论文：钢渣处理技术应用现状与发展趋势

论文：钢渣处理技术应用现状与发展趋势
马来君 连芳 张作顺 张光明

摘要钢渣的处理及应用一直是工业固体废弃物综合利用领域的热点问题。传统钢渣应用技术集中于后期处理环节，近年来科研工作者着力于开发钢渣的重构改性技术，其对钢渣性能的影响效果明显，钢渣可利用率显著提高，但技术方向繁多，分类尚未明确。本文在对传统钢渣的改性处理方法进行总结的基础上，归纳了新型的钢渣改性技术及其应用现状，主要集中在以改性剂特点分的助磨剂改性、纯物质改性、固体废弃物改性和还原剂改性等四种方法上，，并针对目前两类改性工艺结合的方法总结展望了钢渣改性处理技术的发展前景。
关键词 钢渣 传统 冷却处理 新型 高温改性

0引言钢渣是炼钢过程中排放的一种主要固体废弃物，根据炼钢方法不同其主要分为转炉钢渣和电炉钢渣。我国钢铁企业以转炉炼钢为主，每年产生的钢渣中50%以上均为转炉钢渣。而在转炉炼钢过程中产生的钢渣量达到了钢产量的20% , 2012年钢产量达7.16亿吨，同时排放钢渣达到9300万吨，利用量为2046万吨，利用率仅有20%左右，大量钢渣形成堆积，浪费资源，污染环境。
钢渣主要是由钙、硅、铁、镁、铝等元素氧化物组成的多元复杂混合体，其矿物组成主要是硅酸二钙、硅酸三钙、RO相等，是潜在的胶凝材料。但与水泥熟料相比，钢渣中胶凝成分含量较少，又因生成温度在1500一1700℃左右，过高的
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(2)浅盘水淬法。钢渣由渣罐倒入渣盘，首先经过多次喷水冷却至500- 7000C，再倒至排渣车运至二次冷却站进行第二次喷水冷却，降温至200 0C，然后倒入水池进行第三次冷却，温度降至100℃以下后捞出，进入磁选线。该方法布局紧凑，处理能力高，钢渣稳定性好，缺点是耗水量大，厂房和设备易腐蚀，维护成本高「6,9,; }0(3)热泼法。钢渣由渣罐运至处理现场时，由吊车将渣罐中的液态钢渣分层泼到渣床或渣坑中，在渣层之间喷淋适量的水，使高温渣急冷破碎并加速冷却。该方法工艺成熟，排渣快，适用范围广，缺点是占地面积大，耗水多，钢渣粉化扬尘、液态水汽化造成的污染较为严重。
(4)热炯法。热熔钢渣冷却至300 } 600℃时，将其倒入炯罐，盖上罐盖。自上而下喷适量的水，产生一定压力的饱和蒸汽，使钢渣中的f一CaO, f一Mg0等发生水化反应，体积膨胀促使钢渣开裂并粉化，通过控制喷水量和热炯温度，可以使罐内钢渣充分裂化和碎化。该方法适用范围广，能够在很大程度上消除体积安定性不良，并有利于渣铁的粒化和分离，其缺点是钢渣胶凝活性有所降低，粒度不均匀、后续破碎加工量大、处理周期长。

