钢渣综合利用研究现状与进展前景.docx
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1、钢渣综合利用研究现状与进展前景摘要:钢渣是钢铁企业利用率比较低的大宗固体废物之一,目前我国钢渣的综合利用率仅为20%左右,与许多发达国家90%以上的钢渣利用率相差甚远,尚未利用的钢渣存放量高达10亿t。本文综合分析了国内外学者关于钢渣综合利用的文献,主要从以下几方面进行阐述:首先,简单对比分析国内主要的六种钢渣处理工艺及其优缺点;其次,从企业内部循环利用的角度分析介绍钢渣在有价金属回收、烧结方面的应用;最后,从企业外部非循环利用的角度出发分析介绍钢渣在建筑材料、筑路施工、农业肥料、陶瓷产品、海域及水污染治理等领域的综合利用现状。通过分析,笔者认为建立更加详细的钢渣分类系统、升级粉磨工艺及设备是
2、钢渣综合利用的前提。钢渣是由冶炼材料、冶炼过程中掉落的炉体材料、修补炉体的补炉料及各种金属等混合形成的高温固溶体山,其产量为粗钢产量的15%20%。近些年随着钢铁产量不断提高,钢渣作为冶炼工艺的衍生物,其产量也不断递增,因其未得到及时的消纳利用,造成了钢渣的大量堆弃,这不仅导致土地的占用和资源的浪费,其所含的重金属元素还会污染空气、土壤和河流2。迄今为止,人类已开发出了近40种有关钢渣综合利用的方法,但目前尚未找到大规模资源化利用钢渣资源的有效途径,缺乏更加先进的实现机械化的工业处理线,“钢渣零排放”仍是世界钢铁行业的难题。1国内钢渣处理工艺现状目前国内钢渣主要的六种处理工艺及其优缺点对比如表
3、1所示。其中热泼法、滚筒法、热闷法是国内处理钢渣的主要方法4,5,6。将以上6种钢渣处理方法的工艺可行性、运行费用、钢渣分离率等参数进行比较,如表1所示。对比各钢渣处理方法的优缺点,仅从钢渣稳定性角度来看,风淬法、水淬法、滚筒法、热烟法都符合钢渣利用稳定性要求,其中,风淬和热病处理工艺的投资相对较低,所以这两种也是国内目前普遍使用的方法。另外,大多数处理渣的状态都是液态,针对固态的处理方法只有热泼和热炳两种,已经造成堆积的固体钢渣的处理还有待研究。2企业内部循环利用目前,国内钢渣的利用还是以回收铁粉、用作烧结剂等企业内部循环利用的方式为主,可以分为富集回收有价金属和烧结配料两方面。2.1 富集
4、回收有价金属通常钢渣中含有20%左右的铁氧化物,其中金属铁大约占10%,并夹杂有锦、铁等有价金属,所以采用对钢渣破碎、筛分、磁选等方式,将钢渣中的金属成分富集回收,投入高炉、转炉参与冶炼,以达到降低冶炼成本的目的8。目前国内大部分中小型钢铁企业利用钢渣的方式是以磁选铁粉为主,经过破碎磁选处理后,回收得到的含铁料可返回冶炼工艺中循环利用,虽然处理工艺较为成熟,但是消纳量有限,钢渣的利用率较低。钢渣中金属的回收率,特别是铁的磁选回收率受破碎粒度的影响,粒度越精细回收率相对越高,所以对破碎粉磨设备的要求越来越高。目前的破碎设备主要为颗式破碎机、惯性圆锥破碎机和棒磨机等9O日本钢铁企业每年回收含铁量超
5、过95%的铁粉达18万t左右。我国莱芜钢铁集团有限公司、鞍山钢铁集团公司、宝钢集团有限公司等钢铁企业也通过四破四选、三破五选五筛分等工艺回收钢渣中的金属铁10。表1不同钢渣处理工艺对比处理工艺水淬3频3视处理周期短(约6Vmin)短(约2Vmin)长(24h)短(约35min)较长长(1012h)处理渣状态液态液态均可液念液态均可渣粒度mm550-5005-10520渣均匀性好好差好差钢渣稳定性好好差好差好钢潼分离好好差好差好可靠性S?差好差好好占地面积小较大大小於公环境污染蛆较大大小土小投资较低高低高高较低运行更用低低低较高高低渣处理率7%40-605010030-50100100铁等有价金
6、属的回收,既能减少原料消耗、降低经济成本,实现二次资源再利用,又能够去除钢渣中的重金属元素,有利于钢渣的进一步无污染综合利用。钢渣综合利用的前提为对钢渣进行预处理,为提高有价金属的回收率,需要不断地提升粉磨工艺设备,改善钢渣的难磨性。除此之外,将钢渣内部非磁性氧化物转变为磁性氧化物的氧化处理钢渣的新处理方法,也为提高有价金属磁选的回收率提供了新方向。2.2 用作烧结配料钢渣中存在40%50%的氧化钙、6%10%的氧化镁等,It钢渣经过粉磨处理后可以代替0.70.75t石灰石作烧结配料使用。钢渣用作烧结配料在许多中大型钢铁企业内部循环利用,已经取得了良好的经济效益和社会效益11。但钢渣用作烧结配
7、料时对配料比例和钢渣粒度有要求,处理不当会造成P等有害元素的富集,导致铁水中P元素含量上升,进而影响炼钢过程的脱磷效果和成本12。在烧结过程中可采取控制钢渣配加量、混料均匀化、优化原料结构、降低燃料用量、合理控制烧结矿碱度、增加风量和负压、改性脱磷处理等操作来提高烧结成品率。此外,钢铁冶炼主要是以铁元素为核心的物理、化学反应过程,随着铁矿石等生产原料的不断加入,以及钢渣用于烧结配料反复循环利用后,铁元素以外的副产品逐渐累积,会降低烧结矿的含铁品位,对高炉冶炼造成不利影响,影响钢渣的利用率。因此若钢渣仅作为烧结配料应用时不能满足钢渣大量应用的需求,还需寻找大规模综合利用钢渣的有效方法,实现钢渣“
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