钢铁冶金渣资源化(精品).ppt

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1、6 钢铁冶金渣的资源化 钢铁冶金渣：钢铁冶金渣：钢铁冶金工业所产生的固体废物。钢铁冶金工业所产生的固体废物。主要包括：高炉渣主要包括：高炉渣 钢渣钢渣 铁合金渣铁合金渣 尘泥等。尘泥等。6.1高炉渣的资源化高炉渣的资源化采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.01.2t高炉矿渣；高炉矿渣；用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出0.25t高炉矿渣。高炉矿渣。炼铁高炉炼铁高炉铁矿石铁矿石+焦碳焦碳+石灰石石灰石铁水铁水生铁生铁熔融炉渣熔融炉渣高炉烟气高炉烟气冷却冷却高炉渣高炉渣6.1.1高炉渣的组成和性质高炉渣的组成和性质一、高炉渣的分类一、高炉渣的分

2、类 按冷却方式的不同按冷却方式的不同水渣水渣：高炉熔渣在大量冷却水作用下形成的海：高炉熔渣在大量冷却水作用下形成的海绵状浮石类物质。绵状浮石类物质。膨珠膨珠：高炉熔渣在半急冷作用并通过成珠设备击：高炉熔渣在半急冷作用并通过成珠设备击碎、抛甩到空气中，再受空气冷却形成的矿渣。碎、抛甩到空气中，再受空气冷却形成的矿渣。重矿渣重矿渣：高炉熔渣经慢冷作用形成的类石料矿渣。：高炉熔渣经慢冷作用形成的类石料矿渣。渣罐渣罐接渣槽接渣槽高压水管高压水管流渣槽流渣槽滚筒滚筒膨珠膨珠14001600高温的熔融体高温的熔融体我国高炉渣大部分接近中性矿渣（我国高炉渣大部分接近中性矿渣（Mo=0.991.08），），高

3、碱性及酸性高炉高碱性及酸性高炉渣数量较少。渣数量较少。按高炉渣的碱性率按高炉渣的碱性率（以（以Mo表示）表示）碱性碱性矿渣矿渣：碱性率：碱性率Mo1的矿渣的矿渣中性中性矿渣矿渣，碱性率，碱性率Mo=1的矿渣；的矿渣；酸性酸性矿渣矿渣，碱性率，碱性率Mo1的矿渣的矿渣按冶炼生铁的种类按冶炼生铁的种类铸造生铁铸造生铁矿渣矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣炼钢生铁炼钢生铁矿渣矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣特种生铁特种生铁矿渣矿渣：用含有其他金属的铁矿石熔炼：用含有其他金属的铁矿石熔炼生铁时排出的矿渣。生铁时排出的矿渣。二、高炉矿渣的化学组成二、

4、高炉矿渣的化学组成高高炉炉渣渣含含有有15种种以以上上化化学学成成分分，但但主主要要是是CaO、MgO、Al2O3、SiO2四种，它们约占高炉渣总重量的四种，它们约占高炉渣总重量的95%。CaO和和MgO主主要要来来自自助助熔熔剂剂，SiO2和和Al2O3主主要要来来自自铁铁精精矿矿中中的的脉石和焦炭中的灰分。脉石和焦炭中的灰分。由由于于铁铁精精矿矿品品位位及及冶冶炼炼生生铁铁的的种种类类不不同同，高高炉炉渣渣的的化化学学成成分分波波动动较较大大。一一般般，生生产产过过程程主主要要控控制制分分析析SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、MnO、S七七项项指指标标，对对一一些些特特殊殊的的

5、高高炉炉渣渣还还需需分分析析TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、Cr2O3、Ni2O3等等。在在冶冶炼炼炉炉料料固固定定和和冶冶炼炼正正常常时时，高炉渣的化学成分变化不大，对综合利用有利。高炉渣的化学成分变化不大，对综合利用有利。高高炉炉渣渣属属于于硅硅酸酸盐盐材材料料，它它的的组组成成与与天天然然岩岩石石和和硅硅酸酸盐盐水水泥泥相相似似，表表6.1所所示示为为我我国国大大部部分分钢钢铁铁厂厂高高炉炉渣渣的的化化学学成成分分与与天天然然岩岩石石和和硅硅酸酸盐盐水泥化学成分比较。水泥化学成分比较。表表6.1我国高炉渣与天然岩石、硅酸盐水泥化学成分比较（质量我国高炉渣与天然岩石、硅酸盐

6、水泥化学成分比较（质量%）名称名称CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOTiO2V2O5S普通渣普通渣384926426171130.110.070.890.21.5高钛渣高钛渣23462035915210120290.10.61.9为高活性矿渣为高活性矿渣k=1.61.9是中活性矿渣是中活性矿渣k0.25为活性矿渣为活性矿渣Mc重矿渣本身的结合力时，重矿渣开裂、酥碎，甚至粉化。重矿渣本身的结合力时，重矿渣开裂、酥碎，甚至粉化。硫硫化化物物分分解解：重重矿矿渣渣中中当当含含有有FeS与与MnS等等硫硫化化物物时时，便便会会在在水水解解作作用用下下生生成成相相应应氢氢氧氧化化物物，体体积积相

