第3章钢铁冶金固体二次资源的利用
3 钢铁冶金固体二次资源的利用
3.1高炉渣
高炉渣是高炉冶炼生铁时排出的废渣。高炉炼铁时，从高炉加入铁矿石、燃料以及助熔剂等，当炉内温度达到1300~1500℃时，物料熔化成液相，浮在铁水上的熔渣，通过排渣口排出成为高炉渣。我国一般每炼1t 生铁产生0.3~0.9t 高炉渣，西方发达国家平均水平为0.22~0.37t 。高炉渣是黑色金属冶炼中产生数量最多的固体二次资源。
3.1.1高炉渣的组成及性质 3.1.1.1化学成分和矿物组成
按冶炼生铁种类不同，高炉渣可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、特种生铁渣和炼合金钢生铁渣。高炉渣的主要化学成分是CaO 、MgO 、Al 2O 3、SiO 2，多数高炉渣中这四种成分占渣总重的95%以上；此外，还含有少量的MnO 、Fe 2O 3、K 2O 、Na 2O 和S ，特种生铁渣中含有TiO 2和V 2O 5等。SiO 2和Al 2O 3来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，CaO 和MgO 主要来自助熔剂。我国钢铁厂的高炉渣化学成分见表3-1。
表3-1 我国高炉渣的化学成分(%)
高炉渣的矿物组成与其化学成分和冷却方式有关。快速冷却的高炉渣绝大部分化合物来不及形成稳定的矿物，阻止了矿物结晶，因而形成大量的无定形玻璃体（非晶质），具有较高的活性，在激发剂的作用下，其活性被激发，具有水化硬化作用并且产生强度。慢速冷却的高炉渣通常具有晶质结构，所形成的矿物种类随高炉渣的化学成分不同而有所变化。碱性高炉渣的主要矿物是钙铝黄长石和钙镁黄长石，其次是硅酸二钙、假硅灰石、钙长石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石和镁方柱石；酸性高炉渣中主要成分有黄长石、假硅灰石、辉石和斜长石等；高钛高炉渣的主要矿物是钙钛矿、安诺石、钛辉石、巴依石和尖晶石；锰铁高炉渣中主要矿物为锰橄榄石。
3.1.1.2物理化学性质 （1）碱度
高炉渣的碱度M o 是指矿渣中的碱性氧化物与酸性氧化物的质量含量比，通常用表示为：
通常按碱度的大小对高炉渣进行分类，M o ＞1为碱性渣，M o ＜1为酸性渣，M o =1为中性渣，我国高炉渣大部分接近中性渣，其M o =0.99~1.08。
（2）各种成品渣的特性
高炉渣由液态渣处理成固态渣的方法不同，其成品渣的特性各异。我国常用的处理方法有：水淬法（也称急冷法）、半急冷法和热泼法（慢冷法），相应的成品渣分为水淬渣、膨珠
CaO% + MgO% SiO 2% + Al 2O 3%
M o =
和重矿渣。
1）水淬渣
水淬渣是指高炉熔渣在大量冷却水作用下急速冷却成的砂状玻璃体物质。在急速冷却过程中，熔渣中的大部分化合物来不及形成结晶物质，而以玻璃体状态将热能转化成化学能封存其内，从而具有潜在的化学活性，在激发剂的作用下，能起水化硬化作用而产生强度，水淬渣是生产水泥和混凝土的优质原料。
2）膨珠
高炉熔渣在适量水的冲击和机械的配合作用下，被甩到空气中使水蒸发成蒸汽并在内部形成空隙，再经冷却形成珠状矿渣叫做膨珠，也称之为膨胀矿渣珠。膨珠外观呈球形或椭球形，粒度大小与生产工艺和设备密切相关，大部分粒径集中在2.5~5mm之间，约占膨珠重量的67%~76%，10mm以上和2.5mm以下的颗粒较少；颜色灰白，棕色或深灰色，表面具有釉化玻璃质光泽；主要物相为玻璃体，含量为90~95%；珠内有微孔，孔径大的350~400μm，小的80~100μm，微孔互不相通，吸水率低；自然级配的膨珠具有一定的强度，表3-2列出了膨珠的物理性质。
膨珠由半急冷作用形成，除具有水淬渣相似的化学活性外，由于膨珠内存气体，还具有隔热保温、质轻、吸水率低和弹性模量高等特点，并且具有一定的抗压强度，因此，是一种很好的建筑轻骨料和生产水泥的原料，也可作为防火隔热材料。
