論文：鋼渣處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

論文：鋼渣處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
馬來君 連芳 張作順 張光明

摘要鋼渣的處理及應(yīng)用一直是工業(yè)固體廢棄物綜合利用領(lǐng)域的熱點問題。傳統(tǒng)鋼渣應(yīng)用技術(shù)集中于后期處理環(huán)節(jié)，近年來科研工作者著力于開發(fā)鋼渣的重構(gòu)改性技術(shù)，其對鋼渣性能的影響效果明顯，鋼渣可利用率顯著提高，但技術(shù)方向繁多，分類尚未明確。本文在對傳統(tǒng)鋼渣的改性處理方法進行總結(jié)的基礎(chǔ)上，歸納了新型的鋼渣改性技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀，主要集中在以改性劑特點分的助磨劑改性、純物質(zhì)改性、固體廢棄物改性和還原劑改性等四種方法上，，并針對目前兩類改性工藝結(jié)合的方法總結(jié)展望了鋼渣改性處理技術(shù)的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞 鋼渣 傳統(tǒng) 冷卻處理 新型 高溫改性

0引言鋼渣是煉鋼過程中排放的一種主要固體廢棄物，根據(jù)煉鋼方法不同其主要分為轉(zhuǎn)爐鋼渣和電爐鋼渣。我國鋼鐵企業(yè)以轉(zhuǎn)爐煉鋼為主，每年產(chǎn)生的鋼渣中50%以上均為轉(zhuǎn)爐鋼渣。而在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的鋼渣量達到了鋼產(chǎn)量的20% , 2012年鋼產(chǎn)量達7.16億噸，同時排放鋼渣達到9300萬噸，利用量為2046萬噸，利用率僅有20%左右，大量鋼渣形成堆積，浪費資源，污染環(huán)境。
鋼渣主要是由鈣、硅、鐵、鎂、鋁等元素氧化物組成的多元復(fù)雜混合體，其礦物組成主要是硅酸二鈣、硅酸三鈣、RO相等，是潛在的膠凝材料。但與水泥熟料相比，鋼渣中膠凝成分含量較少，又因生成溫度在1500一1700℃左右，過高的
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(2)淺盤水淬法。鋼渣由渣罐倒入渣盤，首先經(jīng)過多次噴水冷卻至500- 7000C，再倒至排渣車運至二次冷卻站進行第二次噴水冷卻，降溫至200 0C，然后倒入水池進行第三次冷卻，溫度降至100℃以下后撈出，進入磁選線。該方法布局緊湊，處理能力高，鋼渣穩(wěn)定性好，缺點是耗水量大，廠房和設(shè)備易腐蝕，維護成本高「6,9,; }0(3)熱潑法。鋼渣由渣罐運至處理現(xiàn)場時，由吊車將渣罐中的液態(tài)鋼渣分層潑到渣床或渣坑中，在渣層之間噴淋適量的水，使高溫渣急冷破碎并加速冷卻。該方法工藝成熟，排渣快，適用范圍廣，缺點是占地面積大，耗水多，鋼渣粉化揚塵、液態(tài)水汽化造成的污染較為嚴重。
(4)熱炯法。熱熔鋼渣冷卻至300 } 600℃時，將其倒入炯罐，蓋上罐蓋。自上而下噴適量的水，產(chǎn)生一定壓力的飽和蒸汽，使鋼渣中的f一CaO, f一Mg0等發(fā)生水化反應(yīng)，體積膨脹促使鋼渣開裂并粉化，通過控制噴水量和熱炯溫度，可以使罐內(nèi)鋼渣充分裂化和碎化。該方法適用范圍廣，能夠在很大程度上消除體積安定性不良，并有利于渣鐵的�；头蛛x，其缺點是鋼渣膠凝活性有所降低，粒度不均勻、后續(xù)破碎加工量大、處理周期長。

