鋼鐵工業(yè)廢棄物處理技術(shù)

1、鋼鐵工業(yè)固體廢棄物處理技術(shù)1.1中國鋼鐵工業(yè)廢棄物排放狀況鋼鐵工業(yè)不僅消耗大量的資源和能源，還要排放大量的廢棄物。鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、物流吞吐量大，生產(chǎn)流程工序多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)過程伴隨著大量物質(zhì)和能量的流動、排放，構(gòu)成了鋼鐵企業(yè)密集的物質(zhì)流、能量流及環(huán)境負(fù)荷。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模一般是年產(chǎn)800600萬t、400300萬t和200100萬t。生產(chǎn)It鋼約消耗1.5l.651鐵礦石，381新水，排放2t左右的氣體（CO、SO、22NOx等）。同時，生產(chǎn)It鋼可處理150200kg廢鋼，處理1040kg廢塑料。由此可見，鋼鐵廠生產(chǎn)規(guī)模大、工藝流程復(fù)雜、物質(zhì)流和能量流密集的特點易于在物質(zhì)和能源量

2、級上與循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會對接1。近十年來，鋼鐵工業(yè)得到迅速發(fā)展，對環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重，冶金工業(yè)的所制造的環(huán)境問題也日益引起人們的重視。冶金企業(yè)污染物具有排放量大/成分復(fù)雜的特點，治理的技術(shù)難度很大。這不僅需要國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)政策的和法規(guī)的保證，更需要環(huán)境工程技術(shù)的支撐。項目全國平均寶鋼國際某些先進(jìn)企業(yè)水平20002002工業(yè)水重復(fù)利用率，%87.0489.5396.5998冶金渣利用率，%46.7952.96100100噸鋼新水耗量，m3/1鋼24.7515.055.315.5噸鋼外排廢水，m3/t鋼17.229.071.291.1噸鋼排S02，kg/1鋼5.563.341.791.28噸鋼排塵

3、，kg/1鋼5.082.690.50.5表1一32002年我國鋼鐵工業(yè)環(huán)?，F(xiàn)狀及與國際水平比較工業(yè)的對環(huán)境的污染物可以分為三類：廢氣、廢水、固體廢棄物，這三類污染物從不同的角度和程度污染我們周圍的環(huán)境。在冶金生產(chǎn)中不同的工藝過程生產(chǎn)出的污染物也是不同的，因此我們在處理冶金工業(yè)對環(huán)境污染問題時首先要知道各個生產(chǎn)工業(yè)過程所產(chǎn)生的廢棄物有哪些，再去尋找處理污染物的方法?，F(xiàn)代鋼鐵冶金最大一部分是采用的火法冶金的方法冶煉鋼鐵。火法冶金是在高溫下從冶金原料提取或精煉金屬的冶煉工藝，是物理化學(xué)原理在高溫化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用。在火法冶金中天然礦石或人工精煉礦中的部分或者全部礦物在高溫下經(jīng)過經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，

4、生成另一種新形態(tài)的化合物或者單質(zhì)，分別富集在氣體、液體或固體產(chǎn)物中，達(dá)到所要提取的金屬與脈石級其他雜質(zhì)分離的目的。實現(xiàn)火法冶金過程所需的熱能通常是依靠燃料燃燒來供給，也有依靠過程中的化學(xué)反應(yīng)來供給?；鸱ㄒ苯鹨话惆ㄈ筮^程：原料的制備、熔煉吹煉、精煉。其中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)則有熱分解、還原、氧化、等等。過程中的產(chǎn)物出金屬或金屬化合物以外，還有爐渣、煙氣和煙塵?，F(xiàn)代煉鋼的過程也是如此，煉鋼的步驟可以概述為：首先選礦，然后將鐵礦石燒結(jié)成適合高爐冶煉的燒結(jié)礦，將優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)礦跟焦炭等加入高爐內(nèi)，在高爐里還原鐵礦石得到鐵水，然后鐵水經(jīng)過預(yù)處理送到煉鋼廠，鐵水在煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐內(nèi)脫碳、磷、硫等有害元素跟雜質(zhì)，然后

