鋼渣的利用[沐風(fēng)書(shū)屋]

1、鋼渣的利用鋼渣二次利用最好的途徑是用作高爐、轉(zhuǎn)爐原料，在鋼鐵廠內(nèi)循環(huán)使用。此外，鋼渣還可用于道路工程、建材原料、鋼渣肥料及填坑造地等。1、鋼渣用于冶金原料1）鋼渣用作燒結(jié)材料寶鋼、濟(jì)鋼、鞍鋼等公司的實(shí)踐表明：燒結(jié)礦中配加鋼渣代替熔劑，不僅可回收利用鋼渣中殘鋼、FeO、CaO、MgO、MnO等有價(jià)成分，還可用作燒結(jié)礦的增強(qiáng)劑。燒結(jié)礦中適量配人鋼渣后，可顯著改善燒結(jié)礦的質(zhì)量，使轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和結(jié)塊率提高，風(fēng)化率降低，成品率增加。此外，由于鋼渣中Fe和FeO的氧化放熱，節(jié)省了燒結(jié)礦中鈣、鎂碳酸鹽分解所需要的熱量，使燒結(jié)礦燃料消耗降低。高爐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

2、降低，渣量略有增加，但高爐操作順行，對(duì)其產(chǎn)量提高、焦比降低很有利。燒結(jié)中配加鋼渣應(yīng)注意磷的富集問(wèn)題。按照寶鋼的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，燒結(jié)礦中鋼渣配人量增加10kgt，燒結(jié)礦的磷含量將增加約0.0038，而相應(yīng)鐵水中磷含量將增加0.0076。比較可行的措施是控制燒結(jié)礦中鋼渣的配入比例，另外可以在生產(chǎn)中有針對(duì)性地停配鋼渣一個(gè)時(shí)期，待磷降下來(lái)后在恢復(fù)配料。2）鋼渣用作高爐熔劑鋼渣直接返回高爐作熔劑的主要優(yōu)點(diǎn)是利用渣中CaO代替石灰石，節(jié)約了熔劑消耗，但由于目前高爐大都使用高堿度燒結(jié)礦，基本上不加石灰石，所以鋼渣返回高爐的用量受到限制。但對(duì)于燒結(jié)能力不足的高爐，用鋼渣作高爐熔劑的價(jià)值仍很大。此外，鋼渣中較高的鐵含

3、量可代替部分鐵礦石；鋼渣中的MgO可置換部分白云石，增加爐渣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。鋼渣中的MnO可回收進(jìn)入鐵水。3）鋼渣用作煉鋼返回渣料鋼渣返回轉(zhuǎn)爐冶煉能提高爐齡、促進(jìn)化渣、縮短冶煉時(shí)間，又可降低副原料消耗，并減少轉(zhuǎn)爐總的渣量。日本住友金屬和歌山廠在160噸轉(zhuǎn)爐采用返回轉(zhuǎn)爐渣和白云石做造渣劑。鋼渣粒度為1550 mm。在吹煉開(kāi)始3 min內(nèi)全部加入，噸鋼加入量20 kg到130 kg。為防止渣量過(guò)大而引起噴濺，采用低槍位操作。為了吹煉穩(wěn)定，白云石分批加入。可以提前化渣。減少了石灰和螢石用量，轉(zhuǎn)爐渣總量減少最高達(dá)60。首鋼電進(jìn)行過(guò)轉(zhuǎn)爐返回鋼渣試驗(yàn)。噸鋼加渣2530 kg，塊度小于50mm，鋼渣通過(guò)爐

4、頂料倉(cāng)加入。結(jié)果表明，初渣成渣快，終渣化得透。試驗(yàn)中70的爐次無(wú)須加螢石，石灰用量減少10。返回渣配加白云石，終渣較粘，倒?fàn)t后可以形成渣殼于爐壁，提高了轉(zhuǎn)爐爐齡。寶鋼在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)爐脫磷脫碳的雙聯(lián)法工藝。即在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行鐵水脫磷處理，出半鋼后在進(jìn)行脫碳處理，可以穩(wěn)定地生產(chǎn)磷含量低于80 ppm的超低磷鋼。在雙聯(lián)法工藝中，由于脫磷負(fù)荷主要由脫磷爐分擔(dān)，因此脫碳爐的鋼渣磷比較低，可以返回脫磷爐造渣，回收了資源，并降低了副原料單耗。2、鋼渣用于道路工程鋼渣用于筑路是鋼渣綜合利用的一個(gè)主要途徑。歐美各國(guó)鋼渣約有60用于道路工程。鋼渣碎石的硬度和顆粒形狀都很符合道路材料的要求，與粉煤灰、高爐水渣、水泥