1. 3机械力法
机械力法是指利用机械作用对钢渣进行破碎、分离，同时利用水冷进行冷却，主要分为滚筒法和粒化轮法两种。
滚筒法:钢渣由渣罐倒入溜槽，再由溜槽进入旋转并通水冷却的特质滚筒中进行处理。在滚筒内，通过多介质的混合作用，利用高温钢渣自身余热和矿相组成发生变化时的热应力、化学应力、相变应力及外界机械力，同步发生钢渣的急冷破碎、渣铁分离等工艺过程。该方法渣铁分离效果好，流程短、成本低、节能环保，缺点是设备复杂、维护费用高，对钢渣流动性要求高。
粒化轮法，又名嘉恒法:钢渣由渣罐倒出，通过渣沟及沟头流入轮式粒化器强制粒化，之后落入脱水器转鼓内形成渣水混合物，通过转鼓转动使渣粒上升并脱水，最后落入出料溜槽，进入磁选线。该方法工艺简单，自动化程度高，粒化效果好，缺点是对钢渣流动性要求高，设备损耗严重，金属回收率低「9,14]02新型钢渣改性处理方法传统钢渣改性处理方法都是在钢渣冷却过程中对钢渣进行各种处理，以提高其性能，是目前钢厂普遍采用的处理工艺。此类方法属于钢渣后期处理技术，只能对钢渣的性能起到部分改善作用，钢渣的矿物组成没有显著改变，因此不能从根本上提高钢渣的性能。因此，函待探索钢渣处理改性的新型处理工艺，在较大程度上改变钢渣矿物组成和使用性能的基础上，提高钢渣利用率，同时还能够合理利用钢渣出渣时带有的热能，避免这部分能量白白浪费掉。近年来，科研工作者们提出了很多可行的方案，从以上两个角度出发，尝试利用一些材料掺杂到钢渣中，改善钢渣的性能，取得了一定的研究成果。

2. 1助磨剂应用
钢渣易磨性差是影响其应用的重要方面，研究表明钢渣加工成微粉(比表面积400m2/kg)能够很大程度上改善钢渣的胶凝性能与应用效果，因此如何在降低成本的条件下提高钢渣的易磨性成为人们研究的重点。赵国等通过向钢渣中加入改性剂以起到助磨效果，提高钢渣的易磨性。研究结果表明，改性剂GM, LYF的加人能有效提高钢渣的易磨性，且改性剂用量和粉磨时间存在最佳值。当使用LYF时，加入3mg改性剂，粉磨1h时粉磨效果最好;钢渣中位径随改性剂用量和粉磨时间规律变化，如图1中a, b所示，钢渣密度也随时间先降后升，最终趋于稳定，呈明显规律性变化;改性剂同时提高了钢渣颗粒规整度。
钢渣易磨性与其应用息息相关，通过加入助磨剂，能够提高钢渣的易磨性，一定程度上减少钢渣细磨过程的应用能耗成本，同时影响其胶凝性能与安定性，对钢渣利用率提高有重要作用。但并不能从根本上解决钢渣性能问题，钢渣作为胶凝材料的应用成本依然居高不下。

2. 2纯物质作为改性剂的高温改性
本课题组在实验室内采用CaC03为改性剂「22]，同等条件下掺入不同比例的CaC03，于箱式炉中加热至13000C，并保温30min，采用风冷冷却。图2为改性渣与原钢渣的*射线衍射(*RD)分析结果。由图2可以看出，改性渣中硅酸二钙、硅酸三钙含量明显增加，且CaCO:掺量越高，改性效果越好，从而表明CaCO:的加人有助于提高钢渣的胶凝活性。
利用纯物质为改性剂对钢渣进行高温改性，可以从根本上改变钢渣组成，有的放矢地改善钢渣性能，有利于钢渣后续牙发应用。但部分纯物质如Si0;等成本较高，同时改性过程需要再次加热钢渣，没有合理利用钢渣出渣时携带的热能，因此改性成本较高，在工业中难以实现规模化应用。

2.3固体废弃物作为改性剂的高温改性
钢渣改性剂的应用取得初步的改性效果，证明了改性方法的可行性，为进一步降低钢渣改性过程的成本以及取得更好的改性效果，科研工作者们将改性剂的设计转向了与钢渣具有类似化学组成的固体废弃物，如铁尾矿上洲、粉煤灰等。周云等〔叫认为粉煤灰改性减少了钢渣中的难磨相含量;随粉煤灰掺量增加，改 ……（未完，全文共7508字，当前仅显示2636字，请阅读下面提示信息。收藏《论文：钢渣处理技术应用现状与发展趋势》）