5、將優(yōu)質(zhì)的鋼水連鑄，連軋得到我們需要的鋼鐵產(chǎn)品。在這過程中，選礦跟燒結(jié)以粉塵為主要污染源；高爐煉鐵以高爐煤氣的氣態(tài)污染物為主；連鑄跟連軋以冷卻水為主要污染物；同時在這過程中還有很多的礦渣、煉鐵渣、煉鋼渣的固體廢棄物以及運輸途中的煙塵污染。這些污染物如果不加以處理而直接排放到環(huán)境中，對環(huán)境的損害是不可估計的。同時這些污染物中也有很多有價元素以及一些可回收的資源直接排放也是一種對資源的浪費。高護(hù)346尿疏脫磋棘護(hù)二抉跟碳弁溝冶令it鑄寓爐-轉(zhuǎn)牯壬間：E-扶水進(jìn)謳鐵爐人菇爐b-鐵本脫範(fàn)入轉(zhuǎn)粧c-敦忒脫硅、段靦.恕瞄入轉(zhuǎn)啊凰叢丹謂d-旣水脫嚴(yán)、掘莊、脫虞人轉(zhuǎn)護(hù)【18接升徒)轉(zhuǎn)護(hù)之財：換捲柯槌掙謹(jǐn)爐亂制g

6、£TR)2-違誨塡建駛爐軋制CC-CCR)一詳博坯熱送軋爺fCCHC肌M無缺覽連借毘直馥熱裝爐軋制(CC-DHCHJL逹轉(zhuǎn)雄直接耳制©>師石一超理坯連舞一玨軋了一鞘普逹曬菊札機(jī)/開還機(jī)加嘉忖二我威柑<>-0-0愼情理熱爐<xI冷祕啊爐轉(zhuǎn)孔機(jī)5-oOla熱憩氧粧O-<D煖沖!11熱軋機(jī)V5o堆肛號賢圖1一鋼鐵生產(chǎn)長流程的演式2.1鋼鐵行業(yè)固體廢棄物綜合利用研究現(xiàn)狀2.1.1鋼鐵行業(yè)固體廢棄物綜合利用概述近年來，隨著我國冶金行業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的大量冶金固體廢棄物也成為資源再利用和環(huán)境保護(hù)的一大難題。從礦山開采、選礦、冶煉到金屬加工都排放固體廢棄物

7、，如采礦廢石、選礦尾礦、冶煉爐渣、粉塵污泥等，統(tǒng)稱為冶金固體廢棄物。我國鋼鐵產(chǎn)量連續(xù)多年位居世界第一，2005年鋼鐵產(chǎn)量超過4X108噸，占世界總產(chǎn)量的50%左右，產(chǎn)生高爐礦渣1.55X108噸，鋼渣7000萬噸，礦山廢石、選礦尾礦數(shù)倍于此。有的冶金企業(yè)渣場堆高達(dá)數(shù)十米，不僅占用大量土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，尾礦庫占地更多，管理費用高，約占礦產(chǎn)品成本10%-30%，且污染風(fēng)險大，尾礦壩倒塌事故時有發(fā)生2。而作為鋼鐵生產(chǎn)必然產(chǎn)物的冶渣，其產(chǎn)生量也隨之增大，大量廢棄的冶金渣占用土地、污染環(huán)境、浪費資源，鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。鋼鐵行業(yè)以其資源、能源密集，生產(chǎn)規(guī)模大，工序流程長等特點，

8、產(chǎn)生大量固體廢棄物，成為環(huán)境污染大戶。鋼鐵生產(chǎn)的固體廢棄物主要有礦業(yè)廢石和尾礦高爐渣、鋼渣、各類塵泥、粉煤灰渣以及工業(yè)垃圾等。如果不能很好的處理好這些固體廢棄物，不僅會污染環(huán)境，還會導(dǎo)致資源的浪費。目前，我國在鋼鐵固體廢棄物方面的綜合利用主要表現(xiàn)在以下幾個方面3-5。2.1.2礦物廢石和尾礦的資源化鋼鐵工業(yè)的原料來自礦山，在礦物的開采過程中，除了開采出符合品位要求的礦物外，同時還會產(chǎn)生巨大數(shù)目的固體廢棄物，其中礦山廢石占了相當(dāng)大的比重。據(jù)統(tǒng)計，我國礦山固體廢棄物產(chǎn)生量占工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量的90%6。這些廢石如果處理不當(dāng)，就會給人身安全造成危害，同時還會破壞生態(tài)環(huán)境所以，推行礦物廢石和尾礦的資

