國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)固體廢棄物資源化利用及技術(shù)新進(jìn)展
摘要:本文就國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)部分固體廢棄物資源化利用技術(shù)的新進(jìn)展作一介紹，希望在開展這方面工作時(shí)能有所借鑒。
鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要有鐵渣、鋼渣、塵泥(包括除塵灰、氧化鐵皮)、粉煤灰及廢耐火材料、垃圾等。固體廢棄物量大、面廣，如對(duì)其進(jìn)行資源化利用不僅可獲得好的效益，同時(shí)也解決了環(huán)保難題。我國(guó)鋼鐵企業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的努力，在這方面已取得了很好效果，固體廢棄物的利用率都已達(dá)到80％以上，但基本上還停留在簡(jiǎn)單的、低附加值利用水平。為提高固體廢棄物利用率和提高其利用價(jià)值，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都在不斷進(jìn)行這方面的探索和研究，并已取得了新進(jìn)展，為固體廢棄物的利用開辟了新途徑。
本文就國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)部分固體廢棄物資源化利用技術(shù)的新進(jìn)展作一介紹，希望在開展這方面工作時(shí)能有所借鑒。
一、傳統(tǒng)固體廢棄物的處理技術(shù)和綜合利用
1、高爐渣
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高爐渣的利用已達(dá)到100％，我國(guó)除個(gè)別企業(yè)由于原礦中含有特殊元素不能全部利用外，普通高爐渣的利用率也都達(dá)到95％以上。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。對(duì)于部分高爐重礦渣的處理，主要采用冷卻、破碎、磁選、篩分，最后加工成碎石的處理工藝。高爐渣的主要用途有：生產(chǎn)礦渣水泥、礦渣磚、混凝土制品，替代普通砂和碎石用于工程建設(shè)，生產(chǎn)膨脹礦渣作輕質(zhì)混凝土制品和防火隔熱材料，生產(chǎn)具有保溫和隔音等性能的礦渣棉。
2．鋼渣
目前鋼渣以選鐵利用最為普遍，因此對(duì)鋼渣的處理主要圍繞破碎、磁選進(jìn)行工藝設(shè)施的配套。為減輕破碎壓力，采用熱潑、風(fēng)碎、水淬等方式先對(duì)熔融狀態(tài)熱鋼渣進(jìn)行盡可能的碎化處理并進(jìn)行粗磁選(可選出大塊渣鋼)，再通過(guò)1～3次機(jī)械破碎和磁選，選出渣鋼返回利用。
在鋼渣處理方面，我國(guó)先后引進(jìn)日本、俄羅斯、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家不同處理工藝及裝備，都取得了良好效果。鋼渣尾渣利用主要有以下幾個(gè)方面：用于道路材料(但使用前須作陳化處理)、生產(chǎn)鋼渣水泥(這方面我國(guó)已處于領(lǐng)先地位，但需進(jìn)一步解決鋼渣加工的經(jīng)濟(jì)性)、鋼渣用于農(nóng)肥與土壤改良劑(國(guó)外較多)、燒結(jié)配料(由于使用中帶來(lái)燒結(jié)礦品位的降低和硫、磷的富集，目前使用已減少)。
3．粉煤灰
粉煤灰傳統(tǒng)綜合利用技術(shù)主要有：粉煤灰硅酸鹽水泥、混凝土摻和料、粉煤灰磚、粉煤灰陶粒等。
4．含鐵塵泥
在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)、煉鐵、煉鋼和軋鋼等均會(huì)產(chǎn)生含鐵塵泥，塵泥含鐵一般在TFe 30％ 一70％，均可采用各種方式加以利用。主要用于：燒結(jié)配料、金屬化球團(tuán)直接人高爐冶煉(提高了鐵品位，而且在球團(tuán)制作過(guò)程中可消除塵泥中的鉛、鋅等，國(guó)外采用較為多)、煉鋼冷卻劑或脫磷劑等使用(替代礦石)。
二、鋼鐵企業(yè)固體廢棄物資源利用及技術(shù)新進(jìn)展
1．高爐渣
