，會對土壤產(chǎn)生巨大危害。如以硫酸法來生產(chǎn)鈦白粉就會產(chǎn)生大量的酸解固體廢渣，它們往往會被堆積處理，而在被雨雪淋溶之后，一些有毒的可溶成分會通過水分由地表滲入地下，使得土壤變得“有毒”，呈現(xiàn)出硬化、酸化、堿化現(xiàn)象，甚至會出現(xiàn)重金屬污染等情況，不但會對一些農(nóng)作物產(chǎn)生毒害，而且也會對食用者帶來健康危害。

2.鋼渣的資源化利用技術(shù)現(xiàn)狀

鋼渣性質(zhì)與原料的選擇、生產(chǎn)參數(shù)、鋼種息息相關(guān)，導致鋼渣組分浮動較大。鋼渣強度高，硬度大，難以磨粉;爐渣的凝膠組分活性低;爐渣吸水性好，但會發(fā)生水解反應(yīng)使體積膨脹，穩(wěn)定性變差，從而導致鋼渣距離穩(wěn)定可靠的應(yīng)用還存在難度。我國鋼渣的用途包括：道路建設(shè)，占鋼渣利用量的40.2%;其次是工程回填料，占比32.3%;用于冶金生產(chǎn)的占比19.4%，用于水泥的占比6.5%，其他建材的占比1.6%。

3.鋼鐵廠冶煉廢渣處理工藝研究

2005年開始至今，我國鋼渣的產(chǎn)量隨著粗鋼產(chǎn)量的增加而急劇上升。近年來，鋼渣產(chǎn)生量更是超過1億t。鋼渣的利用率一直很低，2005年僅為10%左右。鋼渣中高含量的f-CaO是造成鋼渣構(gòu)筑物開裂的主要原因。所以，提高鋼渣利用率，首先應(yīng)降低鋼渣中f-CaO含量。為此，冶金工作者開發(fā)了系列鋼渣一次處理技術(shù)，主要包括鋼渣常壓池式熱悶處理技術(shù)，熔融鋼渣罐式有壓熱悶處理技術(shù)，冷態(tài)鋼渣蒸汽陳化技術(shù)，熱潑技術(shù)，滾筒?；夹g(shù)和風淬技術(shù)等?？梢钥闯觯河袎簾釔灩に嚰夹g(shù)適用性強、處理時間短，在自動化、處理效果、環(huán)境排放、資源化利用，余熱利用等各方面均具有優(yōu)勢，符合我國日益嚴格的環(huán)境排放標準以及裝備化升級換代的需要。盡管通過鋼渣處理技術(shù)的應(yīng)用與普及，鋼渣利用率從2004年的10%僅提高到現(xiàn)在的約30%，仍有超過7000萬t的鋼渣沒有得到有效利用。并且熔融鋼渣高品質(zhì)的熱能也沒有得到回收，浪費高溫鋼渣熱能。

3.1轉(zhuǎn)底爐技術(shù)。

首先，粉塵與還原劑（煤粉）、粘結(jié)劑等混合造粒。具有一定強度的生球經(jīng)干燥器干燥后，生球水分降至3%以下，然后通過振動布料器將干燥后的生球均勻地布置在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)。轉(zhuǎn)底爐溫度控制在1100～1300℃，球團在爐內(nèi)直接還原反應(yīng)，70%以上的氧化鐵還原為金屬，鐵保留在金屬化球團中。同時球團中的鋅、鉛、鉀、鈉被還原或揮發(fā)，進入轉(zhuǎn)底爐煙氣系統(tǒng)，最終實現(xiàn)球團中鐵、鋅、鉀、鈉的分離，從而實現(xiàn)鐵的回收和鋅、鉀、鈉的分離。20世紀90年代以來，我國對轉(zhuǎn)底爐技術(shù)進行了跟蹤研究，先后在山西、河南、和遼寧建立了試驗裝置，進行了初步試驗，取得了經(jīng)驗和技術(shù)的積累。近年來，在消化吸收國外轉(zhuǎn)底爐技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，許多企業(yè)投資建設(shè)轉(zhuǎn)底爐裝置，許多鋼鐵企業(yè)計劃或準備建設(shè)轉(zhuǎn)底爐。轉(zhuǎn)底爐工藝已逐漸成為直接還原鐵領(lǐng)域的研究熱點。從國外介紹了國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯工藝和轉(zhuǎn)底爐工藝。我國采用特殊工藝和設(shè)備處理含鐵粉塵和泥漿的處理率較低。在今后含鐵塵泥的處置中，含鐵塵泥按以下原則進行分類：含鐵塵泥的資源化利用可分為生產(chǎn)回用和除雜工藝。K、含鐵塵泥Na、Zn等雜質(zhì)元素含量低，因地制宜回用，相反，雜質(zhì)元素含量高的必須通過除雜處理重新用于生產(chǎn)。

3.2鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶技術(shù)

鋼渣熱壓過程的反應(yīng)機理包括物理變化和化學反應(yīng)。在化學反應(yīng)膨脹應(yīng)力、相變應(yīng)力和收縮應(yīng)力的共同作用下，鋼渣粉化，游離氧化鈣大大降低，實現(xiàn)鋼渣分離。該工藝具有以下特點：①材料要求。對于200～1650℃的鋼渣，對鋼渣的固體和液體流動性沒有要求。②穩(wěn)定。經(jīng)處理后，鋼渣中大量游離氧化鈣被消化，其含量小于3%，均熱膨脹率小于2%，穩(wěn)定性好。③ 渣鐵分離。渣鐵大部分仍被包裹，分選效果好，不利于后續(xù)分選加工。④粉碎率。經(jīng)處理后，鋼渣中-20mm粒徑的含量可達70%以上。⑤熱密性參數(shù)。熱封時間約1.5h，熱封工作壓力0.2～0.4MPa，噸渣耗水量0.3～0.4t。⑥環(huán)境保護。熱窒息過程產(chǎn)生的蒸汽通過管道有組織排放，處理過程清潔環(huán)保。⑦配套裝備。輥壓破碎機、渣罐傾翻車、有壓熱悶罐和轉(zhuǎn)運臺車。⑧運行成本。運行費用折合噸鋼約3元。鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶工藝是國內(nèi)最先進的鋼渣處理工藝，經(jīng)該工藝處理后的鋼渣可獲得高品位渣鋼、磁選粉和安定性合格的尾渣。

結(jié)束語

隨著我國鋼鐵產(chǎn)量持續(xù)增長，鋼鐵固體廢棄物資源利用越來越受到重視。目前我國高爐渣由于自身特性的穩(wěn)定性，其回收利用已超過90%;鋼渣由于其成分的不穩(wěn)定性和自身特性的復雜性，利用率較低，僅達30%。我國還需進一步通過鋼鐵固廢資源化技術(shù)的開發(fā)和實踐，最大程度地回收資源、降低消耗，努力開發(fā)鋼鐵工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)綠色新流程。

參考文獻

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