穩定化處理實現鋼渣“零排放”
我國是鋼(gang)鐵生產(chan)大國，隨著鋼(gang)鐵產(chan)量的(de)增(zeng)長，鋼(gang)渣的(de)產(chan)生量也(ye)隨之增(zeng)加。然而，目前我國鋼(gang)渣的(de)綜合利用率為22%，與“十二(er)五(wu)”大宗固(gu)體廢物綜合利用規(gui)劃所要求的(de)75%的(de)指標相(xiang)差甚遠。
目前國內(nei)大多數鋼(gang)(gang)(gang)廠采用(yong)熱潑工藝處理鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)，將(jiang)熱態鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)運至鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)熱潑場，傾翻落地，噴水(shui)冷卻(que)(que)，然后用(yong)鏟運機(ji)將(jiang)冷卻(que)(que)的鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)經粗選(xuan)廢鋼(gang)(gang)(gang)后運出堆棄(qi)。熱潑法存在投資大、占地大、環境污染嚴重、金屬鐵不(bu)能全部(bu)回收、鋼(gang)(gang)(gang)渣(zha)穩定性不(bu)好等問(wen)題。
工信部印發(fa)的《大宗工業固(gu)體廢物綜(zong)合(he)利(li)用(yong)“十二五(wu)”規(gui)劃》提出重點推廣鋼(gang)渣(zha)自解及(ji)穩定化技(ji)術、大規(gui)模(mo)低(di)能耗破碎磁選(xuan)技(ji)術、鋼(gang)渣(zha)微粉和(he)鋼(gang)鐵渣(zha)復合(he)粉應用(yong)技(ji)術，發(fa)展鋼(gang)渣(zha)在路面基層材料(liao)、采礦充填膠凝材料(liao)和(he)建筑材料(liao)中的應用(yong)，實現鋼(gang)渣(zha)集約(yue)化、規(gui)模(mo)化綜(zong)合(he)利(li)用(yong)。其主要任務(wu)是鼓勵鋼(gang)廠推廣應用(yong)鋼(gang)渣(zha)“零排放”技(ji)術。
發(fa)展鋼渣穩定化處(chu)理助力(li)“零排放”
鋼渣中的游離氧(yang)化鈣（f-CaO）遇水體(ti)積膨脹而裂(lie)開(kai)，在用作建筑材料和道路(lu)材料時危害很(hen)大(da)。因此(ci)，我國有關單(dan)位研發出(chu)1650℃熔融鋼渣直(zhi)接熱悶穩定(ding)化處理技術。
鋼(gang)(gang)(gang)渣熱(re)悶時f-CaO的(de)(de)消(xiao)(xiao)解速(su)度取決(jue)于(yu)水(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)氣濃度和(he)反(fan)應溫(wen)度，即水(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)(zheng)氣濃度越(yue)大(da)、溫(wen)度越(yue)高，反(fan)應時間越(yue)短。f-CaO在自(zi)然(ran)條件(jian)下(xia)一般數年才(cai)能消(xiao)(xiao)解，但在高溫(wen)和(he)濕度大(da)的(de)(de)條件(jian)下(xia)可加速(su)水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)，使其(qi)穩定。因(yin)此設計時在密閉(bi)容(rong)器內(nei)利用鋼(gang)(gang)(gang)渣余熱(re)，噴水(shui)(shui)(shui)產生過(guo)飽(bao)和(he)蒸(zheng)(zheng)汽進行熱(re)悶，使鋼(gang)(gang)(gang)渣中的(de)(de)f-CaO快速(su)充分消(xiao)(xiao)解。經多次試驗，在飽(bao)和(he)蒸(zheng)(zheng)汽下(xia)熱(re)悶8小時，鋼(gang)(gang)(gang)渣粉化(hua)(hua)效果好。鋼(gang)(gang)(gang)渣f-CaO消(xiao)(xiao)解穩定，浸水(shui)(shui)(shui)膨脹(zhang)率小于(yu)2%，達到綜(zong)合利用產品(pin)標準技(ji)術要(yao)求。
