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1、钢铁行业高炉炼铁水渣的综合利用建筑材料的生产在国民经济中占有重要地位， 同时也要消耗 大量的 自然资源，而在混凝土中掺入由钢铁行业高炉炼铁水渣 （工业废渣） 制成 的矿渣微粉作为一种新型建材， 在国内外已开 始得到广泛应用。一、钢铁行业高炉炼铁水渣的生成及特性 高炉炼铁是钢铁行业最重 要的基础工序， 其产生的工业废渣 约占整个钢铁行业总渣量的 70%以上， 按 2014 年全国生铁年产 71200 万吨计，高炉炼铁水渣产生量约为 26344 万 吨。如此大量的废渣得不到及时处理将占用国家大量土地资源，因此，高 炉水 渣综合利用一直是钢铁行业的重要任务。炼铁是以烧结矿为原料，另加焦炭（燃料和还原
2、剂）、块矿 和辅料（熔 剂和石灰石）等，按一定比例称量、配料后送往高炉 炉顶布料入炉， 由热 风炉从高炉下部风口向高炉炉缸鼓入热风助 焦炭燃烧，并向高炉炉缸喷吹 入煤粉燃烧。炉内原、燃料在高温 下熔化而逐渐下降，在炉料下降、煤气 上升过程中，先后发生传 热、分解、还原、熔化、渗炭、脱炭、脱硫和造 渣等反应，使烧 结矿中的氧化铁被还原成金属铁水， 杂质与加入的石灰石 等结合 生成炉渣，铁水从高炉炉底出铁口间断排出，装入铁水罐送往炼 钢 厂，渣液从出渣口排出，水淬后生成高炉水渣，高炉煤气从炉 顶引出，经 除尘净化后作燃料使用。高炉水渣化学成分主要是 SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO、 F
3、e2O3、 TiO2、MnO2 等，其形态是含有 95%以上的玻璃体和硅酸二钙、钙 黄长石、 硅灰石等矿物，与水泥成份接近。二、矿渣微粉生产的工艺流程与环境保护1、矿渣微粉生产的工艺流程 矿渣微粉是高炉水渣经过研磨得到的一 种超细粉末， 属建材高新科技产品。由原料系统送来的高炉水渣经气动两路阀喂入立磨内， 被磨 辊在旋 转的磨盘上挤压粉碎成粒径大小不一的矿渣微粉颗粒， 在 热风炉中通过燃 烧煤气产生的干燥气体从立磨进气口自下而上 进入磨机， 烘干并携带磨机 内被磨碎到一定粒径的矿渣微粉颗粒 上升进入立磨上部的高效选粉机。 可 以上升到选粉机高度的矿渣 微粉粒径大小与干燥气体流速成正比， 流速越
4、 大进入高效选粉机 的矿渣微粉颗粒粒径越大（重量越大），根据该原理可 以通过控 制干燥气体流速生产不同粒径矿渣微粉产品来满足客户的质量 要 求。细度合格的细粉（成品） 随出磨干燥废气由覆膜滤料高 效布袋收尘器 收下， 经空气输送斜槽、 提升机等输送设备分别送 入矿渣粉储存库内储 存， 粗粉颗粒由于粒径较大， 在重力作用下 未上升到选粉机高度返回磨 盘重磨。2、环境保护与产业政策 出磨含粉尘的干燥废气， 经覆膜滤料高效布袋收尘器收尘及 净化处理，浓度达到工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078-1996）表2、表4中二级标准后，大部分干燥废气作 为循环风返回立磨系统回收能量， 小部分干燥废气经烟