7、相应应增增大大38%和和24%，导致块渣开裂和粉化的现象。，导致块渣开裂和粉化的现象。石灰分解：石灰分解：若重矿渣中夹有石灰颗粒，遇水消解，也能若重矿渣中夹有石灰颗粒，遇水消解，也能产生体胀，导致重矿渣碎裂。产生体胀，导致重矿渣碎裂。因此，作混凝土骨料使用时，必须认真分析检验重矿渣分解的可能性。因此，作混凝土骨料使用时，必须认真分析检验重矿渣分解的可能性。6.1.2高炉渣的资源化途径高炉渣的资源化途径高高炉炉渣渣80%冲冲成成水水淬淬矿矿渣渣，大大部部分分用用作作水水泥泥混混合合材材料料和和无无熟熟料料水水泥泥的的原原料料，少少部部分分用用来来生生产产矿矿渣渣砖砖、瓦瓦等等。其其余余用用作作道

8、道路路路路渣渣、铁铁路路道道渣渣及及混混凝凝土土骨骨料料，少少量量用用于于生生产产矿矿渣渣棉棉、膨膨胀胀矿渣珠等。矿渣珠等。一、水渣一、水渣水水渣渣具具有有潜潜在在的的水水硬硬胶胶凝凝性性能能，在在水水泥泥熟熟料料、石石灰灰、石石膏膏等等激激发发剂剂作作用用下下可可显显示示出出水水硬硬胶胶凝凝性性能能，是是优优良良的的水水泥泥原原料料。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。水渣水渣烘干机烘干机粉磨机粉磨机渣粉渣粉粉碎机粉碎机含硅原料含硅原料含铁原料含铁原料粘粘土土石石灰灰石石煅烧窑煅烧窑熟料熟料粉磨机粉磨机石膏石膏硅酸盐水泥硅酸盐水泥混合磨混合磨矿渣硅

9、酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥（1）生产水泥：）生产水泥：我国约有我国约有3/4的水泥中掺有粒状高炉渣。的水泥中掺有粒状高炉渣。目前我国利用高炉渣生产的水泥目前我国利用高炉渣生产的水泥矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：水泥熟料水泥熟料+20%70%高炉水渣高炉水渣+3%5%石膏石膏普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥：水泥熟料水泥熟料+不超过不超过15%高炉水渣高炉水渣+3%5%石膏石膏石膏矿渣水泥：石膏矿渣水泥：少量水泥熟料少量水泥熟料+80%高炉水渣高炉水渣+15%石膏石膏钢渣矿渣水泥：钢渣矿渣水泥：45%左右的钢渣左右的钢渣+40%的高炉水渣的高炉水渣+适量的石膏适量的石膏（2）生产矿渣砖）生产矿渣砖水

10、渣、石灰水渣、石灰搅拌搅拌矿渣砖矿渣砖轮碾轮碾成型成型蒸养蒸养一般要求石灰中氧化一般要求石灰中氧化钙含量在钙含量在60%以上，以上，氧化镁应少于氧化镁应少于10%。矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为21202160kg/m3。适用于适用于上下水或水中建筑，不适用于高于上下水或水中建筑，不适用于高于250的环境中的环境中使用。使用。二、膨胀矿渣的利用二、膨胀矿渣的利用膨膨胀胀矿矿渣渣主主要要是是用用作作混混凝凝土土轻轻骨骨料料，也也可可作作防防火火隔隔热热材材料料，用用膨膨胀胀矿矿渣渣制制成成的的轻轻质质混混凝凝土土，不不仅仅可可以以

11、用用于于建建筑筑物物的的围围护护结结构构，而而且可以用于承重结构。且可以用于承重结构。膨膨珠珠可可以以用用于于轻轻混混凝凝土土制制品品及及结结构构，如如用用于于制制作作砌砌块块、楼楼板板、预预制制墙墙板板及及其其它它轻轻质质混混凝凝土土制制品品。由由于于膨膨珠珠内内孔孔隙隙封封闭闭，吸吸水水少少，混混凝凝土土干干燥燥时时产产生生的的收收缩缩就就很很小小，这这是是膨膨胀胀页页岩岩或或天天然然浮浮石石等等轻轻骨骨料所不及的。料所不及的。直直径径小小于于3mm的的膨膨珠珠与与水水渣渣的的用用途途相相同同，可可供供水水泥泥厂厂作作矿矿渣渣水水泥泥的的掺掺合合料料用用，也也可可以以作作为为公公路路路路基

12、基材材料料和和混混凝凝土土细细骨骨料料使使用用。生生产产膨膨胀胀矿矿渣渣和和膨膨珠珠与与生生产产粘粘土土陶陶粒粒、粉粉煤煤灰灰陶陶粒粒等等相相比比较较，具具有有工工艺简单，不用燃料，成本低廉等优点。艺简单，不用燃料，成本低廉等优点。三、矿渣碎石的利用三、矿渣碎石的利用矿矿渣渣碎碎石石的的用用途途很很广广，用用量量也也很很大大，主主要要用用于于公公路路、机机场场、地地基基工工程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等代替天然碎石程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等代替天然碎石。（1）配制矿渣碎石混凝土）配制矿渣碎石混凝土矿矿渣渣碎碎石石配配制制的的混混凝凝土土具具有有与与普普通通混混凝凝土土相相近近的

13、的物物理理力力学学性性能能，而而且且还还有有良良好好的的保保温温、隔隔热热、耐耐热热、抗抗渗渗和和耐耐久久性性能能。矿矿渣渣碎碎石石混混凝凝土土的的应用范围较为广泛，可以作预制、现浇和泵送混凝土的骨料。应用范围较为广泛，可以作预制、现浇和泵送混凝土的骨料。配配制制矿矿渣渣混混凝凝土土的的方方法法与与普普通通混混凝凝土土相相似似，但但用用水水量量稍稍高高，其其增增加加的的用用水水量量，一一般般按按重重矿矿渣渣重重量量的的1%2%计计算算。一一般般用用矿矿渣渣碎碎石石配配制制的的混凝土与天然骨料配制的混凝土强度相同时，其混凝土容重减轻混凝土与天然骨料配制的混凝土强度相同时，其混凝土容重减轻20%。