研究得出，熱(re)悶過(guo)程(cheng)中(zhong)鋼渣在急冷(leng)收縮、相變膨(peng)脹、f-CaO水化膨(peng)脹共同作(zuo)用下碎(sui)裂粉化。
該工藝的流程是：1650℃熔融鋼渣倒(dao)在熱悶裝置(zhi)(zhi)中，加蓋密封噴水產生(sheng)蒸汽與鋼渣進(jin)行物理化學(xue)反應而粉化，消解了f-CaO的不穩定性，鋼和渣自然分離。當(dang)溫度降至(zhi)65℃以(yi)下時，打開熱悶裝置(zhi)(zhi)蓋出渣，進(jin)行金屬(shu)回收。
該技術具有以下特點：一是適用(yong)性強，液態(tai)(tai)渣、熔融態(tai)(tai)渣、半固(gu)態(tai)(tai)渣和固(gu)態(tai)(tai)渣均適用(yong)；二(er)是鋼(gang)(gang)渣中的f-CaO在短時(shi)間內消解穩定；三(san)是熱悶設備能耗(hao)低，綜合(he)能耗(hao)為噸鋼(gang)(gang)渣0.4kg標準煤；鋼(gang)(gang)渣熱悶后渣和鋼(gang)(gang)的分(fen)離效果好，鋼(gang)(gang)渣大部分(fen)粉化。
該技術已在鞍鋼(gang)(gang)鲅(ba)魚圈新煉鋼(gang)(gang)、本鋼(gang)(gang)、首鋼(gang)(gang)京唐、太鋼(gang)(gang)、沙鋼(gang)(gang)等36家企(qi)業(ye)推廣(guang)應用(yong)。
推(tui)廣提純(chun)回收(shou)技術提高金屬收(shou)得率
煉鋼時，鋼渣(zha)處于鋼液的表面，由于鋼液飛濺，鋼珠(zhu)(zhu)與鋼渣(zha)黏附在(zai)一(yi)起，鋼珠(zhu)(zhu)和渣(zha)分離困難。為(wei)了回收鋼渣(zha)中的廢(fei)鋼，鋼渣(zha)企(qi)業多采用破(po)碎(sui)篩(shai)分和磁選工藝。雖然可(ke)選出大塊廢(fei)鋼，但仍不(bu)能解決渣(zha)和鋼的有(you)(you)效分離。有(you)(you)關單(dan)位根據破(po)碎(sui)理論(lun)，研發了鋼渣(zha)破(po)碎(sui)提純棒磨機，其特點是在(zai)磨礦過程(cheng)中，介(jie)質和物料呈線接觸因而具有(you)(you)一(yi)定的選擇性磨碎(sui)作用，過粉(fen)碎(sui)料少，起到破(po)碎(sui)剝離的作用。
該技(ji)術(shu)采用(yong)(yong)寬帶(dai)磁(ci)(ci)(ci)選機組可將磁(ci)(ci)(ci)性物一次性選出，減少多次磁(ci)(ci)(ci)選工(gong)序(xu)和設備(bei)；采用(yong)(yong)棒磨機提(ti)純鋼渣，渣鋼的(de)品(pin)位(wei)TFe＞85%，可直(zhi)接返(fan)回轉(zhuan)爐(lu)使(shi)用(yong)(yong)；采用(yong)(yong)雙輥動(dong)態磁(ci)(ci)(ci)選機磁(ci)(ci)(ci)選小于(yu)10mm的(de)鋼渣，磁(ci)(ci)(ci)選粉的(de)品(pin)位(wei)TFe＞60%，返(fan)回燒結(jie)礦(kuang)使(shi)用(yong)(yong)；尾渣滿(man)足(zu)生產鋼渣粉和鋼渣水泥的(de)技(ji)術(shu)要(yao)求。
在研(yan)究了(le)不同粒(li)度鋼(gang)(gang)(gang)(gang)渣(zha)含鋼(gang)(gang)(gang)(gang)數量(liang)和鋼(gang)(gang)(gang)(gang)渣(zha)與鋼(gang)(gang)(gang)(gang)黏連(lian)包(bao)裹(guo)的狀況(kuang)自(zi)行設(she)計研(yan)發了(le)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)渣(zha)專用(yong)干式(shi)棒(bang)(bang)(bang)(bang)磨(mo)機。該鋼(gang)(gang)(gang)(gang)渣(zha)破(po)碎提(ti)(ti)純棒(bang)(bang)(bang)(bang)磨(mo)機根據鋼(gang)(gang)(gang)(gang)渣(zha)粒(li)度大且含有鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，設(she)計為中空軸進(jin)料(liao)口(kou)(kou)(kou)，給料(liao)設(she)備可伸(shen)入(ru)棒(bang)(bang)(bang)(bang)磨(mo)機，而在出料(liao)端筒壁上根據磨(mo)機直徑(jing)大小開設(she)4個~6個出料(liao)口(kou)(kou)(kou)。