穩(wěn)定化處理實(shí)現(xiàn)鋼渣“零排放”
我國是鋼鐵生產(chǎn)大國，隨著鋼鐵產(chǎn)量的增長，鋼渣的產(chǎn)生量也隨之增加。然而，目前我國鋼渣的綜合利用率為22%，與“十二五”大宗固體廢物綜合利用規(guī)劃所要求的75%的指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。
目前國內(nèi)大多數(shù)鋼廠采用熱潑工藝處理鋼渣，將熱態(tài)鋼渣運(yùn)至鋼渣熱潑場，傾翻落地，噴水冷卻，然后用鏟運(yùn)機(jī)將冷卻的鋼渣經(jīng)粗選廢鋼后運(yùn)出堆棄。熱潑法存在投資大、占地大、環(huán)境污染嚴(yán)重、金屬鐵不能全部回收、鋼渣穩(wěn)定性不好等問題。
工信部印發(fā)的《大宗工業(yè)固體廢物綜合利用“十二五”規(guī)劃》提出重點(diǎn)推廣鋼渣自解及穩(wěn)定化技術(shù)、大規(guī)模低能耗破碎磁選技術(shù)、鋼渣微粉和鋼鐵渣復(fù)合粉應(yīng)用技術(shù)，發(fā)展鋼渣在路面基層材料、采礦充填膠凝材料和建筑材料中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鋼渣集約化、規(guī)模化綜合利用。其主要任務(wù)是鼓勵(lì)鋼廠推廣應(yīng)用鋼渣“零排放”技術(shù)。
發(fā)展鋼渣穩(wěn)定化處理助力“零排放”
鋼渣中的游離氧化鈣（f-CaO）遇水體積膨脹而裂開，在用作建筑材料和道路材料時(shí)危害很大。因此，我國有關(guān)單位研發(fā)出1650℃熔融鋼渣直接熱悶穩(wěn)定化處理技術(shù)。
鋼渣熱悶時(shí)f-CaO的消解速度取決于水蒸氣濃度和反應(yīng)溫度，即水蒸氣濃度越大、溫度越高，反應(yīng)時(shí)間越短。f-CaO在自然條件下一般數(shù)年才能消解，但在高溫和濕度大的條件下可加速水化，使其穩(wěn)定。因此設(shè)計(jì)時(shí)在密閉容器內(nèi)利用鋼渣余熱，噴水產(chǎn)生過飽和蒸汽進(jìn)行熱悶，使鋼渣中的f-CaO快速充分消解。經(jīng)多次試驗(yàn)，在飽和蒸汽下熱悶8小時(shí)，鋼渣粉化效果好。鋼渣f-CaO消解穩(wěn)定，浸水膨脹率小于2%，達(dá)到綜合利用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。
研究得出，熱悶過程中鋼渣在急冷收縮、相變膨脹、f-CaO水化膨脹共同作用下碎裂粉化。
該工藝的流程是：1650℃熔融鋼渣倒在熱悶裝置中，加蓋密封噴水產(chǎn)生蒸汽與鋼渣進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)而粉化，消解了f-CaO的不穩(wěn)定性，鋼和渣自然分離。當(dāng)溫度降至65℃以下時(shí)，打開熱悶裝置蓋出渣，進(jìn)行金屬回收。
該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：一是適用性強(qiáng)，液態(tài)渣、熔融態(tài)渣、半固態(tài)渣和固態(tài)渣均適用；二是鋼渣中的f-CaO在短時(shí)間內(nèi)消解穩(wěn)定；三是熱悶設(shè)備能耗低，綜合能耗為噸鋼渣0.4kg標(biāo)準(zhǔn)煤；鋼渣熱悶后渣和鋼的分離效果好，鋼渣大部分粉化。
該技術(shù)已在鞍鋼鲅魚圈新煉鋼、本鋼、首鋼京唐、太鋼、沙鋼等36家企業(yè)推廣應(yīng)用。
推廣提純回收技術(shù)提高金屬收得率
煉鋼時(shí)，鋼渣處于鋼液的表面，由于鋼液飛濺，鋼珠與鋼渣黏附在一起，鋼珠和渣分離困難。為了回收鋼渣中的廢鋼，鋼渣企業(yè)多采用破碎篩分和磁選工藝。雖然可選出大塊廢鋼，但仍不能解決渣和鋼的有效分離。有關(guān)單位根據(jù)破碎理論，研發(fā)了鋼渣破碎提純棒磨機(jī)，其特點(diǎn)是在磨礦過程中，介質(zhì)和物料呈線接觸因而具有一定的選擇性磨碎作用，過粉碎料少，起到破碎剝離的作用。
該技術(shù)采用寬帶磁選機(jī)組可將磁性物一次性選出，減少多次磁選工序和設(shè)備；采用棒磨機(jī)提純鋼渣，渣鋼的品位TFe＞85%，可直接返回轉(zhuǎn)爐使用；采用雙輥動(dòng)態(tài)磁選機(jī)磁選小于10mm的鋼渣，磁選粉的品位TFe＞60%，返回?zé)Y(jié)礦使用；尾渣滿足生產(chǎn)鋼渣粉和鋼渣水泥的技術(shù)要求。