14、矿矿渣渣碎碎石石混混凝凝土土的的抗抗压压强强度度随随矿矿渣渣容容重重的的增增加加而而增增高高。矿矿渣渣混混凝凝土土的的使使用用在在我我国国已已有有五五十十多多年年历历史史，在在许许多多重重大大建建筑筑工工程程中中都都采采用用了了矿矿渣渣混混凝土，实际效果良好。凝土，实际效果良好。（2）重矿渣在地基工程中的应用）重矿渣在地基工程中的应用重重矿矿渣渣用用于于处处理理软软弱弱地地基基。由由于于矿矿渣渣的的块块体体强强度度一一般般都都超超过过50MPa，相相当当或或超超过过一一般般质质量量的的天天然然岩岩石石，因因此此组组成成矿矿渣渣垫垫层层的的颗颗粒粒强强度度完完全全能能够够满满足足地地基基的的要要

15、求求。一一些些大大型型设设备备基基础础的的混混凝凝土土，如如高高炉炉基础、轧钢机基础、桩基础等，都可用矿渣碎石作骨料。基础、轧钢机基础、桩基础等，都可用矿渣碎石作骨料。（3）矿渣碎石在道路工程中的应用）矿渣碎石在道路工程中的应用矿矿渣渣碎碎石石具具有有缓缓慢慢的的水水硬硬性性，这这个个特特点点在在修修筑筑公公路路时时可可以以利利用用。矿矿渣渣碎碎石石含含有有许许多多小小气气孔孔，对对光光线线的的漫漫反反射射性性能能好好，摩摩擦擦系系数数大大，用用它它作作集集料料铺铺成成的的沥沥青青路路面面既既明明亮亮，制制动动距距离离又又短短。矿矿渣渣碎碎石石还还比比普普通通碎石具有更高的耐热性能，更适用于喷

16、气式飞机的跑道上。碎石具有更高的耐热性能，更适用于喷气式飞机的跑道上。（4）矿渣碎石在铁路道碴上的应用）矿渣碎石在铁路道碴上的应用用矿渣碎石作铁路道碴称为矿渣道碴。我国铁道线上采用矿渣道用矿渣碎石作铁路道碴称为矿渣道碴。我国铁道线上采用矿渣道碴的历史较久，目前矿渣道碴在我国钢铁企业专用铁路线上已广泛得碴的历史较久，目前矿渣道碴在我国钢铁企业专用铁路线上已广泛得到应用。鞍山钢铁公司从到应用。鞍山钢铁公司从1953年开始就在专用铁路线上大量使用矿渣年开始就在专用铁路线上大量使用矿渣道碴，现已广泛应用于木轨枕、预应力钢筋混凝土轨枕和钢轨枕等各道碴，现已广泛应用于木轨枕、预应力钢筋混凝土轨枕和钢轨枕等

17、各种线路，使用过程中没有发现任何弊病。在国家一级铁路干线上的试种线路，使用过程中没有发现任何弊病。在国家一级铁路干线上的试用也已初见成效。用也已初见成效。6.2钢渣的资源化钢渣的资源化钢钢渣渣是是炼炼钢钢过过程程排排出出的的废废渣渣。钢钢渣渣是是炼炼钢钢过过程程中中的的必必然然副副产产物物，其其排出量约为粗钢产量的排出量约为粗钢产量的15%20%。一、钢渣的分类一、钢渣的分类按炼钢所用炉型按炼钢所用炉型转炉渣：转炉渣：平炉渣：初期渣、精炼渣、出钢渣和浇钢余渣平炉渣：初期渣、精炼渣、出钢渣和浇钢余渣电炉渣：氧化渣和还原渣电炉渣：氧化渣和还原渣按熔渣性质按熔渣性质碱性渣碱性渣：酸性渣酸性渣按碱度（

18、按碱度（R）低碱度钢渣（低碱度钢渣（R2.5）按钢渣的形态按钢渣的形态水淬粒状钢渣水淬粒状钢渣块状钢渣块状钢渣粉状钢渣粉状钢渣二、钢渣的组成二、钢渣的组成不不同同的的原原料料、不不同同的的炼炼钢钢方方法法、不不同同的的生生产产阶阶段段、不不同同的的钢钢种种生生产产以以及不同的炉次等，所排出的钢种的组成与产生量是不同的。及不同的炉次等，所排出的钢种的组成与产生量是不同的。（1）转炉钢渣）转炉钢渣转转炉炉钢钢渣渣是是钢钢渣渣的的主主要要部部分分，在在我我国国，约约占占钢钢渣渣总总量量的的65%。目目前前，生生产产1吨吨转转炉炉钢钢约约产产生生130240kg钢钢渣渣。表表6-5所所示示为为我我国国

19、几几个个大大型型钢钢铁铁企企业转炉钢渣的化学成分。业转炉钢渣的化学成分。表表6-5我国几个大型钢铁企业转炉钢渣的化学成分，我国几个大型钢铁企业转炉钢渣的化学成分，%炼钢厂炼钢厂CaOMgOSiO2A12O3FeOFe2O3MnOP2O5f-CaO宝钢宝钢马钢马钢上钢上钢邯钢邯钢404945504551425447455123813171011810122013140.6126112210185204184107105102.513560.52.51.52.51211.435230.21.329.5511410210转转炉炉钢钢渣渣的的矿矿物物组组成成取取决决于于它它的的化化学学成成分分。当当钢