經(jing)實際使用(yong)，達(da)到了(le)渣(zha)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)(ti)純、金屬回(hui)收的效(xiao)果。棒(bang)(bang)(bang)(bang)磨(mo)機粉磨(mo)的物料(liao)水分可高達(da)12.5%，不會產生(sheng)粘棒(bang)(bang)(bang)(bang)和出料(liao)口(kou)(kou)(kou)堵塞的現象。經(jing)過精(jing)心(xin)計算確(que)定襯板的弧度和角度，達(da)到要求(qiu)的鋼(gang)(gang)(gang)(gang)棒(bang)(bang)(bang)(bang)提(ti)(ti)升高度，可提(ti)(ti)高粉磨(mo)效(xiao)率、減(jian)少棒(bang)(bang)(bang)(bang)磨(mo)機震動(dong)、延長使用(yong)壽命。
加快鋼渣粉生(sheng)產(chan)線(xian)建設創建產(chan)業鏈
鋼(gang)渣粉的(de)生產(chan)十分(fen)簡單，將(jiang)穩定化處理的(de)鋼(gang)渣經磁選去除(chu)金屬(shu)鐵，經磨(mo)機(ji)磨(mo)細至比表(biao)面積在(zai)400m2/kg以上即(ji)成產(chan)品(pin)。粉磨(mo)設備(bei)可以采用節(jie)能低耗的(de)臥(wo)式輥磨(mo)或(huo)鋼(gang)渣粉專(zhuan)用立磨(mo)，主機(ji)噸產(chan)品(pin)電耗在(zai)40千瓦(wa)時以下。鋼(gang)渣的(de)入磨(mo)粒(li)度要求小于5毫(hao)米，采用棒磨(mo)機(ji)金屬(shu)提純后的(de)鋼(gang)渣粒(li)度在(zai)5毫(hao)米以下，適合生產(chan)鋼(gang)渣粉。
近幾年(nian)(nian)建成投產(chan)的(de)鋼(gang)渣(zha)粉(fen)(fen)(fen)生產(chan)線有采用4臺臥式輥(gun)(gun)磨年(nian)(nian)產(chan)160萬噸(dun)的(de)鋼(gang)渣(zha)粉(fen)(fen)(fen)生產(chan)線、采用臥式輥(gun)(gun)磨年(nian)(nian)產(chan)40萬噸(dun)的(de)鋼(gang)渣(zha)粉(fen)(fen)(fen)生產(chan)線并形成年(nian)(nian)產(chan)160萬噸(dun)鋼(gang)鐵渣(zha)粉(fen)(fen)(fen)規模(mo)等。此外，鞍鋼(gang)、本鋼(gang)、寶鋼(gang)等正(zheng)在啟動建設(she)年(nian)(nian)產(chan)60萬噸(dun)~120萬噸(dun)的(de)鋼(gang)渣(zha)粉(fen)(fen)(fen)生產(chan)線。
鋼(gang)渣(zha)粉可單純(chun)用于配(pei)置商品混(hun)凝土，更主要的是(shi)與粒化高爐礦渣(zha)粉復合成(cheng)鋼(gang)鐵渣(zha)粉配(pei)制混(hun)凝土用于工(gong)業、民用建筑(zhu)工(gong)程(cheng)和造(zao)橋工(gong)程(cheng)中。
發展(zhan)鋼渣“零排放(fang)”技術促進(jin)節能減排
實現(xian)鋼鐵渣(zha)的資源化(hua)利用(yong)，首先應對鋼渣(zha)進(jin)行穩定化(hua)處理，實現(xian)鋼渣(zha)中金屬鐵大部分回(hui)收，尾渣(zha)可(ke)100%利用(yong)，是完(wan)成“十二五”規劃冶煉渣(zha)綜(zong)合利用(yong)率(lv)的重大技術支撐。對鋼鐵企業而言，除廢鋼回(hui)收外，尾渣(zha)可(ke)生(sheng)產(chan)鋼渣(zha)粉做混凝(ning)土摻(chan)和料或其他建材產(chan)品，形成新的產(chan)業增(zeng)長點(dian)。
