冶金炉渣的利用

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1、钢铁冶金渣的利用姓名:XX年级：冶金2010-03学号：2010XXXX摘 要：随着冶金行业的快速发展，冶金业对资源的利用越来越多，钢铁冶金渣的排放量也逐 年增多。我国对钢 渣的处理和利用处于较落后的状态，大量的钢渣至今没有得到有效的处置 和利用，有些钢厂已是渣满为患，影 响生产，对环境造成污染。钢渣是一种很有利用价值的 再生资源，本文针对冶金炉渣利用的必要性，通过对我 国冶金渣资源化综合利用的现状、目 前存在的主要问题以及未来发展趋势的分析，最后对冶金炉渣的综合利用 进行了设计构思， 从而达到冶金炉渣的高效利用。关键词：冶金炉渣资源利用引言我国是一个钢铁工业大国，2002年的钢产量已经达到了

2、 1亿7000多万t(l)。随着 我国冶金行业的迅猛发展，累积堆存和新增的冶金产生的固体废弃物也日益增加， 不 仅占地多、严重污染周边环境，而且浪费了大量资源。根据相关资料介绍，目 前我国 的各种冶金渣排放量已经达到了 6700X10 严。因此，如何有效地综合利用 这些冶金 渣，减少弃埋用占地和防止环境污染，对于进一步促进我国钢铁工业的 持续高效发展 具有重要意义3。近几年冶金技术发展迅速，工艺过程中产生了越来 越多的冶炼渣， 这部分废弃物的有效利用值得我们去进一步研究。1冶金渣的利用现状随着冶金行业的快速发展，各国的矿产资源也在日益减少。同样， 中国矿产 资源也面临着严重的机。如何能更好的利

3、用有限的资源创造更多的财富是我们时 刻要 重视的。钢铁冶金工业遍及全国各主要城市，所产生的固体废物占固体废物 总量的 18%，渣中含有各种有用元素如 Fe 、 Mn Cr 、 Mo Ni、 Al 等金属元素和 Ca Mg Si 等非金 属元素，是一项可再利用的富有资源。为了有效地利用钢铁生产过 程中所排放出来的 各种冶金渣，目前，已经进行了诸多的研究。常用的有生产水 泥、生产肥料、用作冶 金返回原料、用作道路和建筑材料等。1.1 生产矿渣水泥高炉水渣的主要化学成分为Ca口 SiO2，约占其总量的70%- 80%渣通过水冷 能形成具有潜在水硬胶凝性能的玻璃体矿相结构，这些矿相在水泥熟料、石灰和

4、石膏 等激发剂的作用下，可以显示出水硬胶凝性能并产生强度，因此，水渣是生 产水泥的 良好原料。目前，使用高炉水渣研制开发出的矿渣水泥主要有以下几种：(1) 矿渣硅酸盐水泥。矿渣硅酸盐水泥是用硅酸盐水泥熟料和颗粒状高炉水渣 加 3%- 5%勺石膏混合磨细制成的水硬性胶凝材料。用高炉水渣生产的水泥牌号一 般在 400号以上，但其早期强度较低。(2) 石膏矿渣水泥。石膏矿渣水泥是由质量分数为 80%左右的高炉水渣，加质 量 分数为 15%左右的石膏和少量的硅酸盐水泥熟料或石灰混合磨细制得的水硬性 胶凝材 料。这种石膏矿渣水泥成本较低，具有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性， 适用于混凝 士的水工建筑物和各

5、种预制砌块。(3) 石灰矿渣水泥。 石灰矿渣水泥是将干燥后的颗粒状高炉渣、生石灰、消 石灰 以及质量分数为 5%勺天然石膏，按适当的比例配合磨细而成的一种水硬性胶 凝材料。 该水泥适用于蒸汽养护的各种混凝土预制品，水中地下路面等的无筋混 凝土和工业与 民用建筑砂浆4。1.2 农业上的应用钢渣富含钙、镁、磷、硅和少量锰、锌和铜等，具有多种农作物的营养元素， 对 农作物的生长具有促进作用.利用冶金渣中含有的一些农作物生长所需的有效 成分，可 以生产农用肥料和土壤改良剂。钢铁冶金渣在农业上主要有以下几种用 途：(1) 用来生产硅肥。水 稻是典型的高需硅作物，稻谷中的SiO2 平均含量约为3.8%，每

6、生产100Kg舀谷大约吸收13Kg左右的SiO2，是水稻吸收氮、磷、钾的2 3 倍，SiO2是土壤的主要成分(约占60%)，但其中99沖上是结晶态硅和不能很快被作物 利用的无定形聚合态硅，因此，日本等国已把硅肥列为仅次于氮磷钾之后的第 4 大肥料品种。硅素能使水稻的植株叶片坚挺，与茎杆之间的角度减小，叶片受光 面积增加，植株的光合作用增强，结实率与干粒重均有所提高，硅素肥对提高稻 株的 抗病，抗倒伏等性能具有特别显著的作用。在湖北丘陵黄土、黄红土水稻田 中施用碱 性平炉钢渣粉的试验表明，早、中、晚稻施用钢渣粉都有不同程度的增 产效果，增产 率可达3.0 % 17.6%,般可增产8% 12%。转