5、、石灰等配料后，可用作道路的基層、墊層及面層。如寶鋼在三期工程主干道緯十一路采用鋼渣三渣在道路基層施工中進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)道路第一段采用水淬鋼渣、粉煤灰和石灰三渣混合料，第二段采用粒鐵回收后的規(guī)格渣、粉煤灰和石灰三渣混合料。對(duì)比路段采用天然碎石、粉煤灰和石灰三渣和高爐水渣、粉煤灰和石灰三渣。相比天然碎石三渣和高爐水渣三渣，鋼渣三渣基層具有較高的承載力，鋪筑瀝青面層后，經(jīng)一年行車(chē)考驗(yàn)，路面平整無(wú)裂紋，與其它路段無(wú)區(qū)別。此外，鋼渣還可以用于瀝青混凝土路面。鋼渣在瀝青混凝土中有很高的耐磨性、防滑性和穩(wěn)定性，是公路建設(shè)中有價(jià)值的材料。國(guó)外曾在用瀝青混凝土鋪筑的試驗(yàn)路面上進(jìn)行了路面抗防滑輪胎磨損試驗(yàn)，一種是

6、用硬質(zhì)天然碎石為骨料，另一種是用鋼渣為骨料。結(jié)果表明鋼渣路面較天然硬質(zhì)巖抗磨性好，另外鋼渣的防滑性也較好。鋼渣還適用于冬季修補(bǔ)路面的熱拌瀝青拌合料，因?yàn)殇撛静唤Y(jié)冰、熱耗低、容重大、固定性好，用于修補(bǔ)路面時(shí)修補(bǔ)處能很好地固定在原位。3、鋼渣用于生產(chǎn)建材1）鋼渣生產(chǎn)水泥由于鋼渣中含有和水泥相類似的硅酸三鈣、硅酸二鈣及鐵酸鈣等活性礦物，具有水硬膠凝性，因此可以成為生產(chǎn)無(wú)熟料水泥或少熟料水泥的原料，也可以作為水泥摻合料。水泥熟料是由石灰石、黏土和鐵粉等高溫焙燒而成。每分解1噸石灰石需耗能2100 KJ，排放440 kg CO2，因此鋼渣用于水泥生產(chǎn)可以有效降低能耗，減少溫室氣體排放。目前的鋼渣水泥

7、品種有：無(wú)熟料鋼渣礦渣水泥、少熟料鋼渣礦渣水泥、鋼渣沸石水泥，鋼渣礦渣硅酸鹽水泥、鋼渣礦渣高溫型石膏白水泥和鋼渣硅酸鹽水泥等。水泥標(biāo)號(hào)從275、325提高到425以上，并制訂了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。鋼渣水泥不僅具有與礦渣水泥相同的物理力學(xué)性能，還具有水化熱低、耐磨、抗凍、耐腐蝕、抗折強(qiáng)度高等優(yōu)良特性。2）鋼渣用作混凝土摻和料鋼渣形成于煉鋼高溫，因此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，水化硬化速度較慢。為了提高鋼渣的水硬活性，需要用特殊的磨粉工藝和設(shè)備。粉磨過(guò)程不僅是顆粒減少的過(guò)程，還伴隨著晶體結(jié)構(gòu)及物化性質(zhì)的變化。粉磨能量中一部分轉(zhuǎn)化為物料新顆粒的內(nèi)能和表面能，同時(shí)產(chǎn)生晶體

8、晶格的位錯(cuò)、缺陷或在表面形成易溶于水的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，加速水化反應(yīng)。試驗(yàn)證明，鋼渣粉比表面積在450 m2kg以上時(shí)粒徑為030um的顆粒量占8095，顆粒正態(tài)分布50的粒徑為46um。鋼渣粉用作混凝土摻和料在膠材總量為320 480 kgm3時(shí)，取代水泥量10一40，可以配制C40一C70的混凝土。用鋼渣粉配制的混凝土具有較高的耐磨性、抗炭化性，水化熱低，抗折強(qiáng)度高，韌性好，但早期強(qiáng)度低，如果采用鋼渣和礦渣雙摻粉，強(qiáng)度可以提高到C80等級(jí)。目前，各種復(fù)雜建筑工程如高層建筑、跨海大橋、海底隧道、海上石油平臺(tái)、核反應(yīng)堆等施工難度大，對(duì)混凝土提出了新的要求。鋼鐵渣摻入可以生產(chǎn)高性能混凝土，因此鋼鐵渣具