(1)高爐渣微粉技術(shù)。通常的高爐渣粉摻入水泥中使用，對(duì)水泥強(qiáng)度會(huì)有一定影響。實(shí)踐證明當(dāng)?shù)V渣粉細(xì)度在400m2／kg以上時(shí)(俗稱為微粉)，在水泥中摻入20％ -30％的渣粉，不但不降低水泥強(qiáng)度，而且還會(huì)改善水泥性能，目前國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍推廣高爐水渣微粉技術(shù)。我國(guó)也已建成20多條微粉生產(chǎn)線。但生產(chǎn)礦渣水泥其關(guān)鍵的處理技術(shù)是粉磨設(shè)備的選擇，從生產(chǎn)效率和能耗指標(biāo)考慮，以進(jìn)口立式磨機(jī)為佳。
(2)堿礦渣水泥和堿礦渣混凝土。烏克蘭在高爐渣細(xì)粉內(nèi)加入渣量5％-6％的堿金屬(鈉和鉀)化合物而獲得的堿礦渣膠凝材料可以制作達(dá)到52．5標(biāo)號(hào)的水泥。利用堿礦渣水泥制成的混凝土強(qiáng)度高、混合料流動(dòng)性好、硬化速度快、水化熱低、抗?jié)B性極好、抗凍性高、抗侵蝕性和護(hù)筋性優(yōu)良，成為較理想的建筑材料。
(3)用高爐渣生產(chǎn)硅肥。日本、韓國(guó)、東南亞等國(guó)家把水渣磨細(xì)(0．147mm 0．175mm)，利用高爐渣中含有的SiO2和CaO并添人適量的硅元素活化劑攪拌混合成硅肥，對(duì)在農(nóng)業(yè)上的推廣應(yīng)用進(jìn)行了富有成效的研究開發(fā)。
(4)日本鋼管公司將細(xì)；郀t渣覆蓋在海邊海床上以隔絕海邊富集的膠質(zhì)泥沙。由于高爐渣含有硅酸鹽，可促進(jìn)海水中硅藻的繁殖，防止赤潮發(fā)生。這項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)為大量消化高爐渣開辟了一條新途徑。
2．鋼渣
(1)鋼渣處理工藝新動(dòng)態(tài)。由俄羅斯研制的滾筒鋼渣處理工藝可直接獲得砂和碎石狀鋼渣及廢鋼。該技術(shù)寶鋼已在三期工程中應(yīng)用并有所改進(jìn)。滾筒法處理鋼渣有以下優(yōu)點(diǎn)：
①渣處理工藝流程短，爐渣處理時(shí)間短，生產(chǎn)能力高；
②處理后的轉(zhuǎn)爐渣粒度均勻，品質(zhì)穩(wěn)定，游離氧化鈣小于4％，符合國(guó)家建材標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處理后的爐渣可直接應(yīng)用；
③渣、鋼分離良好，回收的廢鋼的金屬化大于90％，不必經(jīng)粒鐵回收處理；
④渣的處理在容器內(nèi)進(jìn)行，改善渣處理對(duì)環(huán)境的污染，排放的蒸汽經(jīng)管道排出廠房，含塵量小于100mg／m3。
該工藝特別適用于大型轉(zhuǎn)爐(300t)的鋼渣處理。
(2)鋼渣處理過(guò)程中的熱能回收利用新動(dòng)態(tài)。
①鋼渣滾筒法熱能回收的新設(shè)想。俄羅斯利用滾筒法處理的鋼渣可集中排放，進(jìn)行顯熱回收開發(fā)。鋼渣經(jīng)渣罐進(jìn)入滾筒，在滾筒內(nèi)生成的蒸汽混合氣體溫度為90℃-1 70℃，可直接用于生活設(shè)施或?qū)⑵浼訜嶂?00℃用于發(fā)電，經(jīng)測(cè)試，熱利用系數(shù)可達(dá)到50％。
②鋼渣風(fēng)淬法熱能回收新工藝。俄羅斯烏拉爾鋼鐵研究院曾為查布羅什鋼鐵廠研制了一套附有熱能回收的風(fēng)淬鋼渣處理工藝，將液態(tài)鋼渣傾倒過(guò)程中與空氣流接觸產(chǎn)生的輻射熱通過(guò)專用設(shè)置收集后作為熱水、蒸汽和熱空氣回收利用。
③日本鋼渣陳化處理與資源化利用新動(dòng)向。采用自然陳化法消除鋼渣中的游離氧化鈣，占地面積大，時(shí)間長(zhǎng)。為縮短陳化時(shí)間，日本開發(fā)了溫水陳化、蒸汽陳化和蒸汽加壓陳化法，現(xiàn)已在日本許多鋼鐵公司建有蒸汽陳化鋼渣設(shè)施，大大縮短了陳化時(shí)間。
(3)鋼渣尾渣高價(jià)值利用的方向。我國(guó)的研究人員在總結(jié)國(guó)內(nèi)外鋼渣應(yīng)用理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多年對(duì)鋼渣的研究應(yīng)用后得出：用鋼渣微粉和高爐渣微粉制成的鋼鐵渣“雙摻粉”可克服單摻礦渣粉的混凝土易碳化及液相PH值降低的缺點(diǎn)，可成為混凝土的最佳摻合料，是鋼鐵渣高價(jià)值利用的重要途徑。