9、源化應(yīng)用勢在必行。（1）回收有價金屬尾礦中含有一定品位的金、銀、銅、鐵、鉛、鋅、鎵金屬等，作為礦山固體廢棄物資源化的重要途徑，這些有價值的各種金屬必須要提取出來。鐵礦尾礦主要采用高梯度磁選機(jī)，從弱磁選、強(qiáng)磁選、重選和浮選中回收赤鐵礦7，除回收鐵精礦外，還可以回收其它有用成分，如銅、金等。這就意味著以前作為廢棄物的尾礦，通過回收有價金屬，可進(jìn)一步提高資源的利用率。（2）生產(chǎn)膠凝材料8選礦尾礦SiO含量高，且FeO含量較高，代替粘土配燒水泥熟料，產(chǎn)量一223般可提高20%30%，能耗及成本顯著降低。根據(jù)火山灰成巖原理，運用地球化學(xué)、巖石礦物學(xué)理論進(jìn)行膠凝材料分子設(shè)計，可將尾礦、粉煤灰以及冶金廢渣等

10、聚合生成類天然巖石的綠色膠凝材料，即所謂的凝石。在某些場合，凝石可替代水泥。2.1.3高爐渣的簡述國外發(fā)達(dá)國家對高爐渣的利用已達(dá)到100%，我國高爐渣的利用率為僅為65%。采用水淬工藝處理高爐渣是最為普遍的處理技術(shù)并沿用至今高爐渣的產(chǎn)出量與精礦品位、焦炭和助熔劑的質(zhì)量以及高爐冶煉工藝有關(guān)，一般每噸生鐵產(chǎn)渣量為300900kg。高爐渣主要化學(xué)成分是SiO,CaO,AlO等，三者占90%以223上（表1）9。除此之外，還含有一定量的MnO、FeO、KO、NaO以及硫化物等。22廠家SO3A12QiFgMnDro2s苜鋼41.5132629.90g朋4.21Q290.84a7邯鋼4左5437S3M0

11、23.52147OL29Ol3aSB唐錮3&1333.S4.6S6122a26a21L12本鋼4L37.50備OS9.561.00Q16aisa統(tǒng)42.5540557.63&16.37a08aS7馬鋼37.9733.92II.Ig03215Q23.1a93包鋼背.232047.鮎763L02l75a82寶鋼573432J5,06S95OL94i76OL70華鋼21W2S3011.209.00.1.40a9623.50a.S2.表1高爐渣主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）高爐渣中的堿性氧化物之和與酸性氧化物之和的比值,稱為高爐渣的堿度。由于堿度比較直觀地反映了爐渣中主要的堿性氧化物與酸性

12、氧化物含量的比例關(guān)系,對于高爐冶煉和在建材領(lǐng)域的應(yīng)用,都是很重要的參數(shù)。高爐渣的組成也因生產(chǎn)原料以及爐渣冷卻方式等的不同而不同10。按照高爐渣的堿度可以把渣分為如下3類：堿性高爐渣中主要礦物組成為鈣鋁黃長石、鈣鎂黃長石，以及一定量的硅酸二鈣、假硅灰石、鈣長石、鈣鎂橄欖石、鎂薔薇石和鎂方柱石等；酸性高爐渣中主要礦物為黃長石、假硅灰石、輝石和斜長石等；中性高爐渣如錳鐵渣中主要礦物是橄欖石；高鋁渣中主要礦物為鋁酸一鈣、三鋁酸五鈣和二鋁酸一鈣。以高爐渣作為材料的綜合利用研究工作就是基于高爐渣以上化學(xué)組成或礦物組成而展開的。2.1.4高爐渣的利用應(yīng)該注意的問題（1）高爐渣是多化學(xué)成分的工業(yè)廢渣，有的含有

