钢渣资源综合利用及发展前景展望

韩先会

摘要：钢铁工业钢渣的处理和利用涉及机械设备、资源和环境等多个领域。目前，钢铁行业钢渣综合利用率较低，尤其是钢渣利用率不足30%。未利用的钢渣如果长期堆放，不及时处理，会逐渐失去活性，难以再处理，占用大量土地，形成环境污染问题。严重时会导致土壤和水体的重金属污染。因此，钢铁工业钢渣综合利用是节能环保战略性新兴产业的重要组成部分。这不仅是为工业又好又快发展提供资源保障的重要途径，也是解决钢渣处置和堆放不当造成的环境污染和安全隐患的根本政策。钢铁工业钢渣综合利用是实现产业转型升级的重要措施，也是确保我国工业可持续发展的一项长期战略方针。

关键词：钢渣;资源综合利用;发展前景

引言

目前，经营单位分别采用电厂掺烧、建材使用、物化、焚烧、水泥窑协同处置、火法冶炼等多种利用处置工艺，建成了较为完善的钢渣无害化处理体系。截至2020年6月，共计有22个工业危险废物利用处置项目取得了环评批复（含已建成投产），重金属污泥、冶炼废物、利用类废矿物油等各类工业危险废物得到有效处置，项目批复工业危险废物总利用处置规模为91.4926万吨/年+25万个废包装桶/年;废弃电器电子产品处理项目2个，处置能力共4万吨/年;在一般固废利用处置方面，全市共计有12个项目取得批复（含已建成投产），经统计生活污水处理污泥、造纸废水处理污泥等工业污泥固体废物总利用处置规模104.1万吨/年。粉煤灰、脱硫石膏等一般工业钢渣及精蒸馏残渣、废矿物油等危险废物具有回收再利用的价值，由产废企业回收利用或者交由其他单位作原材料使用。

1.钢渣来源及构成

钢渣指的是冶金工业炼钢期间所产生的熔渣。具体来说，它是由金属炉料一些元素产生氧化反应之后而产生的物质，这些物质包括有金属炉料杂质、被侵蚀的补炉材料和炉衬料、氧化物以及在调整钢渣性质过程中所添加的一些萤石、硅石、石灰石、铁矿石以及白云石等造渣材料。钢渣属于冶金工业炼钢的必然钢渣产物。钢渣的主要成分构成包括氧化硅（SiO）、氧化铁（Fe2O3）、氧化铝（Al2O3）、氧化镁（MgO）、氧化亚铁（FeO）、氧化锰（MnO₂-x（H₂O））、游离氧化钙（f-CaO）以及五氧化二磷（P2O5）等元素，部分钢渣中还含有五氧化二钒等。由于它的构成成分波动范围较大，所以，在加工利用时，应当结合其物质元素含量以及成分类型来进行综合处理。

2.钢渣处理工艺，余热有压热闷技术

就工艺处理工艺而言，钢渣辊破碎和余热加压热塞工艺可分为钢渣辊破碎和余热加压热塞两个阶段。碾压破碎工艺主要完成钢渣的快速冷却和破碎，处理时间约30min。转炉车间排渣后，渣罐由渣罐车运输至钢渣热处理厂，装有钢渣的渣罐由铸造桥式起重机吊至渣罐翻车机。渣罐倾卸机移动到预定位置倾卸渣罐，辊式破碎机反复滚动破碎，并吸水处理。处理后钢渣温度可从1450℃左右冷却至700℃左右，最大粒径可破碎至300mm以下。余热加压热压工艺主要完成轧碎后钢渣的稳定化处理，处理时间为2.5～3H。轧制破碎后的钢渣由轧制破碎机推至装有接渣罐的接渣转运车，接渣转运台车行走至行车吊装位，行车吊起渣槽落入热闷罐内进行有压热闷。罐内热闷处理后经由行车吊出，并将钢渣卸至振动筛上，送至后续加工磁选线。处理后钢渣的粉化率高，稳定性良好，-20mm粒级达到70%左右，游离氧化钙含量<3%，浸水膨胀率<2%。