在研究了不同粒度鋼渣含鋼數(shù)量和鋼渣與鋼黏連包裹的狀況自行設(shè)計(jì)研發(fā)了鋼渣專用干式棒磨機(jī)。該鋼渣破碎提純棒磨機(jī)根據(jù)鋼渣粒度大且含有鋼，設(shè)計(jì)為中空軸進(jìn)料口，給料設(shè)備可伸入棒磨機(jī)，而在出料端筒壁上根據(jù)磨機(jī)直徑大小開設(shè)4個(gè)~6個(gè)出料口。經(jīng)實(shí)際使用，達(dá)到了渣鋼提純、金屬回收的效果。棒磨機(jī)粉磨的物料水分可高達(dá)12.5%，不會產(chǎn)生粘棒和出料口堵塞的現(xiàn)象。經(jīng)過精心計(jì)算確定襯板的弧度和角度，達(dá)到要求的鋼棒提升高度，可提高粉磨效率、減少棒磨機(jī)震動(dòng)、延長使用壽命。
加快鋼渣粉生產(chǎn)線建設(shè)創(chuàng)建產(chǎn)業(yè)鏈
鋼渣粉的生產(chǎn)十分簡單，將穩(wěn)定化處理的鋼渣經(jīng)磁選去除金屬鐵，經(jīng)磨機(jī)磨細(xì)至比表面積在400m2/kg以上即成產(chǎn)品。粉磨設(shè)備可以采用節(jié)能低耗的臥式輥磨或鋼渣粉專用立磨，主機(jī)噸產(chǎn)品電耗在40千瓦時(shí)以下。鋼渣的入磨粒度要求小于5毫米，采用棒磨機(jī)金屬提純后的鋼渣粒度在5毫米以下，適合生產(chǎn)鋼渣粉。
近幾年建成投產(chǎn)的鋼渣粉生產(chǎn)線有采用4臺臥式輥磨年產(chǎn)160萬噸的鋼渣粉生產(chǎn)線、采用臥式輥磨年產(chǎn)40萬噸的鋼渣粉生產(chǎn)線并形成年產(chǎn)160萬噸鋼鐵渣粉規(guī)模等。此外，鞍鋼、本鋼、寶鋼等正在啟動(dòng)建設(shè)年產(chǎn)60萬噸~120萬噸的鋼渣粉生產(chǎn)線。
鋼渣粉可單純用于配置商品混凝土，更主要的是與；郀t礦渣粉復(fù)合成鋼鐵渣粉配制混凝土用于工業(yè)、民用建筑工程和造橋工程中。
發(fā)展鋼渣“零排放”技術(shù)促進(jìn)節(jié)能減排
實(shí)現(xiàn)鋼鐵渣的資源化利用，首先應(yīng)對鋼渣進(jìn)行穩(wěn)定化處理，實(shí)現(xiàn)鋼渣中金屬鐵大部分回收，尾渣可100%利用，是完成“十二五”規(guī)劃冶煉渣綜合利用率的重大技術(shù)支撐。對鋼鐵企業(yè)而言，除廢鋼回收外，尾渣可生產(chǎn)鋼渣粉做混凝土摻和料或其他建材產(chǎn)品，形成新的產(chǎn)業(yè)增長點(diǎn)。
以2012年鋼渣產(chǎn)生量為9300萬噸，按70%采用本技術(shù)進(jìn)行計(jì)算，每年處理鋼渣約6510萬噸，可回收廢鋼(TFe≥90%)135萬噸；回收渣鋼(TFe≥85%)227萬噸；回收磁選粉(TFe≥60%)1009萬噸。按每堆1萬噸渣占用0.5畝地計(jì)算，每年可節(jié)省堆渣占地3255畝。經(jīng)穩(wěn)定化處理的鋼渣采用節(jié)能低耗的粉磨設(shè)備生產(chǎn)鋼渣粉用作水泥和混凝土摻和料。鋼渣粉可取代水泥的20%～30%配置混凝土，提高混凝土的后期強(qiáng)度和耐久性。
全國70%的鋼渣回收金屬料后尾渣用于生產(chǎn)鋼渣粉，可生產(chǎn)5139萬噸的鋼渣粉。以每生產(chǎn)1噸鋼渣粉的電耗比生產(chǎn)水泥節(jié)省60千瓦時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)省電耗30.834億千瓦時(shí)，相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤124萬噸；渣粉可節(jié)省熟料煅燒的煤耗，每噸渣粉與水泥相比可節(jié)省煤耗121千克，5139萬噸渣粉每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤621.8萬噸。
鋼渣代替水泥使用可節(jié)省水泥生產(chǎn)所用的石灰石、黏土質(zhì)原料，每生產(chǎn)1噸水泥需要消耗1.1噸石灰石和0.18噸黏土質(zhì)原料。若年產(chǎn)5139萬噸鋼渣粉，相當(dāng)于節(jié)省石灰石資源5652.9萬噸，節(jié)省黏土925.02萬噸。
每噸水泥平均熱耗0.12噸標(biāo)準(zhǔn)煤，平均電耗為110千瓦時(shí)，每生產(chǎn)1噸水泥產(chǎn)生0.815噸的CO2。因此，每年生產(chǎn)5139萬噸鋼渣粉，可減少CO2排放4188萬噸。
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