13、放射性元素和有毒有害成分，不能應(yīng)用在和與人經(jīng)常接觸的環(huán)境。（2）高爐渣中含有某些化學(xué)成分和礦物，影響建筑材料的安定性和耐久性，應(yīng)用時應(yīng)該注意成分的調(diào)整和礦物的處理。（3）由于冶金工藝或原料的原因，造成某些高價值元素在渣中的殘留，而在目前還沒有較好的分離利用方法時，不應(yīng)該盲目發(fā)展利用，以免造成資源的巨大浪費。如我國有大量的含Ti高爐渣，其中含15%以上的TiO2,而其中的Ti目前還不能利用，在應(yīng)用其開發(fā)建筑材料時應(yīng)該考慮資源綜合利用的問題。（4）高爐渣是高溫形成的多礦物的混合物，其經(jīng)歷了高溫的過程，特別是淬冷渣含有大量的玻璃體，具有較大的潛能，在應(yīng)用時應(yīng)盡量應(yīng)用這部分潛能，節(jié)約能源，同時在工藝上

14、注意不破壞這部分潛能。2.1.5高爐渣處理技術(shù)（1）重礦渣及膨脹礦渣高爐熔渣倒入熱潑坑內(nèi)，澆水冷卻得到的礦渣，強(qiáng)度相當(dāng)于中等天然石料，破碎后可作混凝土骨料。高爐熔渣在渣坑或渣場自然冷卻或淋水冷卻，經(jīng)過破碎、磁選和篩分，得到礦渣碎石，可用于混凝土骨料和填充地基，路基材料。高爐渣碎石作骨料配制混凝土，不僅具有與普通混凝土相似的力學(xué)性能，而且還具有良好的保溫隔熱、耐熱、抗?jié)B和耐久性能，被廣泛應(yīng)用于各種建筑工程。高爐重礦渣具有足夠的強(qiáng)度，彈性模量較大，處理軟土地基，穩(wěn)定性好，提高持力層的承載力，加速地基的排水固結(jié)，較之深層攪拌法、灌注樁等方法，可以大大降低地基處理費用，同時縮短地基工期。膨脹礦渣是適量

15、冷卻水急冷高爐熔渣形成的多孔輕質(zhì)礦渣。制備方法有噴射法、噴霧器塹溝法、滾筒法等。如熱熔礦渣經(jīng)噴水急冷，在高速旋轉(zhuǎn)的滾筒擊碎冷卻、膨脹，即膨脹渣;將熔渣水沖后膨脹，帶葉片的滾筒旋轉(zhuǎn)把它拋出，在空中冷卻形成渣粒，落入膨珠池成為膨珠。膨脹渣和膨珠可用作輕質(zhì)骨料，也可作水泥混合材。（2）水淬高爐渣水淬處理是我國高爐渣加工的主要方法，分為水沖渣法、水泡渣法和拉薩法。水淬時，隨同蒸汽產(chǎn)生有毒氣體和礦渣棉污染環(huán)境，故水淬池上方須安裝收氣罩。水淬急冷阻止結(jié)晶，因而形成大量的無定形體或玻璃體，具有較高的潛在膠凝活性。冷卻速度越快，玻璃體含量越高。我國煉鐵廠排放的快冷渣玻璃體含量在80%左右。水淬渣磨細(xì)后，水化時