20、钢渣渣的的碱碱度度R为为0.781.8时时，主主要要矿矿物物为为CMS（镁镁橄橄榄榄石石）、C3MS2（镁镁蔷蔷薇薇辉辉石石）。碱碱度度为为1.82.5时时，主主要要矿矿物物为为C2S（硅硅酸酸二二钙钙）及及RO相相（二二价价金金属属氧氧化化物物固固熔熔体体）。碱碱度度为为2.5以以上上时时，主主要要矿矿物物为为C3S（硅硅酸酸三三钙钙）、C2S及及RO相相。不不同同碱碱度转炉钢渣的矿物组成如表度转炉钢渣的矿物组成如表6-6所示。所示。表表6-6不同碱度转炉钢渣的矿物组成，不同碱度转炉钢渣的矿物组成，%碱度碱度C3SC2SCMSC3MS2C2ASCaCO3RO4.243.072.732.622

21、.562.111.2450603545303520301525少量少量155102030102020252030510202520305105101520152035152040501520715（2）平炉钢渣）平炉钢渣平平炉炉炼炼钢钢周周期期比比转转炉炉长长，分分氧氧化化期期、精精炼炼期期与与出出钢钢期期，并并且且每每期期终终了了都都要要出出渣渣。氧氧化化期期排排出出的的渣渣称称初初期期渣渣，精精炼炼期期排排出出的的渣渣称称精精炼炼渣渣，出出钢钢后后排排出出的的渣渣称称出出钢钢渣渣，精精炼炼渣渣与与出出钢钢渣渣又又合合称称为为末末期期渣渣。表表6-7所所示示为为马马鞍鞍山山钢铁公司平炉渣化学

22、成分。钢铁公司平炉渣化学成分。表表6-7马鞍山钢铁公司平炉渣化学成分，马鞍山钢铁公司平炉渣化学成分，%渣种渣种CaOMgOSiO2FeOFe3O4MnOA12O3P2O5初期渣初期渣精炼渣精炼渣出钢渣出钢渣1830425550605861247934102010182731102061045511462312121225236113837目前，每生产目前，每生产1吨平炉钢约产生钢渣吨平炉钢约产生钢渣170210kg，其中初期渣约占其中初期渣约占60%，精炼渣占，精炼渣占10%，出钢渣占，出钢渣占30%。平炉钢渣矿物组成与转炉钢渣组成规律基本相似，平炉钢渣矿物组成与转炉钢渣组成规律基本相似，Ca

23、O含量低、碱度含量低、碱度小的初期钢渣，矿物组成以橄榄石、蔷薇辉石为主；小的初期钢渣，矿物组成以橄榄石、蔷薇辉石为主；CaO含量高、碱度大含量高、碱度大的末期渣，矿物组成主要是的末期渣，矿物组成主要是C3S、C2S及及RO相。相。（3）电炉钢渣）电炉钢渣电电炉炉炼炼钢钢是是以以废废钢钢为为原原料料，主主要要生生产产特特殊殊钢钢。电电炉炉生生产产周周期期也也长长，分分氧氧化化期期和和还还原原期期，并并分分期期出出渣渣，所所出出渣渣分分别别称称氧氧化化渣渣和和还还原原渣渣。表表6-8所所示示为为成成都都钢钢铁铁厂厂和和上上钢钢电电炉炉渣渣的的化化学学成成分分，其其特特征征是是氧氧化化渣渣中中氧氧化

24、化钙钙含含量量低低，氧氧化化亚亚铁铁含含量量高高，而而还还原原渣渣则则相相反反。电电炉炉钢钢渣渣矿矿物物组组成成规规律律与与平平炉炉渣渣相相似似。目目前前，每每生生产产1吨吨电电炉炉钢钢约约产产生生150200kg的的钢钢渣渣，其中氧化渣约占其中氧化渣约占55%。表表6-8电炉钢渣化学成分，电炉钢渣化学成分，%单位单位渣种渣种CaOMgOSiO2FeOA12O3MnOP成钢成钢上钢上钢氧化渣氧化渣还原渣还原渣2933445512148131517112019220.51.5341018450.20.4三、钢渣的性质三、钢渣的性质钢渣是一种由多种矿物组成的固熔体，其性质与其化学成分有密切的关系。

25、钢渣是一种由多种矿物组成的固熔体，其性质与其化学成分有密切的关系。（1）密密度度 由由于于钢钢渣渣含含铁铁较较高高，因因此此比比高高炉炉渣渣密密度度高高，一一般般在在3.13.6g/cm3。（2）容容重重钢钢渣渣容容重重不不仅仅受受其其密密度度影影响响，还还与与粒粒度度有有关关。通通过过80目目标标准准筛筛的的渣渣粉粉，平平炉炉渣渣为为2.172.20g/cm3，电电炉炉渣渣为为1.62g/cm3左左右右，转转炉炉渣渣为为1.74g/cm3左右。左右。（3）易易磨磨性性由由于于钢钢渣渣致致密密，因因此此较较耐耐磨磨。易易磨磨指指数数：标标准准砂砂为为1，钢钢渣渣为为0.96，而高炉渣仅为，而高

