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鋼渣是煉鋼過程中排出的廢渣,數量約為鋼產量的15%-20%。目前我國各鋼廠堆存的鋼渣已有數億噸,僅2003年就有1600萬噸。根據煉鋼所用爐型的不同。鋼渣分為轉爐渣、平爐渣、電爐渣。鋼渣的形成溫度為1500-1700℃,在高溫下呈液態,緩慢冷卻后呈塊狀或粉狀;轉爐渣和平爐渣一般為深灰、深褐色;電爐渣多為白色。鋼濟主要由CaO、MgO、Al2O、SiO2、MnO、FeO、P2O5等氧化物組成,其中鈣、鐵、硅氧化物占絕大部分。各種成分的含量依爐型、鋼種不同而異,有時相差懸殊。
由于煉鋼設備、工藝布置、造渣制度、鈉渣物化性能的懸殊,決定了鋼演處理和資源化利用的多樣性。處理工藝可分為四個工序:預處理、加工、陳化和精加工,實際應用中,可根據要求加以取舍。鋼渣的主要利用途徑是在鋼鐵公司內部自行循環使用,代替石灰作熔劑,返回高爐或撓結爐內作為煉鐵原料,也可以用于路基、水泥原料、改良土壤等。我國目前已開發出多種鈉渣資源化利用的途徑。
1.作鋼鐵冶煉熔劑
(1)作燒結熔劑
由鐵礦石制備燒結礦時,一般需加工灰石等作為助熔劑,利用顆粒小于10mm的分級鋼渣可部分替代燒結熔劑。鋼渣中含有40%-50%CaO,而且鋼渣具有軟化溫度低、物相均勻的優點,能促進燒結過程小燒結礦的液相生成、增加黏結相、有利于燒結成球、提高燒結速度等,從而得到較高轉鼓指數印粒度組成均勻的優質燒結礦;同時還可提高燒結機的利用系數、降低煤耗、利用鋼渣中Fe、Ca、Mn等有用元素。以鋼渣含Fe15%計,每利用1t鋼渣,可代替60%的鐵精礦250kg;另外由于鋼渣中含有大量的CaO和SiO2,在生產一定堿度的燒結礦時,可節約部分石灰石。
(2)作高爐熔劑或化鐵爐熔劑
利用加工分選出10-40mm粒徑的鋼渣返回高爐,回收鋼渣中的Fe、ca、Mn元素,個但pJ節省高爐煉鐵熔劑(石灰石、白云石、螢石)消耗,而且對改善高爐運行狀況有—‘定的益處,同時也能達到節能消耗的目的。鋼渣中的MnO和MgO也有利于改善高爐渣的流功件。由于鋼渣燒結礦強度高.顆粒均勻,故高爐爐料透氣性好,煤氣利用狀況得到改善,焦比下降,爐況順行。另外鋼渣大多采用半閉路循環處理,故對高爐生鐵的磷含量不會產生影響。分選鋼治也可以作化鐵爐熔劑代替石灰省及螢石,實踐證明,其對鐵水溫度、鐵水含硫絕、熔化率、爐渣堿度及流動性均無明顯影響。
2.鋼渣中回收鋼鐵
水淬鋼渣中的鋼粒呈顆粉狀,很容易提取,可以作煉鋼調溫劑。鋼渣中一般含有7%-10%的廢鋼粒和渣鋼大塊,經破碎、磁選和精加丁后可回收其中90%以上的廢鋼,不但提高鋼鐵冶金的利用車和收率,同時也為鋼治綜合利用提供先決條件。僅從鋼渣中回收廢鋼也可為鋼鐵冶金企業帶來巨大效益。