(4)凝石原料。利用鋼渣粉作為凝石原料為大量使用鋼渣開辟了新途徑。
3．粉煤灰
生態(tài)化利用粉煤灰制備超細(xì)Al203粉體，為粉煤灰的高價(jià)值利用開辟了一條新的途徑。粉煤灰中Al203含量達(dá)30％，該技術(shù)采用礦物改性活化粉煤灰中Al203，消除阻止c：S晶相轉(zhuǎn)變的干擾因素，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰活化燒結(jié)料100％的自粉化。自粉化料平均粒徑小于1um，有利于用碳酸鈉溶液從活化粉煤灰中以NaAlO2形式提取鋁組分，從而制備高純超細(xì)AI(0H)3，粉體Al203粉體，提取率大于70％。
4．含鐵塵泥
美國(guó)、德國(guó)、日本等對(duì)含鐵塵泥已在采用生產(chǎn)直接還原鐵或再將其還原成鐵錠的方式而加以利用。我國(guó)寶鋼也已開始采用生產(chǎn)球團(tuán)的方式進(jìn)行利用。
工藝過(guò)程為：首先將含鐵塵泥通過(guò)碾磨機(jī)、混合機(jī)、造球機(jī)制作成生球團(tuán)，然后通過(guò)回轉(zhuǎn)底式爐制成直接還原鐵，作為煉鋼原料進(jìn)行利用，還可再將直接還原鐵再通過(guò)電爐還原成鐵錠進(jìn)行利用(適用于不銹鋼類)，含鐵塵泥通過(guò)回轉(zhuǎn)底式爐時(shí)可消除塵泥中的鋅等有害元素。采用這一技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的塵泥可全部得到利用。美國(guó)的RedSmelt是其典型工藝技術(shù)，已在美國(guó)運(yùn)行了25年，并由EPA選為爐塵處理最有效的工藝。
5．凝石技術(shù)
凝石技術(shù)是一項(xiàng)在理論體系、制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域上全面突破，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，為清華大學(xué)國(guó)土資源中心聯(lián)合多個(gè)單位的科技攻關(guān)成果，現(xiàn)已達(dá)到工業(yè)化推廣應(yīng)用階段。利用凝石技術(shù)可以生產(chǎn)凝石材料：基于微晶二元化理論，采用“一磨”工藝，將高溫固體廢棄物轉(zhuǎn)化為微晶化物料，依照巖石礦物的成巖原理，補(bǔ)充相應(yīng)的配體材料(成巖劑)混合制成高性能、低成本的水硬膠凝材料，其綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已優(yōu)于傳統(tǒng)水泥性能要求，但缺少時(shí)間的驗(yàn)證，應(yīng)予以關(guān)注。凝石作為新型建筑材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)用途更加廣泛。凝石不僅可作為傳統(tǒng)水泥的代用品，而且比水泥具有更廣泛的用途。凝石材料在使用中，克服了水泥只能固結(jié)潔凈砂石的缺點(diǎn)，凝石材料由于其膠凝硬化機(jī)理的不同，對(duì)各種砂石、黏土、淤泥均可固結(jié)。凝石材料還具有很好的耐腐蝕性。
(2)可大量使用冶金固體廢棄物。凝石生產(chǎn)不需要開采礦石，原料為工業(yè)固體廢棄物，包括各種尾礦渣、冶金渣和鍋爐粉煤灰等。其使用量可達(dá)95％左右，這為大量工業(yè)固體廢棄物實(shí)現(xiàn)資源化利用創(chuàng)造了條件。
(3)節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。與通常的水泥生產(chǎn)相比，凝石生產(chǎn)不需要煅燒，為“一磨”工藝，比水泥生產(chǎn)“兩磨一燒”工藝節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。
(4)凝石生產(chǎn)線投資是水泥的1／3，而生產(chǎn)成本僅為水泥的2／3。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