9、有很好的前景。3）鋼渣生產(chǎn)建材制品將具有活性的鋼渣與粉煤灰等按一定比例配合、磨細(xì)、成型和養(yǎng)護(hù)，即可生產(chǎn)出不同規(guī)格的磚、瓦、砌塊和板等各種建材制品。生產(chǎn)建材制品的鋼渣，要主要控制f-CaO含量和堿度。4、鋼渣用于地基回填和軟土地基加固鋼渣做地基回填料主要控制鋼渣在地基的膨脹性能，鋼渣的膨脹性能是長(zhǎng)期的，主要與鋼渣的物化性質(zhì)有關(guān)。堆放一年以上的鋼渣大部分已經(jīng)完成膨脹過(guò)程，塊度在200 mm以下，可以作為回填料，一般回填經(jīng)過(guò)8個(gè)月后基本穩(wěn)定。在一般回填工程中，地基下沉量是很大的，采用鋼渣作地基回填料，減少了地基的下沉值，對(duì)工程是有利的。但在回填時(shí)要注意鋼渣鋪設(shè)的均勻性，才可避免地基的不均勻下沉。近年

10、來(lái)國(guó)內(nèi)鋼渣做為回填材料已經(jīng)大規(guī)模的開(kāi)展。鋼渣樁加固軟土地基是在軟地基中用機(jī)械成孔后填人鋼渣形成單獨(dú)的樁柱。當(dāng)鋼渣擠入軟土?xí)r，壓密了樁問(wèn)土。然后鋼渣又與軟土發(fā)生了物理和化學(xué)反應(yīng)，鋼渣進(jìn)行吸水、發(fā)熱、體積膨脹，鋼渣周?chē)乃直晃降罉扼w中來(lái)，直到毛細(xì)吸力達(dá)到平衡為止。與此同時(shí)，樁周?chē)能浲潦艿矫撍蛿D密作用。這個(gè)過(guò)程一般需要34周才能結(jié)束。鋼渣人土后水化后經(jīng)過(guò)凝結(jié)、硬化，產(chǎn)生強(qiáng)度，提高了地基加固的復(fù)合效果，這樣就加固了軟土地基。5、鋼渣用于生產(chǎn)鋼渣肥料和土壤改良劑鋼渣中含有P、Si、Ca、Mg等元素，可有不同的用途。P和Si是水稻生長(zhǎng)必需的元素，鋼渣中含SiO2約1015，經(jīng)磨細(xì)至60目以下，即可

11、作為硅肥用于水稻田，每畝施用100 kg，可增產(chǎn)水稻10左右。中高磷鐵水煉鋼時(shí)得到的鋼渣可以用于制備鋼渣磷肥，其成分除被作物吸收的磷元素外，還有鎂、硅、錳等多種元素，對(duì)農(nóng)作物也有很好的肥效作用，所以鋼渣磷肥是一種多營(yíng)養(yǎng)成分的化學(xué)肥料。鋼渣磷肥不僅在酸性土壤中施用效果好，在缺磷的堿性土壤施用也有增產(chǎn)效果，并且施用于水田和旱田。鋼渣中磷含量不能太低，一般至少要在4以上。此外，鋼渣因?yàn)槌蕢A性，鋼渣磨細(xì)后還可用作酸性土壤改良劑，同時(shí)也利用了鋼渣中硅、磷等有益元素。由于各鋼鐵企業(yè)原料不同，有的鋼廠鋼渣中含有其它微量元素，此類鋼渣用于生產(chǎn)肥料或土壤改良劑時(shí)，必須進(jìn)行嚴(yán)格的浸出試驗(yàn)和生物毒理學(xué)的研究，以免對(duì)

12、人體和環(huán)境造成危害。6、鋼渣在海洋工程的應(yīng)用冶金渣在海洋工程方面的應(yīng)用是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，但可以預(yù)見(jiàn)有廣闊的前景。日本自上世紀(jì)九十年代開(kāi)始加強(qiáng)該領(lǐng)域的理論和應(yīng)用研究，取得了一定的進(jìn)展。在鋼渣方面，在海洋工程方面的應(yīng)用有以下兩點(diǎn)：1）人造巖塊日本NKK公司將鋼渣做成巖塊放在海洋里作為人工礁石。鋼渣巖塊有下列兩方面用途：一是可以吸收CO2，制作巖塊所用CO2可以用工業(yè)尾氣，l mol(56 g)CaO可以吸收44 g的CO2，鋼渣中如果CaO含量為50，與CO2的反應(yīng)率為50，則一噸鋼渣可以吸收200 kg的CO2，這對(duì)減少二氧化碳溫室氣體排放有很大的前景；二是鋼渣巖塊在海水中可以促進(jìn)海洋植物的生長(zhǎng)。試驗(yàn)表明，鋼渣比較適合植物的生長(zhǎng)，這主要?dú)w結(jié)于鋼渣具有氣孔、表面粗糙度適當(dāng)和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。2）鋼渣促進(jìn)海水吸收溫室氣體研究表明，鐵、硅和磷等元素在海水中對(duì)浮游生物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，鋼渣中的鐵以浮氏體或鐵酸鈣形式存在，硅則以硅酸二鈣或硅酸