26、炉渣仅为0.7，钢渣比高炉渣要耐磨。，钢渣比高炉渣要耐磨。（4）活活性性C3S、C2S等等为为活活性性矿矿物物，具具有有水水硬硬胶胶凝凝性性。当当钢钢渣渣中中成成分分比比值值（碱碱度度）R大大于于1.8时时，便便含含有有60%80%的的C3S和和C2S，并并且且碱碱度度值值的的提提高高，C3S含含量量也也增增加加，当当碱碱度度达达到到2.5以以上上时时，钢钢渣渣的的主主要要矿矿物物为为C3S。用用碱碱度度高高于于2.5的的钢钢渣渣加加10%的的石石膏膏研研磨磨制制成成的的水水泥泥，强强度度可可达达325号号。因因此此，C3S和和C2S含量高的高碱度钢渣，可作水泥生产原料和制造建材制品。含量高的

27、高碱度钢渣，可作水泥生产原料和制造建材制品。（5）稳定性）稳定性钢渣含游离氧化钙钢渣含游离氧化钙(f-CaO)、MgO、C3S、C2S等，这等，这些组分在一定条件下都具有不稳定性。碱度高的熔渣在缓冷时，些组分在一定条件下都具有不稳定性。碱度高的熔渣在缓冷时，C3S会在会在1250到到1100时缓慢分解为时缓慢分解为C2S和和f-CaO；C2S在在675时时-C2S要相变为要相变为-C2S，并且发生体积膨胀，膨胀率达并且发生体积膨胀，膨胀率达10。另另外外，钢钢渣渣吸吸水水后后，f-CaO要要消消解解为为Ca(OH)2，体体积积将将膨膨胀胀100300，MgO会会变变成成氢氢氧氧化化镁镁，体体积

28、积也也要要膨膨胀胀77。因因此此，含含f-CaO、MgO的的常常温温钢钢渣渣是是不不稳稳定定的的，只只有有f-CaO、MgO消消解解完完或或含含量量很很少少时，才会稳定。时，才会稳定。钢渣的不稳定性钢渣的不稳定性，使在处理和应用钢渣时必须，使在处理和应用钢渣时必须注意注意以下几点：以下几点：用作生产水泥的钢渣用作生产水泥的钢渣C3S含量要高，因此在处理时最好不采用缓冷含量要高，因此在处理时最好不采用缓冷技术；技术；含含f-CaO高的钢渣不宜用作水泥和建筑制品生产及工程回填材料；高的钢渣不宜用作水泥和建筑制品生产及工程回填材料；利用利用f-CaO消解膨胀的特点，可对含消解膨胀的特点，可对含f-C

29、aO高的钢渣采用余热自解的高的钢渣采用余热自解的处理技术。处理技术。6.2.2钢渣的资源化途径钢渣的资源化途径钢渣的性质不同，利用途径不同。如钢渣的性质不同，利用途径不同。如含磷高的钢渣适宜作磷肥含磷高的钢渣适宜作磷肥、含磷含磷低的钢渣可作钢铁冶炼的熔剂、碱度高的钢渣适宜作水泥原料等低的钢渣可作钢铁冶炼的熔剂、碱度高的钢渣适宜作水泥原料等。目前。目前经济效果较好的是将钢渣作高炉、转炉炉料，在钢铁厂内循环使用。经济效果较好的是将钢渣作高炉、转炉炉料，在钢铁厂内循环使用。一、钢渣中选一、钢渣中选渣钢渣钢钢钢渣渣经经破破碎碎、磁磁选选、筛筛分分等等分分选选技技术术可可回回收收其其中中90%以以上上的

30、的废废钢钢。磁选出的渣钢，一般含铁在磁选出的渣钢，一般含铁在55%以上。以上。钢渣机械破碎回收渣钢钢渣机械破碎回收渣钢钢渣中选渣铁钢渣中选渣铁钢渣自磨分选回收渣钢钢渣自磨分选回收渣钢100mm300mm钢渣钢渣格筛格筛双层振动筛双层振动筛磁选机磁选机破碎机破碎机磁选机磁选机双层振动筛双层振动筛规格渣规格渣击碎机击碎机20mm磁选机磁选机破碎机破碎机20mm渣钢渣钢粗破碎常用颚式破碎机，细破碎用圆锥式破碎机。磁选机和振筛粗破碎常用颚式破碎机，细破碎用圆锥式破碎机。磁选机和振筛的使用，主要视加工条件和要求而定。的使用，主要视加工条件和要求而定。图图3.31钢渣机械破碎回收渣钢工艺流程钢渣机械破碎回

31、收渣钢工艺流程规格渣规格渣钢渣钢渣格筛格筛磁选机磁选机渣钢渣钢磁选机磁选机自磨机自磨机双层振动筛双层振动筛废钢废钢振动筛振动筛图图3.32钢渣自磨分选工艺流程图钢渣自磨分选工艺流程图钢渣自磨分选工艺是利用钢渣在旋转的自磨机内互相碰撞而破碎钢渣自磨分选工艺是利用钢渣在旋转的自磨机内互相碰撞而破碎.粒度小于自磨机周边出料孔径的钢渣自行漏出。未能磨小漏出的渣粒度小于自磨机周边出料孔径的钢渣自行漏出。未能磨小漏出的渣钢，达到一定量时卸出。，其特点是工艺简单，而且自磨机出来的钢，达到一定量时卸出。，其特点是工艺简单，而且自磨机出来的渣钢含铁量高达渣钢含铁量高达80%以上，规格渣棱角少，更适合作级配渣用。