1. 3機械力法
機械力法是指利用機械作用對鋼渣進行破碎、分離，同時利用水冷進行冷卻，主要分為滾筒法和�；喎▋煞N。
滾筒法:鋼渣由渣罐倒入溜槽，再由溜槽進入旋轉(zhuǎn)并通水冷卻的特質(zhì)滾筒中進行處理。在滾筒內(nèi)，通過多介質(zhì)的混合作用，利用高溫鋼渣自身余熱和礦相組成發(fā)生變化時的熱應(yīng)力、化學(xué)應(yīng)力、相變應(yīng)力及外界機械力，同步發(fā)生鋼渣的急冷破碎、渣鐵分離等工藝過程。該方法渣鐵分離效果好，流程短、成本低、節(jié)能環(huán)保，缺點是設(shè)備復(fù)雜、維護費用高，對鋼渣流動性要求高。
�；喎�，又名嘉恒法:鋼渣由渣罐倒出，通過渣溝及溝頭流入輪式�；鲝娭屏；�，之后落入脫水器轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成渣水混合物，通過轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動使渣粒上升并脫水，最后落入出料溜槽，進入磁選線。該方法工藝簡單，自動化程度高，�；Ч茫秉c是對鋼渣流動性要求高，設(shè)備損耗嚴重，金屬回收率低「9,14]02新型鋼渣改性處理方法傳統(tǒng)鋼渣改性處理方法都是在鋼渣冷卻過程中對鋼渣進行各種處理，以提高其性能，是目前鋼廠普遍采用的處理工藝。此類方法屬于鋼渣后期處理技術(shù)，只能對鋼渣的性能起到部分改善作用，鋼渣的礦物組成沒有顯著改變，因此不能從根本上提高鋼渣的性能。因此，函待探索鋼渣處理改性的新型處理工藝，在較大程度上改變鋼渣礦物組成和使用性能的基礎(chǔ)上，提高鋼渣利用率，同時還能夠合理利用鋼渣出渣時帶有的熱能，避免這部分能量白白浪費掉。近年來，科研工作者們提出了很多可行的方案，從以上兩個角度出發(fā)，嘗試利用一些材料摻雜到鋼渣中，改善鋼渣的性能，取得了一定的研究成果。

2. 1助磨劑應(yīng)用
鋼渣易磨性差是影響其應(yīng)用的重要方面，研究表明鋼渣加工成微粉(比表面積400m2/kg)能夠很大程度上改善鋼渣的膠凝性能與應(yīng)用效果，因此如何在降低成本的條件下提高鋼渣的易磨性成為人們研究的重點。趙國等通過向鋼渣中加入改性劑以起到助磨效果，提高鋼渣的易磨性。研究結(jié)果表明，改性劑GM, LYF的加人能有效提高鋼渣的易磨性，且改性劑用量和粉磨時間存在最佳值。當使用LYF時，加入3mg改性劑，粉磨1h時粉磨效果最好;鋼渣中位徑隨改性劑用量和粉磨時間規(guī)律變化，如圖1中a, b所示，鋼渣密度也隨時間先降后升，最終趨于穩(wěn)定，呈明顯規(guī)律性變化;改性劑同時提高了鋼渣顆粒規(guī)整度。
鋼渣易磨性與其應(yīng)用息息相關(guān)，通過加入助磨劑，能夠提高鋼渣的易磨性，一定程度上減少鋼渣細磨過程的應(yīng)用能耗成本，同時影響其膠凝性能與安定性，對鋼渣利用率提高有重要作用。但并不能從根本上解決鋼渣性能問題，鋼渣作為膠凝材料的應(yīng)用成本依然居高不下。

2. 2純物質(zhì)作為改性劑的高溫改性
本課題組在實驗室內(nèi)采用CaC03為改性劑「22]，同等條件下?lián)饺氩煌壤腃aC03，于箱式爐中加熱至13000C，并保溫30min，采用風(fēng)冷冷卻。圖2為改性渣與原鋼渣的*射線衍射(*RD)分析結(jié)果。由圖2可以看出，改性渣中硅酸二鈣、硅酸三鈣含量明顯增加，且CaCO:摻量越高，改性效果越好，從而表明CaCO:的加人有助于提高鋼渣的膠凝活性。
利用純物質(zhì)為改性劑對鋼渣進行高溫改性，可以從根本上改變鋼渣組成，有的放矢地改善鋼渣性能，有利于鋼渣后續(xù)牙發(fā)應(yīng)用。但部分純物質(zhì)如Si0;等成本較高，同時改性過程需要再次加熱鋼渣，沒有合理利用鋼渣出渣時攜帶的熱能，因此改性成本較高，在工業(yè)中難以實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

2.3固體廢棄物作為改性劑的高溫改性
鋼渣改性劑的應(yīng)用取得初步的改性效果，證明了改性方法的可行性，為進一步降低鋼渣改性過程的成本以及取得更好的改性效果，科研工作者們將改性劑的設(shè)計轉(zhuǎn)向了與鋼渣具有類似化學(xué)組成的固體廢棄物，如鐵尾礦上洲、粉煤灰等。周云等〔叫認為粉煤灰改性減少了鋼渣中的難磨相含量;隨粉煤灰摻量增加，改 ……（未完，全文共7508字，當前僅顯示2636字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文：鋼渣處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》）