鋼渣資源綜合利用及發(fā)展前景展望

韓先會

摘要：鋼鐵工業(yè)鋼渣的處理和利用涉及機(jī)械設(shè)備、資源和環(huán)境等多個領(lǐng)域。目前，鋼鐵行業(yè)鋼渣綜合利用率較低，尤其是鋼渣利用率不足30%。未利用的鋼渣如果長期堆放，不及時處理，會逐漸失去活性，難以再處理，占用大量土地，形成環(huán)境污染問題。嚴(yán)重時會導(dǎo)致土壤和水體的重金屬污染。因此，鋼鐵工業(yè)鋼渣綜合利用是節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。這不僅是為工業(yè)又好又快發(fā)展提供資源保障的重要途徑，也是解決鋼渣處置和堆放不當(dāng)造成的環(huán)境污染和安全隱患的根本政策。鋼鐵工業(yè)鋼渣綜合利用是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要措施，也是確保我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項長期戰(zhàn)略方針。

關(guān)鍵詞：鋼渣;資源綜合利用;發(fā)展前景

引言

目前，經(jīng)營單位分別采用電廠摻燒、建材使用、物化、焚燒、水泥窯協(xié)同處置、火法冶煉等多種利用處置工藝，建成了較為完善的鋼渣無害化處理體系。截至2020年6月，共計有22個工業(yè)危險廢物利用處置項目取得了環(huán)評批復(fù)（含已建成投產(chǎn)），重金屬污泥、冶煉廢物、利用類廢礦物油等各類工業(yè)危險廢物得到有效處置，項目批復(fù)工業(yè)危險廢物總利用處置規(guī)模為91.4926萬噸/年+25萬個廢包裝桶/年;廢棄電器電子產(chǎn)品處理項目2個，處置能力共4萬噸/年;在一般固廢利用處置方面，全市共計有12個項目取得批復(fù)（含已建成投產(chǎn)），經(jīng)統(tǒng)計生活污水處理污泥、造紙廢水處理污泥等工業(yè)污泥固體廢物總利用處置規(guī)模104.1萬噸/年。粉煤灰、脫硫石膏等一般工業(yè)鋼渣及精蒸餾殘渣、廢礦物油等危險廢物具有回收再利用的價值，由產(chǎn)廢企業(yè)回收利用或者交由其他單位作原材料使用。

1.鋼渣來源及構(gòu)成

鋼渣指的是冶金工業(yè)煉鋼期間所產(chǎn)生的熔渣。具體來說，它是由金屬爐料一些元素產(chǎn)生氧化反應(yīng)之后而產(chǎn)生的物質(zhì)，這些物質(zhì)包括有金屬爐料雜質(zhì)、被侵蝕的補(bǔ)爐材料和爐襯料、氧化物以及在調(diào)整鋼渣性質(zhì)過程中所添加的一些螢石、硅石、石灰石、鐵礦石以及白云石等造渣材料。鋼渣屬于冶金工業(yè)煉鋼的必然鋼渣產(chǎn)物。鋼渣的主要成分構(gòu)成包括氧化硅（SiO）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化亞鐵（FeO）、氧化錳（MnO?-x（H?O））、游離氧化鈣（f-CaO）以及五氧化二磷（P2O5）等元素，部分鋼渣中還含有五氧化二釩等。由于它的構(gòu)成成分波動范圍較大，所以，在加工利用時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合其物質(zhì)元素含量以及成分類型來進(jìn)行綜合處理。

2.鋼渣處理工藝，余熱有壓熱悶技術(shù)

就工藝處理工藝而言，鋼渣輥破碎和余熱加壓熱塞工藝可分為鋼渣輥破碎和余熱加壓熱塞兩個階段。碾壓破碎工藝主要完成鋼渣的快速冷卻和破碎，處理時間約30min。轉(zhuǎn)爐車間排渣后，渣罐由渣罐車運輸至鋼渣熱處理廠，裝有鋼渣的渣罐由鑄造橋式起重機(jī)吊至渣罐翻車機(jī)。渣罐傾卸機(jī)移動到預(yù)定位置傾卸渣罐，輥式破碎機(jī)反復(fù)滾動破碎，并吸水處理。處理后鋼渣溫度可從1450℃左右冷卻至700℃左右，最大粒徑可破碎至300mm以下。余熱加壓熱壓工藝主要完成軋碎后鋼渣的穩(wěn)定化處理，處理時間為2.5～3H。軋制破碎后的鋼渣由軋制破碎機(jī)推至裝有接渣罐的接渣轉(zhuǎn)運車，接渣轉(zhuǎn)運臺車行走至行車吊裝位，行車吊起渣槽落入熱悶罐內(nèi)進(jìn)行有壓熱悶。罐內(nèi)熱悶處理后經(jīng)由行車吊出，并將鋼渣卸至振動篩上，送至后續(xù)加工磁選線。處理后鋼渣的粉化率高，穩(wěn)定性良好，-20mm粒級達(dá)到70%左右，游離氧化鈣含量<3%，浸水膨脹率<2%。