從鋼渣回收廢鋼的原則流程為:鋼渣—顎式破碎(顎式破碎機)—磁選—廢鋼。以安鋼廢鋼廠的鋼渣加工為例,它采用“水燜自解一篩二破三磁選”的個產工藝,經過加工處理可生產0-10mm、10-60mm的鋼渣產品,回收0-10mm的磁選豆鋼、20-200mm的磁選鐵、200-400mm的篦選廢鋼,以及20mm以下的含鐵渣面。1995年通過篦上選鐵和磁選鐵共回收3.8萬噸,占渣的9.84%,創經濟效益1334.9萬元。鋼渣進行加工處理以回收兵中的廢鋼,是鋼渣綜合利用的一項重要內容,它對于節約廢鋼資源,提高經濟效益有著十分重要的意義。
3.鋼渣制水泥
由于鈉渣中含石和水泥相類似的硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸鹽等活件礦物。具有水硬膠凝性,因此可成為生產天熟料或少熟料水泥的原料,也可以作為水泥接分料。現在生產的鋼渣水泥品種有:無熟料鈉治辦漁水泥、少熟料鋼渣礦渣水泥、鋼渣沸石水泥、鋼談礦汝硅酸鹽水泥、鋼渣—礦渣—高溫型石膏白水泥和鋼渣硅酸鹽水泥等。這些水泥適于蒸汽養護,具有后期強度高、耐腐蝕、微膨脹、耐磨性能好、水化熱低等特點,并且還具書生產簡便、投資少、設備少、節省能源等優點。
4.鈉渣用與路基墊層
鋼渣具畝密度大、表面粗糙不易沿移、抗壓強度高、抗腐蝕和耐久性好的特點,被廣泛用于各種路基材料、工程回填、修砌加固堤壩、填海工程等方面代替天然磷石。由于鋼渣具有一定活性,能板結成大塊,適于沼澤地筑路。鋼渣疏水性好,是電的不良導體而不會干擾鐵路系統電訊工作,所筑路床不生雜草,干凈整潔,不易被雨水沖刷而產生滑移,是鐵路道渣的理想材料,鋼渣與瀝青結合牢固,又有較好的耐磨耐壓防滑性能,可摻合用于瀝青很凝土路面的鋪設。鋼渣存放一年后,其中游離氧化鈣大部分消解,鈉演趨于穩定。經破碎、磁選、篩分后可作道路材料。滲入粉煤灰是為了增加材料的膠凝件,同時緩解鋼渣中殘留的游離氧化鈣水化體積膨脹作用。它和Ca(OH)2反比牛戊水化硅酸鈣、鋁酸鈣凝膠。提高路面板結強度。混合料加入水攪拌、碾壓并經一定齡期養護,可得到具釘足夠強度的半剛性道路基層材料。該種材料在北京、天津、江蘇、湖北等地鋼廠附近的道路工程中經常使用。
5.作農肥和酸性土壤改良劑
鋼渣是一種以鈣、硅為主含有多種養分的具有速效和后勁的復合礦質肥料,由于鋼渣在冶煉過程中經高溫燃燒,其溶解度已大大改變,所含各種主要成分易溶量達全量的1/3-1/2,有的甚至更高,容易被植物吸收。鋼渣內含有微量的Zn、Mn、Fe、Cu等元素,對缺乏此微量元京的不同土壤和不同作物,也起著不同程度的肥效作用。含磷高的鋼渣還可以生產鈣鎂磷肥、鈉渣磷肥。實踐證明:不僅鋼渣磷肥(P2O5>10%)肥效顯著,即使是普通鋼渣(P2O5<4%-7%)也有肥效;不僅施用于酸性土壤中效果好.在缺磷堿性土壤中施用也可增產;不僅在水田施用效果好,即使在旱田,鋼渣肥效仍起作用。我國許多地區土壤缺磷或呈酸性,充分利用鋼渣資源,將促進農業發展,一般可增產5%-10%。除用作農肥外,鋼演還可用作酸性土壤改良劑。含Ca、Mg高的鋼渣細磨后可用作土壤改良劑,同時也達到利用鋼渣中P、Si等有益元素的目的。
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