32、以上，规格渣棱角少，更适合作级配渣用。实例实例1：宝山钢铁厂钢渣粒铁回收工艺宝山钢铁厂钢渣粒铁回收工艺精矿粉精矿粉磁选机磁选机活活 用用 渣渣：13 30mm、3 13mm、100mm300mm落锤来料落锤来料ISC来料来料喷溅炉下渣喷溅炉下渣300mm孔筛孔筛100/30mm孔筛孔筛返回落锤返回落锤磁选机磁选机2号破碎机号破碎机磁选机磁选机磁选机磁选机1号破碎机号破碎机棒磨机棒磨机15mm孔筛孔筛13/3mm孔筛孔筛10mm孔筛孔筛2mm孔筛孔筛NJS粒铁粒铁2mm孔筛孔筛磁选机磁选机残渣残渣残渣残渣特点：特点：在每次破碎后，筛分前或后都要进行磁选，以便把铁尽量选出来。在每次破碎后，筛分前或

33、后都要进行磁选，以便把铁尽量选出来。表表3.6钢渣分选后得到的产品及用途钢渣分选后得到的产品及用途序号序号产品名称产品名称规格规格利用途径利用途径12345678粒铁粒铁粒铁粒铁精矿粉精矿粉水钢渣水钢渣活用渣活用渣活用渣活用渣活用渣活用渣残渣残渣含铁含铁92%，粒径，粒径10mm含含 铁铁 92%，粒粒 径径 210mm含铁含铁56%粒径粒径50100mm粒径粒径1330mm粒径粒径313mm粒径粒径3mm回转炉作冷却剂回转炉作冷却剂钢锭模垫铁剂钢锭模垫铁剂回烧结作原料回烧结作原料回填工程及除锈磨料回填工程及除锈磨料回填工程及路基材料回填工程及路基材料水泥掺和料、小砌块料水泥掺和料、小砌块料水

34、泥掺和料、代黄砂水泥掺和料、代黄砂混入混入3mm的活用砂中的活用砂中实例实例2：唐山钢铁公司钢渣粒铁回收工艺唐山钢铁公司钢渣粒铁回收工艺60mm经预处理经预处理300mm热泼炸与陈渣钢渣热泼炸与陈渣钢渣磁选机磁选机渣钢渣钢磁选机磁选机自磨机自磨机规格渣规格渣一次筛分一次筛分二次筛分二次筛分采用自磨工艺回收渣钢，工艺简单、占地面积小，一台自磨机可采用自磨工艺回收渣钢，工艺简单、占地面积小，一台自磨机可以代替几台机械破碎机。以代替几台机械破碎机。对钢渣适应性强，不会有大块废钢损坏破碎机，操作安全。破碎对钢渣适应性强，不会有大块废钢损坏破碎机，操作安全。破碎的规格渣无棱角，更适于作级配料使用。的规格

35、渣无棱角，更适于作级配料使用。自磨机破碎钢渣的过程，也是渣钢提纯的过程。从自磨机取出的自磨机破碎钢渣的过程，也是渣钢提纯的过程。从自磨机取出的渣钢，含铁渣钢，含铁90%以上，为转炉使用精料提供了条件。以上，为转炉使用精料提供了条件。二、钢渣作冶炼熔剂二、钢渣作冶炼熔剂（1）钢渣部分）钢渣部分替代石灰石替代石灰石作烧结熔剂作烧结熔剂由铁矿石制备烧结矿时，一般需加石灰石等作为助熔剂，利用颗粒小由铁矿石制备烧结矿时，一般需加石灰石等作为助熔剂，利用颗粒小于于10mm的分级钢渣可部分替代烧结熔剂。的分级钢渣可部分替代烧结熔剂。钢渣中含有钢渣中含有40%50%CaO，1吨钢渣相当于吨钢渣相当于70075

36、0kg的石灰石。的石灰石。而且钢渣具有软化温度低、物而且钢渣具有软化温度低、物相均匀的优点，能促进烧结过程中烧结矿的液相生成，增加粘结相，有相均匀的优点，能促进烧结过程中烧结矿的液相生成，增加粘结相，有利于烧结成球、提高烧结速度等，从而得到较高转鼓指数和粒度组成均利于烧结成球、提高烧结速度等，从而得到较高转鼓指数和粒度组成均匀的优质烧结矿，同时还可提高烧结机的利用系数，降低煤耗，再利用匀的优质烧结矿，同时还可提高烧结机的利用系数，降低煤耗，再利用钢渣中钢渣中Fe、Ca、Mn等有用元素。等有用元素。钢渣作烧结矿熔剂，主要是利用钢渣的钢渣作烧结矿熔剂，主要是利用钢渣的CaO、MgO、MnO、吨吨F

37、e等有益成分，降低燃料消耗和烧结矿的生产成本。以钢渣含吨等有益成分，降低燃料消耗和烧结矿的生产成本。以钢渣含吨Fe15%计，计，每利用每利用1吨钢渣，可代替吨钢渣，可代替60%的铁精矿的铁精矿250kg。另外由于钢渣中含有大量另外由于钢渣中含有大量的的CaO和和SiO2，在生产一定碱度的烧结矿时，可节约部分石灰石。在生产一定碱度的烧结矿时，可节约部分石灰石。（2）钢渣）钢渣部分替代石灰石部分替代石灰石作高炉熔剂作高炉熔剂高炉中使用钢渣作熔剂，利用加工分选出高炉中使用钢渣作熔剂，利用加工分选出1040mm粒径钢渣返回粒径钢渣返回高炉，回收钢渣中的高炉，回收钢渣中的Fe、Ca、Mn元素，不但可减少