16、在水泥熟料及石灰、石膏等激發(fā)劑作用下，玻璃體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解體，生成水化硅酸鈣和水化鋁硅酸鈣等水化產(chǎn)物，水化產(chǎn)物的聚合導(dǎo)致凝結(jié)硬化產(chǎn)生膠凝作用。2.1.6高爐渣的利用（1）有價金屬的回收：由于冶金工藝或原料的原因，造成某些高價值元素在渣中的殘留。如攀枝花鋼鐵公司生產(chǎn)的高鈦含鈦高爐渣（渣中含TiO2達(dá)24%左右）。經(jīng)中南大學(xué)實驗研究11，用攀鋼高爐渣為原料，開發(fā)了中品位人造金紅石及硫酸法制取欽白的新工藝。此工藝解決了高爐鈦渣低鈦高雜質(zhì)的溶液處理問題，研制出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的焊條級、搪瓷級、冶金級及顏料銳鈦礦級鈦白粉，并解決了制取鈦白過程中的廢渣和廢酸的污染，形成了基本閉路循環(huán)的工藝流程。東北大學(xué)基于“選擇

17、性析出原理”開發(fā)出一種選擇性析出技術(shù)用于攀鋼含鈦高爐渣，確立了使含鈦組分“選擇性富集、長大、分離”，成為人造富礦的技術(shù)路線12。攀鋼每年排放300萬t含鈦高爐渣,高鈦高爐渣性質(zhì)獨特，攀鋼含鈦高爐渣鈦資源的利用率還不足3%,至今已累計排放5000多萬t。搞好這些固體廢物的綜合利用無疑會帶來可觀的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，尋求新的方法仍然是含鈦高爐渣綜合利用研究的主要方向。（2）高爐渣在建材領(lǐng)域的應(yīng)用研究高爐渣在建材領(lǐng)域的應(yīng)用是高爐渣綜合利用的重要方面,常見的如：礦山坑井或地基填充材料、筑路材料、水泥混合材料、高爐礦渣微粉、建筑用磚、玻璃、礦渣刨花板等。對于已開采完的礦山,為了防止礦山坑井坍塌

18、造成地面下沉,危及周圍建筑或其它設(shè)施,必須對其進(jìn)行回填處理。高爐渣作為穩(wěn)定性較高的固體物質(zhì),可以作為填充材料回填到礦山坑井中。高爐重礦渣因具有一定的強(qiáng)度,彈性模量較大,以及穩(wěn)定性好,可以將其應(yīng)用于處理軟土地基工程上,以此提高持力層的承載力,減少地基變形量,加速地基排水固結(jié)。利用高爐渣處理軟土地基,較之深層攪拌法以及灌注樁等方法,可以大大降低地基處理費用,縮短地基處理工期,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益13。由于高爐水淬渣其微觀組織結(jié)構(gòu)大部分是非晶體玻璃態(tài),因而具有較高的活性。在水泥熟料礦物的水化產(chǎn)物、石灰以及石膏等激發(fā)劑的作用下,可以顯示出水硬膠凝性能,是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原料。高爐水淬渣用于水泥混合材料,不

19、僅可以節(jié)約水泥熟料用量,降低生產(chǎn)成本,以及提高水泥相關(guān)性能,同時因減少了水泥熟料在生產(chǎn)水泥中的用量,從而節(jié)約了煅燒水泥熟料的煤、電等能源,減少了廢氣的排放,以及礦產(chǎn)資源的開發(fā),具有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益14。將高爐水淬渣磨細(xì)至一定細(xì)度的粉體材料制成礦渣微粉,既可將它用于水泥的混合材料,也可以用于混凝土的摻合料。自20世紀(jì)80年代,英、美、加、日等國進(jìn)行了礦渣微粉的系統(tǒng)研究,并制定了礦渣微粉國家標(biāo)準(zhǔn)。礦渣微粉是國際公認(rèn)的生產(chǎn)高性能混凝土的主要組分之一。超細(xì)礦渣粉售價超過了水泥,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。礦渣微粉延緩了水泥水化初期水化產(chǎn)物的相互搭接,在混凝土中配加細(xì)粒高爐渣做摻合料,可以填充水泥顆粒間