7、炉渣中的SiO2含量一般在 W(Si)=15%左右，将其磨细至0.246mm以下，即可作为硅肥使用。(2) 用来生产磷肥。有些钢铁冶金渣中含有较高含量的有效态磷，因此这类 钢 渣可以作为磷肥施用。在酸性土壤上施用，其效果比等量的过磷酸钙为好，如 在土壤 PH值为5.5的酸性白土上，按有效RO每亩3Kg施用，结果表明，对水稻的肥效显 著优于过磷酸钙，施用钢渣可增产 40 沖上，而施用等磷量的过磷酸钙仅增产 约 14% 有试验表明，在冲积土上施用钢渣，不论对油菜或小麦都有显著的增产作 用，其肥效不仅超过磷矿粉，而且超过磷酸钙，钢渣磷肥的优点是在土壤中施放 缓 慢，不易被土壤迅速固定，因此有着很好的

8、后效作用。还可利用钢渣中高含量 的氧化 钙和氧化镁，将钢渣作为助剂与矿石一起制备成钙镁磷肥。（3）用来生产土壤改良剂。钢渣中含有较高的 Ca 刖 MgO 具有很好的改良酸 性土壤和补充钙镁营养元素的作用，应用钢渣改良沿海成酸田，具有良好的效果。 钢 铁冶金渣对成酸田的改良效果主要表现在提高土壤的PH 值和提高土壤有效硅两个方面。研究表明，在酸性田中施用钢渣肥可提高土壤的碱性，也可提高可溶性硅 的含量，从而使土壤中易被水稻吸收的活性镉与硅酸根和碳酸氢根离子结合 成较为牢 固的结构，使土壤有效镉的含量明显下降，达到抑制水稻对土壤镉的吸 收作用。除水 稻外，其它的农作物如麦类、大白菜、菠菜、豆类以至

9、棉花和果树 等，在酸性土壤上 施用钢渣肥都有良好的增产效果。2 存在的主要问题以及未来发展趋势有关冶金渣的资源化利用已经进行了诸多的研究，并且取得了一些成果。但 是， 尚存在着一些问题。目前，除了一部分作为冶金溶剂使用外，冶金渣基本上 还是用于 代替部分砂石而使用的，即主要用于水泥生产或作为建筑材料来使用。 虽然作为农用 肥料和土壤改良剂进行了一些研究和开发，但还只是简单地利用了 冶金渣中的一些有 效成分，如CaQ MgQ Si02和P05，应用范围较小。另外，虽然目前冶金渣已经被应用 于水泥生产，但冶金渣的活性要远低于硅酸盐水泥的活性。 另外，炉渣的碱度过高， 渣中含有大量的自由氧化钙和氧化

10、镁，不宜作为水泥、 建材和工程回填材料。钢渣不 易磨，直接用于水泥生产会降低生产能力。钢渣在企业内部回用是一种理想的方法， 但在目前的回用方法中，作烧结溶剂 和 高炉炼铁熔剂虽然有积极的报道，但烧结和炼铁过程无法脱磷，钢渣的循环，必 然使 铁水的磷含量不断提高，给下一步的炼钢增加负担，要求炼钢工序消耗更多 的石灰， 产出更大的渣量满足脱磷要求，所以从工艺全盘考虑是不一定合理的。 将钢渣用作铁 水预处理渣剂，不能解决现代炼钢工艺中不同阶段的炉渣的回用问 题。除此之外，在 目前的所有利用方法当中，冶金渣在高温时的这部分潜在热能 也没有得到合理的利 用。根据冶金炉渣性能分析，从现实的环保要求出发，冶

11、金渣资源化应用进一步研 究 应主要集中在以下几个方面：（1）根据钢铁企业炼钢工序不同阶段产出钢渣的特性， 利用梯级回用的方 法， 使炼钢炉渣尽量在炼钢工艺中循环利用，发掘其最大冶金潜能，实现最大限度的 回用，提高炼钢造渣材料的利用效率，减少造渣材料消耗，减少炉渣的外摊，从 而实现对炼钢炉渣的资源化利用和生态工业的要求，提高企业的经济和社会效益。（2）利用冶金渣生产缓释性钾肥。所谓的“缓释性肥料”，是指难溶于水， 而易溶于从植物根部分泌出来的柠檬酸溶液的肥料。因此可以从根本上减少因灌溉用水和雨水等所引起的肥料流失。植物在生长期对钾肥的需求量相对较少，而 在植 物的结果期则需求较多。因此，一般要求

12、钾肥的肥效要长，即要求其要具有 缓释性。 生产缓释性钾肥主要使用的是铁水预处理时所产生的脱硅渣。这种渣的 主要化学成分 为SiO2和CaO向其中添加&CG或KO合成钾肥时，可利用脱硅渣的余热形成CaO- SiO2-&OE元渣系。一般认为，根据含钾化合物的种类以及K2O含量的不同，其溶解特性，即缓释性会有明显的差异。因此，通过控制CaO-SiQ-dO三元渣系的化学组成以及冷却速度是生产缓释性钾肥的重要手段 。参考文献1 Weng Yu qing . Development of the steel industry in ChinaA.第四届耐火材料国际会议论文集C大连：万国学术出版社，2003. 8-9.2 朱桂林，孙树杉，赵群，等冶金渣资源化利用的现状和发展趋势J中国资源综合 利用， 2002， 18(3) : 29-32.3 彭志坚，吴卫国硫酸渣与冶金渣综合利用J.武汉科技大学学报(自然科学版)，2002， 25(2) : 114116.4 沈建国，郭春媛，于景坤，等钢铁冶金渣的资源化利用J.材料与冶金学报，2003.9.)杨志宽钢铁冶金渣在农业上的应用J.再生资源研究C1992第2期:2-3.)朱桂林，孙树杉钢铁渣综合利用的现状及高价值利用新进展A.ISE 03会议论文 集C.