38、高炉炼铁熔剂（石元素，不但可减少高炉炼铁熔剂（石灰石、白云石、萤石）消耗，而且对改善高炉运行状况有一定的益处，灰石、白云石、萤石）消耗，而且对改善高炉运行状况有一定的益处，同时也能达到节能的目的。钢渣中的同时也能达到节能的目的。钢渣中的MnO和和MgO也有利于改善高炉渣也有利于改善高炉渣的流动性。的流动性。分选钢渣还可部分替代作为化铁炉熔剂和转炉炼钢熔剂，均有助于加分选钢渣还可部分替代作为化铁炉熔剂和转炉炼钢熔剂，均有助于加快成渣速度，提高炉龄，降低耐火材料和熔剂的消耗。快成渣速度，提高炉龄，降低耐火材料和熔剂的消耗。三、富集和提取钢渣中的稀有元素三、富集和提取钢渣中的稀有元素平炉钢渣平炉钢渣

39、磁选机磁选机焙烧焙烧球磨机球磨机混合配料混合配料废钢废钢浸出浸出过滤过滤残渣残渣加酸沉淀加酸沉淀V2O5产品产品食盐、铁磷、苏打、硝酸钠食盐、铁磷、苏打、硝酸钠图图6.7某厂化学浸取提钒工艺流程某厂化学浸取提钒工艺流程四、钢渣作建筑材料四、钢渣作建筑材料（1）钢渣砖）钢渣砖钢渣砖是以粉状钢渣或水淬钢渣为主要原料，掺入部分高炉水渣钢渣砖是以粉状钢渣或水淬钢渣为主要原料，掺入部分高炉水渣或粉煤灰和激发剂（石灰、石膏粉），加水搅拌，经轮碾、压制成型、或粉煤灰和激发剂（石灰、石膏粉），加水搅拌，经轮碾、压制成型、蒸养而制成的建筑用砖。钢渣砖参考配比如表蒸养而制成的建筑用砖。钢渣砖参考配比如表6.6所示

40、。所示。表表6.6钢渣砖参考配比钢渣砖参考配比原材料配比，原材料配比，%抗压强度抗压强度Mpa抗折强度抗折强度MPa钢渣砖标钢渣砖标号号钢渣钢渣高炉水高炉水渣渣粉煤粉煤灰灰石灰石灰石膏石膏6067633020300-0-105103522.022.623.92.252.503.2175100150生产钢渣砖的主要设备有磁选机、球磨机、搅拌机、轮碾机、压砖机。生产钢渣砖的主要设备有磁选机、球磨机、搅拌机、轮碾机、压砖机。设备的选用主要根据砖厂的生产规模确定。钢渣砖可用于民用建筑中砌设备的选用主要根据砖厂的生产规模确定。钢渣砖可用于民用建筑中砌筑墙体、柱子、沟道等。筑墙体、柱子、沟道等。（2）钢渣

41、矿渣水泥）钢渣矿渣水泥储库储库钢渣钢渣一级破碎一级破碎磁选磁选料仓料仓钢渣预磨钢渣预磨二级破碎二级破碎磁选磁选计量配料计量配料粉磨粉磨水渣水渣烘干烘干储库储库计量配料计量配料熟料熟料破碎破碎储库储库计量配料计量配料石膏石膏破碎破碎储库储库计量配料计量配料水泥库水泥库包装包装成品成品图图6.7钢渣矿渣水泥生产工艺流程钢渣矿渣水泥生产工艺流程钢渣的最少掺入量（以质量计）不少于钢渣的最少掺入量（以质量计）不少于30%，钢渣和高炉矿渣的总掺，钢渣和高炉矿渣的总掺入量不少于入量不少于60%。3）钢渣白水泥）钢渣白水泥钢渣白水泥，是以电炉还原渣为主要原料，掺入适量经钢渣白水泥，是以电炉还原渣为主要原料，掺

42、入适量经700800煅煅烧的石膏，经混合磨细制成的一种新型胶凝材料。电炉还原渣具有碱度烧的石膏，经混合磨细制成的一种新型胶凝材料。电炉还原渣具有碱度高，在空气中缓慢冷却后能高，在空气中缓慢冷却后能自行粉化成白色的粉末，渣色白、活性高自行粉化成白色的粉末，渣色白、活性高的的特点。特点。钢渣白水泥配合比，是以水泥中钢渣白水泥配合比，是以水泥中SO3含量为含量为810%来控制的。当来控制的。当SO3含量少于含量少于8%时，强度不足时，强度不足400#。当。当SO3含量大于含量大于10%时，出现石膏膨胀时，出现石膏膨胀现象，导致水泥不安定。现象，导致水泥不安定。钢渣白水泥的生产工艺，按照流程大体可分为

43、三个工序，即钢渣的钢渣白水泥的生产工艺，按照流程大体可分为三个工序，即钢渣的分选（包括磁选）、石膏的煅烧和粉碎、配料、粉磨和包装。分选（包括磁选）、石膏的煅烧和粉碎、配料、粉磨和包装。还原钢渣还原钢渣筛分筛分配料配料磁选磁选磨机磨机水泥库水泥库料仓料仓包装出厂包装出厂外加剂外加剂料仓料仓破碎破碎煅烧煅烧石膏石膏钢渣白水泥主要用作建筑物外墙装饰材料和用于生产彩色水磨石制品，还钢渣白水泥主要用作建筑物外墙装饰材料和用于生产彩色水磨石制品，还可生产人造大理石。可生产人造大理石。（4）路基垫层）路基垫层钢渣具有容重大、表面粗糙不易滑移、抗压强度高、抗腐蚀和钢渣具有容重大、表面粗糙不易滑移、抗压强度高、