20、的空隙,提高混凝土的密實度15,改善混凝土的過渡層結(jié)構(gòu)16,可提高混凝土強(qiáng)度,改善混凝土的耐久性,如抗凍性、抗?jié)B性、抗侵蝕性、抗堿骨料反應(yīng)等,使混凝土具有良好的施工性能,如粘聚性、保水性、可泵性等。我國2000年國家標(biāo)準(zhǔn)開始實施，標(biāo)志我國礦渣微粉技術(shù)進(jìn)入成熟應(yīng)用階段17。近年來，包括我國在內(nèi)的許多國家在水泥中摻入一定粒度的礦渣微粉生產(chǎn)礦渣硅酸鹽水泥，結(jié)果表明礦渣微粉的加入可提高硅酸鹽水泥的強(qiáng)度，有效降低水泥的生產(chǎn)成本。以高爐渣為原料，采用熔融法可制備結(jié)構(gòu)均勻致密、性能良好的礦渣微晶玻璃18，微晶玻璃具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨損、耐腐蝕、電絕緣性優(yōu)良、介電常數(shù)穩(wěn)定、膨脹系數(shù)可調(diào)、熱穩(wěn)定性好等特點，除廣

21、泛應(yīng)用于光學(xué)、電子、宇航、生物等領(lǐng)域作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料外，還可大量應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑作為裝飾材料或防護(hù)材料。一方面，以高爐渣生產(chǎn)微晶玻璃可以提高高爐渣綜合利用開發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)附加值，產(chǎn)生較好經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，以高爐渣為原料燒制微晶玻璃，比筑路、水泥混合料等利用方式能更好地固定其中的重金屬等有害成分，使之不容易滲漏到外部環(huán)境中來，有重要的環(huán)保意義。（3）高爐渣用作新型肥料硅肥是一種含有SiO2和CaO為主的礦物質(zhì)肥料，現(xiàn)已被國際土壤學(xué)界認(rèn)為繼氮、磷、鉀之后的第四大元素肥料。由于高爐渣含有大量的SiO2和CaO,國內(nèi)外就高爐渣生產(chǎn)硅肥進(jìn)行了很多相關(guān)研究工作。日本1965年就開始以高爐渣為主要

22、原料粉碎過篩處理生產(chǎn)硅肥，其主要工藝流程為：將經(jīng)風(fēng)淬法急冷處理的高爐渣磨細(xì)，或加入一些添加劑球磨，達(dá)到一定粒度后，直接以商品硅肥的形式進(jìn)入市場。該工藝方法制得的硅肥其玻璃化率和活性硅含量較高，硅肥中有效硅含量可達(dá)20%；以高爐渣作為肥料在德國也有很長的歷史，其高爐渣生產(chǎn)硅肥的工藝為：高爐渣磨細(xì)直接施用，或磨細(xì)后與磷酸鹽混合施用19。我國硅肥發(fā)展相對緩慢，20世紀(jì)70年代中期才開始硅肥相關(guān)研究工作。80年代末，河南省科學(xué)院信陽硅肥廠利用高爐渣為原料生產(chǎn)硅肥獲得成功，隨后在該省建立了一批小型硅肥廠。近年來，鞍鋼礦渣開發(fā)公司研制生產(chǎn)的高爐渣硅肥在東北得到大面積施用，產(chǎn)品供不應(yīng)求。其工藝流程為：高爐水

23、淬渣瀝水、風(fēng)干，經(jīng)破碎機(jī)破碎、除雜后，球磨、過篩即制得商品硅肥。2.1.7鋼渣簡述鋼渣是煉鋼工業(yè)所產(chǎn)生的廢渣，主要來自金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料和爐材料、金屬爐料帶入的雜質(zhì)及為調(diào)整鋼材性質(zhì)而加入的造渣材料。受其形成過程影響，鋼渣化學(xué)成分波動較大，礦物組成包括橄欖石、硅酸二鈣、硅酸三鈣以及少量游離CaO等，總體上其礦物組成與水泥的物組成較相似，具有水化活性，屬于有較大開發(fā)利用潛力的資源。鋼渣是經(jīng)過高溫冶煉后淬冷而形成，其數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的15%20%。按這一比例推算，我國僅2008年就產(chǎn)生鋼渣約1億噸。但與能源工業(yè)、冶金工業(yè)的另外兩種工業(yè)廢棄物-礦渣、粉煤灰相比，鋼渣的利

