鋼渣——煉鋼過(guò)程中的一種副產(chǎn)品。它由生鐵中的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)在熔煉過(guò)程中氧化而成的各種氧化物以及這些氧化物與溶劑反應(yīng)生成的鹽類所組成。鋼渣含有多種有用成分:金屬鐵2%~8%,氧化鈣40%~60%,氧化鎂3%~10%,氧化錳1%~8%,故可作為鋼鐵冶金原料使用。
鋼渣的礦物組成以硅酸三鈣為主,其次是硅酸二鈣、RO相、鐵酸二鈣和游離氧化鈣。鋼渣為熟料,是重熔相,熔化溫度低。重新熔化時(shí),液相形成早,流動(dòng)性好。鋼渣分為電爐鋼渣、平爐鋼渣和轉(zhuǎn)爐鋼渣3種。
國(guó)外鋼渣利用
日本目前的鋼渣有效利用率已達(dá)到95%以上,轉(zhuǎn)爐渣和電爐渣的利用方向分為外銷、自使用、填埋 。
德國(guó)目前的鋼渣有效利用率達(dá)98%以上,其主要利用方向?yàn)橥两?、農(nóng)肥以及配入燒結(jié)和高爐進(jìn)行再利用。德國(guó)已將轉(zhuǎn)爐渣用于加固萊茵河港口和謬司河岸。
美國(guó)目前的鋼渣有效利用率達(dá)98%,其主要利用方向(燒結(jié)和高爐再利用、筑路)的鋼渣用量占總鋼渣利用量的65%以上。美國(guó)的8條主要鐵路均用鋼渣作鐵道渣。美國(guó)研究機(jī)構(gòu)對(duì)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐渣性能進(jìn)行研究,開(kāi)發(fā)出利用鋼渣去除土壤含水層中有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的使用途徑。
瑞典通過(guò)向熔融鋼渣中加入碳、硅和鋁質(zhì)材料對(duì)鋼渣進(jìn)行成分重構(gòu),在回收渣中渣鋼后將鋼渣用于水泥生產(chǎn)。加拿大將處理后的鋼渣用于道路建設(shè)。阿拉伯地區(qū)利用電弧爐鋼渣(分級(jí))作為混凝土摻合料配制出屬性更好的混凝土。
目前國(guó)內(nèi)鋼渣主要處理工藝有:熱潑法、風(fēng)淬法、滾筒法、粒化輪法、熱悶法。其中熱潑法、滾筒法、熱悶法最為常用,在此對(duì)其工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
熱潑法
(1)渣線熱潑法
將鋼渣傾翻,噴水冷卻3~4天后使鋼渣大部分自解破碎,運(yùn)至磁選線處理。此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)渣的物理狀態(tài)無(wú)特殊要求、操作簡(jiǎn)單、處理量大。
其缺點(diǎn)為占地面積大、澆水時(shí)間長(zhǎng)、耗水量大,處理后渣鐵分離不好、回收的渣鋼含鐵品位低、污染環(huán)境、鋼渣穩(wěn)定性不好、不利于尾渣的綜合利用。
(2)渣跨內(nèi)箱式熱潑法
該工藝的翻渣場(chǎng)地為三面砌筑并鑲有鋼坯的儲(chǔ)渣槽,鋼渣罐直接從煉鋼車間吊運(yùn)至渣跨內(nèi),翻入槽式箱中,然后澆水冷卻?!〈斯に嚨膬?yōu)點(diǎn)在于占地面積比渣線熱潑小、對(duì)渣的物理狀態(tài)無(wú)特殊要求、處理量大、操作簡(jiǎn)單、建設(shè)費(fèi)用比熱悶裝置少。
其缺點(diǎn)為澆水時(shí)間24h以上、耗水量大、污染渣跨和煉鋼作業(yè)區(qū)、廠房?jī)?nèi)蒸汽大、影響作業(yè)安全。鋼渣穩(wěn)定性不好、不利于尾渣綜合利用。
滾筒法
高溫液態(tài)鋼渣從溜槽流淌下降時(shí),被高壓空氣擊碎,噴至周圍的鋼擋板后落入下面水池中。此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于流程短、設(shè)備體積小、占地少、鋼渣穩(wěn)定性好、渣呈顆粒狀、渣鐵分離好、渣中f-CaO含量小于4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)、便于尾渣在建材行業(yè)的應(yīng)用。
其缺點(diǎn)為對(duì)渣的流動(dòng)性要求較高、必須是液態(tài)稀渣、渣處理率較低、仍有大量的干渣排放、處理時(shí)操作不當(dāng)易產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。
熱悶法
待熔渣溫度自然冷卻至300~800℃時(shí),將熱態(tài)鋼渣傾翻至熱悶罐中,蓋上罐蓋密封,待其均熱半小時(shí)后對(duì)鋼渣進(jìn)行間歇式噴水。急冷產(chǎn)生的熱應(yīng)力使鋼渣龜裂破碎,同時(shí)大量的飽和蒸汽滲入渣中與f-CaO、f-MgO發(fā)生水化反應(yīng)使鋼渣局部體積增大從而令其自解粉化。
此工藝的優(yōu)點(diǎn)在于渣平均溫度大于300℃均適用,處理時(shí)間 短(10~12h),粉化率高(粒 徑20mm以下者達(dá)85%),渣鐵分離好,渣性能穩(wěn)定,f-CaO、f-MgO含量小于2%,可用于建材和道路基層材料。
其缺點(diǎn)為需要建固定的封閉式內(nèi)嵌鋼坯的熱悶箱及天車廠房、建設(shè)投入大、操作程序要求較嚴(yán)格、冬季廠房?jī)?nèi)會(huì)產(chǎn)生少量蒸汽。
根據(jù)中國(guó)鋼渣的利用情況,應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行更為深化的研究:
1)對(duì)鋼渣成分和性能進(jìn)行深入了解,為鋼渣的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。
2)加強(qiáng)鋼渣處理技術(shù)的研究,以解決鋼渣內(nèi)所含的游離氧化鈣(f-CaO)和氧化鎂(MgO)遇水后易膨脹的問(wèn)題,還有由于鋼渣中的Ca、Si、Al三大元素相對(duì)偏低,所形成的硅酸鹽總量與水泥熟料相差過(guò)大(近45%)的問(wèn)題。
3)通過(guò)推廣鋼渣作冶煉(燒結(jié)、高爐、煉鋼)熔劑的應(yīng)用技術(shù),充分利用其中所含的鐵、鈣、鎂、錳等成分的同時(shí),還可以節(jié)省大量能源。加強(qiáng)鋼渣作回填和筑路材料的研究。
4)由于鋼渣中的硅酸二鈣和硅酸三鈣礦物結(jié)晶完整,晶粒粗大致密,粉磨的細(xì)度難以達(dá)到要求。所以,制造高性能鋼渣微粉的難點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)針對(duì)鋼渣的特殊磨粉工藝和設(shè)備。
鋼渣是一種“放錯(cuò)了地方的資源”。鋼渣的綜合利用不但可以消除環(huán)境污染,還能夠變廢為寶創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益,是可持續(xù)發(fā)展的有效途徑,對(duì)國(guó)家、對(duì)社會(huì)都具有十分重要的意義。
來(lái)源:熱加工論壇