以2012年鋼(gang)渣(zha)(zha)產生(sheng)量為9300萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)，按70%采用(yong)(yong)本技術進行計算，每年處理鋼(gang)渣(zha)(zha)約(yue)6510萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)，可回(hui)(hui)收廢鋼(gang)(TFe≥90%)135萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)；回(hui)(hui)收渣(zha)(zha)鋼(gang)(TFe≥85%)227萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)；回(hui)(hui)收磁選粉(TFe≥60%)1009萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)。按每堆1萬(wan)噸(dun)(dun)(dun)渣(zha)(zha)占(zhan)用(yong)(yong)0.5畝地計算，每年可節(jie)省(sheng)堆渣(zha)(zha)占(zhan)地3255畝。經穩定(ding)化處理的(de)鋼(gang)渣(zha)(zha)采用(yong)(yong)節(jie)能(neng)低耗的(de)粉磨設備生(sheng)產鋼(gang)渣(zha)(zha)粉用(yong)(yong)作水(shui)泥(ni)和混(hun)(hun)凝(ning)土摻和料。鋼(gang)渣(zha)(zha)粉可取代水(shui)泥(ni)的(de)20%～30%配置混(hun)(hun)凝(ning)土，提高混(hun)(hun)凝(ning)土的(de)后期強度(du)和耐久性。
全國70%的(de)(de)鋼(gang)(gang)渣(zha)(zha)回收金(jin)屬料后尾渣(zha)(zha)用于生(sheng)產鋼(gang)(gang)渣(zha)(zha)粉(fen)(fen)，可生(sheng)產5139萬(wan)噸(dun)(dun)的(de)(de)鋼(gang)(gang)渣(zha)(zha)粉(fen)(fen)。以(yi)每(mei)生(sheng)產1噸(dun)(dun)鋼(gang)(gang)渣(zha)(zha)粉(fen)(fen)的(de)(de)電(dian)耗比(bi)生(sheng)產水泥節(jie)省(sheng)60千瓦時計(ji)算(suan)，每(mei)年可節(jie)省(sheng)電(dian)耗30.834億(yi)千瓦時，相當(dang)標(biao)準煤(mei)124萬(wan)噸(dun)(dun)；渣(zha)(zha)粉(fen)(fen)可節(jie)省(sheng)熟(shu)料煅燒的(de)(de)煤(mei)耗，每(mei)噸(dun)(dun)渣(zha)(zha)粉(fen)(fen)與水泥相比(bi)可節(jie)省(sheng)煤(mei)耗121千克，5139萬(wan)噸(dun)(dun)渣(zha)(zha)粉(fen)(fen)每(mei)年可節(jie)省(sheng)標(biao)準煤(mei)621.8萬(wan)噸(dun)(dun)。
鋼渣代替水泥使用可(ke)節(jie)省水泥生產(chan)所(suo)用的石灰(hui)石、黏土(tu)質原(yuan)料，每(mei)生產(chan)1噸(dun)(dun)(dun)水泥需要消耗1.1噸(dun)(dun)(dun)石灰(hui)石和0.18噸(dun)(dun)(dun)黏土(tu)質原(yuan)料。若(ruo)年產(chan)5139萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)(dun)(dun)鋼渣粉，相當(dang)于節(jie)省石灰(hui)石資源5652.9萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)(dun)(dun)，節(jie)省黏土(tu)925.02萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)(dun)(dun)。
每(mei)噸(dun)水泥(ni)平均(jun)熱耗0.12噸(dun)標準煤，平均(jun)電耗為110千(qian)瓦時，每(mei)生產(chan)1噸(dun)水泥(ni)產(chan)生0.815噸(dun)的CO2。因此，每(mei)年生產(chan)5139萬(wan)噸(dun)鋼渣粉，可(ke)減(jian)少CO2排放4188萬(wan)噸(dun)。
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