5、囱排入大 气。矿渣微粉在一定范围内可以替代等量水泥使用，对比年产 50 万吨水泥生产装置，一个等量矿渣微粉项目每年可为国家节 约 80 万吨不可再生 的宝贵资源、 8.0 万吨标准煤和 3000 万度电 力，少向环境排放S02140.5t/a，粉尘 120.38t/a，烟尘 802.58t/a。袋式收尘器是立磨工艺中的关键设备，它既是产品收集设备，更是环 保除尘设备，工厂生产的所有产品都由该设备收下。为了使磨碎的矿渣微 粉全部转变成产品进入矿渣微粉仓，并同时满足环保要求，该滤料与普 通过滤材料不同之处在于其基材上覆 盖了一层经过高科技特殊加工的薄膜 从而使其具有更细微而均匀的结构，空孔率更高，
6、过滤阻力更小，寿命更 长，过滤效率达到99.99%以上。使用该滤料可以增加产品得率，减少粉尘 排放量，废气中粉尘排放浓度可以小于50mg/Nm3符合清洁生产要求。涉及矿渣微粉的生产项目在2015年财政部、国家税务总局联合发布 的资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录中退税比例为0.7%，并 符合水泥工业产业发展政策（国家发展和改革委员会，2006.10.17） 中鼓励推广矿渣微粉细磨技术内容。3、矿渣微粉生产的质量控制 矿渣微粉生产过程可以全部采用计算机控制系统对从原料进厂到配 料、粉磨、微粉颗粒粒径、成品仓及成品发运的整个生产全过程进行集中 控制和管理。监控管理计算机具有动态流程图显示、报警、
7、报表和打印输 出，对过程回路、马达状态、现场信号和报警状态等，用语言文字、色彩 和音响等方式进行显示，使企业的管理在国内处于先进水平。三、矿渣微粉的综合利用1、矿渣微粉的特性矿渣微粉具有潜在水化活性。当与水泥混凝土混合时，活性Si02、AI2O3与水泥中C3S和C2S水化产生的Ca （OH 2反应，进一步形成 水化硅酸钙产物，填充于水泥混凝土的孔隙中，大幅度提高水泥混凝土的致密度，同时将强度较低的Ca (OH)2晶体转化成强度较高的水化硅酸钙凝胶，显著改善了水泥和混凝土的一系列性 能。矿渣微粉具有潜在水硬性。矿渣中含有硅酸盐、铝酸盐及大量含钙 的玻璃质(如C2S CAS2 C2AS C3A C
8、2F和CaSO4等)，具有独立的水硬性，在 CaO与CaSO4勺激发作用下，遇到水就能硬化，通过细磨后，硬化过程大 大加快。2矿渣微粉的优点 可有效提高水泥混凝土的抗海水侵蚀性能，特别适合于抗海水工 程。 可显著降低水泥混凝土的水化热，适于配制大体积混凝 土。 可有效抑制水泥混凝土的碱骨料反应，提高混凝土的耐久性。 可显著减少水泥混凝土的泌水量，改善溺水混凝土的和易性。 可大幅度提高水泥混凝土的强度，轻而易举地配制超高强度水泥 混凝土。 可显著增加水泥混凝土的致密度，改善水泥混凝土的抗渗性。 用于普通水泥混凝土可节省水泥用量，降低混凝土成本。 3、矿渣微粉的用途与硅酸盐水泥按比例混合，生产高性
9、能矿渣水泥。 细度为400450m2/kg的矿粉，可配制425, 425R矿渣硅酸盐水泥；细度为450500m2/kg 的矿粉，可配制 525, 525R 矿渣硅酸盐水 泥。作为混凝土掺和料,等量取代部分水泥（ 30% 70%）,配制 高强度、 耐久性、高性能混凝土。综上所述, 钢铁行业高炉炼铁水渣年产生量巨大, 用高炉水 渣生产的 矿渣微粉作为混凝土掺入料可等量取代水泥, 降低混凝 土成本,减少自然资 源消耗和工业废渣占地,保护生态环境,符 合国家大力发展循环经济的可持 续发展战略。 由于掺有矿渣微粉 的混凝土具有水化热低、耐腐蚀、与钢筋 粘接力强、抗渗性强、 抗微缩、后期强度高等特点，被广泛应用在大型建 筑、水坝、城 市道路、水下、海防、油田、化学防腐工程等，产品具有广 阔的 市场前景。
钢铁行业高炉炼铁水渣的综合利用