24、用率一直較低。造成鋼渣利用率低的原因主要有：化學(xué)成分、礦物組成波動大；易磨性差，且運輸費用較高；鋼渣粉活性低；含有一定量游離CaO、MgO，長期體積穩(wěn)定性差。因此，長期以來鋼渣一直未能得到大量、有效的利用，致使全國有上億噸的鋼渣被堆積，并還在以每年幾千萬至上億噸的數(shù)量增加。大量的鋼渣在各鋼鐵企業(yè)周圍堆積成山，不僅侵占大批農(nóng)田，造成空氣、水質(zhì)等二次污染，嚴(yán)重破壞環(huán)境，而且鋼渣堆放需要大量場地，給鋼鐵公司增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。由此可見，在當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源短缺的矛盾日益突出的情況下，對包括鋼渣在內(nèi)的廢棄資源再資源化的研究無疑顯得尤為迫切和重要。2.1.8鋼渣的利用（1）鋼渣中金屬的回收鋼渣中含有相當(dāng)

25、數(shù)量的鐵，平均含金屬鐵約為10%左右。太鋼集團(tuán)臨汾鋼鐵有限公司年排轉(zhuǎn)爐鋼渣量30萬t轉(zhuǎn)爐廢渣中鐵的含量為17%28%。綜合回收轉(zhuǎn)爐渣中的這部分鐵，對節(jié)約企業(yè)資源、降低環(huán)境污染、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，有很大的長遠(yuǎn)和現(xiàn)實意義。國外較早采用了從鋼渣中回收廢鋼鐵的做法，前蘇聯(lián)馬鋼用機(jī)械破碎法處理鋼渣，從中回收了金屬鐵，他們的實踐結(jié)果表明，鋼渣的破碎粒度越細(xì)，回收的金屬量就越多，例如將鋼渣破碎到300100mm尺度，可以從中選出6.4%的金屬鐵；破碎到10080mm尺度，則可以回收7.6%的金屬鐵；破碎到7025mm尺度，則可以回收金屬鐵量近15%。鞍鋼采用自磨及磁選工藝回收鋼渣中的廢鋼，破碎粒度50mm，

26、精粉鐵品位不低于85%,產(chǎn)率達(dá)8%，鐵回收率27%30%。包鋼鋼渣?；?，磁選回收殘鋼，回收率可達(dá)80%以上，未水淬的鋼渣用重錘破碎，手選大塊渣鋼，然后濕式球磨，磁選獲得渣精粉回爐冶煉，尾渣用于建筑材料20。（2）鋼渣在污水治理中的應(yīng)用粉碎后的鋼渣對廢水中污染物有吸附和化學(xué)沉淀作用。鋼渣處理含As廢水，對pH1.59.0、As10200mg/L的廢水，在As/鋼渣質(zhì)量比為1/2000的條件下，As的去除率達(dá)98%以上。鋼渣處理含Ni廢水，在廢水pH值不低于3、Ni不高于300mg/L范圍內(nèi)，按Ni與鋼渣重量比為1/15投加鋼渣進(jìn)行處理，Ni去除率大于99%。鋼渣對廢水中的P進(jìn)行去除，當(dāng)廢水中

27、P濃度為10mg/L,pH=7.57.6，鋼渣用量5g/L時，在1h內(nèi)就可使P濃度降低到01mg/L以下，去除率達(dá)到99%以上。（3）鋼渣用作燒結(jié)材料鋼渣用作燒結(jié)材料是鋼渣一項價值較高的綜合利用，具有成熟的經(jīng)驗，把鋼渣加工成鋼渣粉，便可替代部分石灰石直接作燒結(jié)材料。主要是利用鋼渣中CaO,MgO，MnO等有益成分，使用鋼渣作燒結(jié)料代替部分石灰石，可提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度，燒結(jié)礦中適量配入鋼渣后，能顯著地改善燒結(jié)礦的質(zhì)量，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量，降低燃料消耗和燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本，高爐中使用配入鋼渣的燒結(jié)礦，由于燒結(jié)礦強(qiáng)度高，粒度組成改善，盡管鐵品位略有降低，煉鐵渣量略有增加，但高爐操作順行，對其產(chǎn)量提高，焦比降