44、抗腐蚀和耐久性好的特点，被广泛用于各种路基材料、工程回填、修砌加固耐久性好的特点，被广泛用于各种路基材料、工程回填、修砌加固堤坝、填海工程等方面代替天然碎石。堤坝、填海工程等方面代替天然碎石。钢渣具有一定活性，能板结成大块，适于沼泽地筑路。钢渣具有一定活性，能板结成大块，适于沼泽地筑路。钢渣疏水性好，是电的不良导体而不会干扰铁路系统电讯工作，钢渣疏水性好，是电的不良导体而不会干扰铁路系统电讯工作，所筑路床不生杂草，干净整洁，不易被雨水冲刷而产生滑移，是铁所筑路床不生杂草，干净整洁，不易被雨水冲刷而产生滑移，是铁路道渣的理想材料。路道渣的理想材料。钢渣在路基上能否得到广泛使用，决定于钢渣是否符合

45、道路工钢渣在路基上能否得到广泛使用，决定于钢渣是否符合道路工程的各项使用要求。钢渣在路基垫层中应用，其程的各项使用要求。钢渣在路基垫层中应用，其粒度粒度应控制在应控制在60mm以下，自然堆放或稍加喷淋以下，自然堆放或稍加喷淋3个月以上其粒度基本符合要求。个月以上其粒度基本符合要求。钢渣中钢渣中游离游离CaO随着钢渣龄期的增长而明显减少，随着钢渣龄期的增长而明显减少，3个月后基本稳个月后基本稳定在定在5.5%的水平，其粉化率亦不断下降，稳定性提高。的水平，其粉化率亦不断下降，稳定性提高。五、作农肥和酸性土壤改良剂五、作农肥和酸性土壤改良剂钢渣中的钢渣中的P、Si、Ca、Mg等有利用价值元素，其等

46、有利用价值元素，其P、Si虽不溶于水，但虽不溶于水，但具有较好的枸溶性，可根据钢渣中有效元素含量作不同的利用。具有较好的枸溶性，可根据钢渣中有效元素含量作不同的利用。中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣条件下所得钢渣可用于制备钢中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣条件下所得钢渣可用于制备钢渣磷肥。钢渣中的渣磷肥。钢渣中的F可降低渣中可降低渣中P2O5的拘溶率，因此要求钢渣中的拘溶率，因此要求钢渣中F含量应含量应4%，细磨后可作为低磷肥使用，相当于等，细磨后可作为低磷肥使用，相当于等量磷的效果，而超过钙镁磷肥的增产效果。量磷的效果，而超过钙镁磷肥的增产效果。除用作农肥外，钢渣还可用作酸性土壤改良剂。

47、含除用作农肥外，钢渣还可用作酸性土壤改良剂。含Ca、Mg高的钢渣细高的钢渣细磨后可用作土壤改良剂，同时也达到利用钢渣中磨后可用作土壤改良剂，同时也达到利用钢渣中P、Si等有益元素的目的。等有益元素的目的。钢渣中微量重金属等以固熔体形式存在，不易被浸出，因此普遍认为钢渣中微量重金属等以固熔体形式存在，不易被浸出，因此普遍认为钢渣是无毒的。但相关的长期性对地下水的污染以及对生物毒理学的研究钢渣是无毒的。但相关的长期性对地下水的污染以及对生物毒理学的研究不多，目前还缺少钢渣对环境影响的基础性定量研究。因此钢渣产品作为不多，目前还缺少钢渣对环境影响的基础性定量研究。因此钢渣产品作为农用肥应慎重考虑，至

48、于钢渣作为非农用土壤改良剂则可另当别论了。农用肥应慎重考虑，至于钢渣作为非农用土壤改良剂则可另当别论了。6.3铁合金渣的资源化铁合金渣的资源化铁合金渣是铁合金冶炼过程中产生的废渣。我国每年约产生铁合金渣是铁合金冶炼过程中产生的废渣。我国每年约产生100多多万万t各种铁合金渣。各种铁合金渣。铁合金渣的铁合金渣的种类种类较多，主要有较多，主要有高碳锰铁渣：排放量最大高碳锰铁渣：排放量最大锰硅合金渣：排放量其次锰硅合金渣：排放量其次硅铁合金渣硅铁合金渣硅铬合金渣硅铬合金渣中碳铬铁渣中碳铬铁渣占铁合金占铁合金渣渣75%以上以上表表6.5我国铁合金渣的主要化学成，我国铁合金渣的主要化学成，%名称名称Mn

49、OSiO2Cr2O3CaOMgOA12O3FeO其它其它高炭锰铁渣高炭锰铁渣碳素锰铁渣碳素锰铁渣锰硅合金渣锰硅合金渣中低碳锰铁渣中低碳锰铁渣碳素铬铁渣碳素铬铁渣硅铬合金渣硅铬合金渣低微炭铬铁渣低微炭铬铁渣中低炭铬铁渣中低炭铬铁渣硅铁渣硅铁渣钨铁渣钨铁渣钼铁渣钼铁渣钒铁冶炼渣钒铁冶炼渣钒浸出渣钒浸出渣钛铁渣钛铁渣硅钙渣硅钙渣金属铬浸出渣金属铬浸出渣510815510152020252425302530354025302730143424273.030353550486025282028130335102.430.153870.772733373042202530352.53.5727495319

50、11165156725.50.91.79.510.56368233027461.561.4726462108137.13124约约101.52.80.20.50.20.62430141971010201.51618726132051510138100.8373750.30.73.78120.41.20.220.42.50.51.225373913150.350.5约约1Cr210.5SiC422Si718SiC2029Si710V2O51.11.4CrO30.49Fe2O34690CrO30.31.5Na2CO33.57Fe2O3813铁合金渣的铁合金渣的矿物组成矿物组成主要以硅酸钙为主，如精