3.钢渣的综合利用及发展前景

3.1钢渣在道路工程中的应用

钢渣的强度高、硬度大，并且具有很好的耐磨性和渗透性，用于铺料可以增大道路的CBR值，明显减轻路面沉陷现象，而且钢渣铺路后，道路的抗冻解冻性能变好，路面的裂缝、坑槽、龟裂、车辙明显减少，延长了道路的使用寿命。目前，许多国家已经将钢渣用于道路工程实践中，如美国有90%的钢渣用于道路建设，德国50%的钢渣用于铺路，英国将98%的钢渣用于铺路。我国从上世纪末对钢渣用以道路建设开展探索，宝武集团利用滚筒法处理钢渣，并将钢渣骨料用于钢渣沥青道路上，经过大量检测后发现，各项数据完全满足沥青道路的国家标准要求。2018年，八钢将钢渣作为水稳层和沥青混凝土面层的主要材料，在“三供一業”项目实施中进行了规模化使用，具有施工简单、造价低、质量好、路害少的优势，为新疆境内的钢渣综合利用提供了范例。

3.2农业肥料方面的利用

冶金钢渣钢渣中并非只有有害物质，它其中也会含有一些有利于植物、农作物生长的元素。结合实际情况来看，在托马斯方法冶炼金属的过程中，会产生许多具有碱性性质的钢渣，将他们进行磁选并把其中的废铁择出来，然后对剩下的材料进行粉碎以及破碎处理，在辅以相应工艺的话，便能够生产出来能够用于农业种植的磷肥。在这种肥料中铁元素以及镁元素含量较高，它们能够和一些具有酸性性质的土壤进行融合，进而实现其营养元素含量的进一步提升，让一些农作物能够更好地成长。与此同时，钢渣也能够制作成硅肥，在种植小麦或者玉米等农作之前，可采用化肥深施的方法来把钢渣硅肥施入土壤深处，使他们能够为小麦、玉米提供生长养料，进一步提高这些农作物的产量。此外，在钢渣当中也蕴含着诸多能够与酸性物质产生化学反应的元素，所以，在面对酸性程度较高的土壤时，可以利用一些钢渣来充当中和剂，是这些土壤的酸碱性能够趋于合理，在此基础上再进行农作物种植，从而实现土地资源的有效利用和农作物增收的双向目标。

结束语

对于钢渣处理而言，我国钢渣一次处理居于世界领先水平，特别是钢渣辊压破碎-余热有压热闷技术，为国内外首创。但钢渣因其自身的安定性差、易磨性差、活性较低、含重金属、成分不稳定等原因，钢渣制品用于建材行业有一定安全隐患，市场认可度不高，钢渣综合利用技术亟待提高，目前钢渣综合利用率不足30%。同样，与高炉渣一样，钢渣也存在热能资源没有得到有效回收利用的问题。

参考文献

[1]赵立杰，张芳.钢渣资源综合利用及发展前景展望[J].材料导报，2020，34（S2）：1319-1322+1333.

[2]郑翠红，马彦伟，刘国忠，檀杰，申星梅，杨徽，林娜.钢渣的分级和蒸汽养护处理研究[J].硅酸盐通报，2020，39（11）：3557-3561. DOI：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2020.11.022.

[3]严孝彩，钢渣及钢渣混凝土制备与应用研究.福建省，福建金鼎建筑发展有限公司，2020-09-09.

[4]史晋铭.钢渣风淬工艺的换热规律研究及工艺线改进[D].武汉科技大学，2021.DOI：10.27380/d.cnki.gwkju.2021.000400.

[5]李炜炜，冯路.钢渣与机制砂的综合处理与应用[C]//第六届中国国际砂石骨料科技大会论文集.，2019：180-183.DOI：10.26914/c. cnkihy.2019.095595.