3.鋼渣的綜合利用及發(fā)展前景

3.1鋼渣在道路工程中的應(yīng)用

鋼渣的強(qiáng)度高、硬度大，并且具有很好的耐磨性和滲透性，用于鋪料可以增大道路的CBR值，明顯減輕路面沉陷現(xiàn)象，而且鋼渣鋪路后，道路的抗凍解凍性能變好，路面的裂縫、坑槽、龜裂、車轍明顯減少，延長了道路的使用壽命。目前，許多國家已經(jīng)將鋼渣用于道路工程實踐中，如美國有90%的鋼渣用于道路建設(shè)，德國50%的鋼渣用于鋪路，英國將98%的鋼渣用于鋪路。我國從上世紀(jì)末對鋼渣用以道路建設(shè)開展探索，寶武集團(tuán)利用滾筒法處理鋼渣，并將鋼渣骨料用于鋼渣瀝青道路上，經(jīng)過大量檢測后發(fā)現(xiàn)，各項數(shù)據(jù)完全滿足瀝青道路的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。2018年，八鋼將鋼渣作為水穩(wěn)層和瀝青混凝土面層的主要材料，在“三供一業(yè)”項目實施中進(jìn)行了規(guī)?；褂茫哂惺┕ず唵?、造價低、質(zhì)量好、路害少的優(yōu)勢，為新疆境內(nèi)的鋼渣綜合利用提供了范例。

3.2農(nóng)業(yè)肥料方面的利用

冶金鋼渣鋼渣中并非只有有害物質(zhì)，它其中也會含有一些有利于植物、農(nóng)作物生長的元素。結(jié)合實際情況來看，在托馬斯方法冶煉金屬的過程中，會產(chǎn)生許多具有堿性性質(zhì)的鋼渣，將他們進(jìn)行磁選并把其中的廢鐵擇出來，然后對剩下的材料進(jìn)行粉碎以及破碎處理，在輔以相應(yīng)工藝的話，便能夠生產(chǎn)出來能夠用于農(nóng)業(yè)種植的磷肥。在這種肥料中鐵元素以及鎂元素含量較高，它們能夠和一些具有酸性性質(zhì)的土壤進(jìn)行融合，進(jìn)而實現(xiàn)其營養(yǎng)元素含量的進(jìn)一步提升，讓一些農(nóng)作物能夠更好地成長。與此同時，鋼渣也能夠制作成硅肥，在種植小麥或者玉米等農(nóng)作之前，可采用化肥深施的方法來把鋼渣硅肥施入土壤深處，使他們能夠為小麥、玉米提供生長養(yǎng)料，進(jìn)一步提高這些農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，在鋼渣當(dāng)中也蘊含著諸多能夠與酸性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的元素，所以，在面對酸性程度較高的土壤時，可以利用一些鋼渣來充當(dāng)中和劑，是這些土壤的酸堿性能夠趨于合理，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行農(nóng)作物種植，從而實現(xiàn)土地資源的有效利用和農(nóng)作物增收的雙向目標(biāo)。

結(jié)束語

對于鋼渣處理而言，我國鋼渣一次處理居于世界領(lǐng)先水平，特別是鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶技術(shù)，為國內(nèi)外首創(chuàng)。但鋼渣因其自身的安定性差、易磨性差、活性較低、含重金屬、成分不穩(wěn)定等原因，鋼渣制品用于建材行業(yè)有一定安全隱患，市場認(rèn)可度不高，鋼渣綜合利用技術(shù)亟待提高，目前鋼渣綜合利用率不足30%。同樣，與高爐渣一樣，鋼渣也存在熱能資源沒有得到有效回收利用的問題。

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