28、低是有利的我國大部分鋼鐵公司如寶鋼，首鋼，武鋼等均采用鋼渣作燒結(jié)材料。21（4）鋼渣用于道路工程鋼渣的另一種應(yīng)用途徑是鋪筑道路的基層，墊層及面層。主要利用鋼渣表面粗糙抗壓性、抗腐蝕性和耐久性好的特點。同時，由于鋼渣具有膨脹性和一定粒度，因此壓實后，大部分膨脹量將充填孔隙，使基層更趨密實。在硬度和顆粒形狀方面都能滿足道路材料的要求。此外，鋼渣在化學(xué)反應(yīng)過程中會產(chǎn)生一種膠體材料，它能很好地把松散的鋼渣膠結(jié)起來，而使基層形成具有一定板結(jié)性質(zhì)的半剛性基層。經(jīng)過一定時間行車考驗，路面能達(dá)到平整且無裂紋，與其它路段并無區(qū)別可見，鋼渣鋪路的經(jīng)濟(jì)效益顯著。據(jù)統(tǒng)計，歐美各國鋼渣約有60用于鋪筑道路。（5）鋼渣在

29、水泥領(lǐng)域的應(yīng)用鋼渣中含有與硅酸鹽水泥熟料相似的硅酸二鈣和硅酸三鈣，高堿度轉(zhuǎn)爐鋼渣中兩者含量在50%以上，中、低堿度的鋼渣中主要為硅酸二鈣，鋼渣的生成溫度在1560°C以上，而硅酸鹽水泥熟料的燒成溫度在1400°C左右。鋼渣的生成溫度高，結(jié)晶致密，晶粒較大，水化速度緩慢，因此可以將鋼渣稱為過燒硅酸鹽水泥熟料。以鋼渣為主要成分，加入一定量的其他摻和料和適量石膏，經(jīng)磨細(xì)而制成的水硬性膠凝材料，稱為鋼渣水泥。生產(chǎn)鋼渣水泥的摻和料可用礦渣、沸石、粉煤灰等。為了提高水泥的強(qiáng)度，有時還可加入質(zhì)量不超過20%的硅酸鹽水泥熟料。根據(jù)加入摻和料的種類，鋼渣水泥可分為鋼渣礦渣水泥、鋼渣浮石水泥和

30、鋼渣粉煤灰水泥等。22傳統(tǒng)水泥熟料是由石灰石、黏土和鐵粉等經(jīng)高溫焙燒而成。每分解It石灰石需耗能2093KJ,排放二氧化碳440Kg,因此鋼渣用于水泥生產(chǎn)可以有效降低能耗，減少溫室氣體。為了提高水泥的強(qiáng)度，有時還可加入質(zhì)量不超過20的硅酸鹽水泥熟料，根據(jù)加入摻和料的種類，鋼渣水泥可分為鋼渣礦渣水泥，鋼渣浮石水泥和鋼渣粉煤灰水泥等。利用鋼渣制造水泥，對節(jié)能、降耗、降低水泥成本，減少建材工業(yè)二氧化碳的排放，保護(hù)環(huán)境都有重要意義。3.1結(jié)語鋼鐵工業(yè)固體廢棄物資源化，不僅可解決鋼鐵企業(yè)固體廢棄物處置問題，而且通過固體廢棄物深加工，可提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，這對于保護(hù)環(huán)境和鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。目前，我國的許多鋼鐵企業(yè)在固體廢棄物處理工藝和處理利用技術(shù)方面與國外的發(fā)達(dá)水平相比并不落后，甚至在高爐渣，鋼渣等的研究應(yīng)用方面還處于領(lǐng)先地位。但是，在固體廢棄物綜合利用水平和需求供給等方面與美、德、日、法等先進(jìn)國家還存在一定差距。今后，希望國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在立足自主開發(fā)創(chuàng)新的同時，積極引進(jìn)和吸收國外的先進(jìn)經(jīng)驗，爭取早日實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)固體廢棄物的附加價值。1 殷