表3-2 膨珠的物理性能
3）重矿渣
高炉熔渣在空气中自然冷却或淋少量水慢速冷却而形成的致密块渣，称为重矿渣。在慢速冷却过程中，熔渣中的各种成分有足够的时间结晶形成各种矿物，其主要矿物成分为黄长石，其次是假硅灰石、硅酸二钙和辉石，并含有少量玻璃体和硫化物。矿渣碎石的体积密度约2.97~3g/cm3，比石灰岩体积密度大，一般矿渣碎石的块体密度多数在1900kg/m3以上，抗压强度大于49Mpa，与天然碎石相近，在稳定性、耐磨性、抗冻性和抗冲击能力方面通常符合工程要求，可代替碎石用于多种建筑工程中。
少数重矿渣在缓慢冷却过程中或在堆积期间，会因硅酸盐分解、铁锰分解或石灰分解等原因发生自行粉化或碎裂。
3.1.2高炉渣的利用
3.1.2.1水淬渣的利用
（1）生产矿渣水泥
水淬渣具有潜在的水硬胶凝性，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可显示出水硬胶凝性能，是优质的水泥原料。高炉渣用作水泥掺入料，能改进水泥性能、扩大品种、调节标号等。矿渣硅酸盐水泥具有较低的水化热，耐热性能好，在酸性介质中的稳定性优于硅酸盐水泥，但抗冻性能不如硅酸盐水泥，适宜在大体积建筑物和抗硫酸盐的工程中应用。
（2）生产湿碾矿渣混凝土
湿碾矿渣混凝土是以水淬渣为主要原料，加入激发剂在轮碾机加水碾磨制成砂浆后，与粗骨料拌和而成。激发剂有碱性激发剂和硫酸盐激发剂两类。不同标号矿渣混凝土的配比见表3-3。
表3-3 湿碾矿渣混凝土配合比表
注：表中配合比以湿碾矿浆为100计。
湿碾矿渣混凝土和普通混凝土相比，它的早期强度低一些，而后期强度增长很快。测试结果表明：湿碾矿渣混凝土7d 强度为28d 的30~50%，而普通混凝土为50~70%，湿碾矿渣混凝土一年强度增加一倍，而普通混凝土增加很少；湿碾矿渣混凝土抗拉强度比普通混凝土高，抗折与抗压强度的比值在0.17~0.25之间，其它性能如弹性模量，钢筋黏结力和疲劳性等与普通混凝土相似；具有良好的抗水渗透性和耐热性。
（3）生产矿渣砖
矿渣砖是以水淬渣为主要原料，并加入激发剂石灰或水泥等而制成。激发剂可以单独使用，也可以复合使用。使用生石灰作激发剂时，添加量为10~15%，应磨细后加入，如果石灰颗粒过大(大于900孔/cm 2筛)，在砖坯内消化时因体积膨胀产生很大的内应力，将引起矿渣砖破裂。矿渣砖的生产工艺流程如图3-1所示，物理性能见表3-4。
图3-1 矿渣砖生产工艺流程 表3-4 矿渣砖物理性能
由于膨珠具有质轻、保温、隔热等特点，是一种很好的建筑轻骨料，主要用于制作轻质混凝土制品和结构，如砌块、楼板、预制墙板等。采用膨珠可配制C10~C30的混凝土，可以节约20%左右的水泥。膨珠混凝土的特点是：
1）重量轻。由于膨珠内孔隙封闭，内含气体，质量轻，作骨料制成的混凝土容重为
1400~2000kg/m 3
，比普通混凝土轻1/4。
2）弹性模量高。膨珠混凝土的弹性模量比浮石混凝土和陶粒混凝土等高，这是由于膨珠是一种玻璃质高强度的轻骨料，收缩性小，吸水率低的缘故。
3）保温性能好。膨珠混凝土的导热系数为0.407~0.528W/(m·K)，比同等容重的其它轻骨料混凝土低。
4）后期强度高。膨珠混凝土三个月强度为28d 强度的150%，这是由于膨珠骨料自身具有潜在活性，在水泥激发剂作用下发生水化硬化，从而提高了混凝土的强度。
此外，膨珠也可以代替水淬渣作水泥掺合料和防火隔热材料等。
3.1.2.3重矿渣的利用
水渣
石灰
成品
重矿渣的力学性能与天然碎石相近，稳定性达到工程要求的重矿渣，经破碎和分级，可代替天然碎石，主要用作混凝土骨料和道渣等。
（1）配制矿渣碎石混凝土
用重矿渣碎石配制的混凝土与普通混凝土的物理力学性能相近，并具有良好的保温、隔热、耐热和耐久性能。目前，矿渣混凝土已在C50号及C50号以下的混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土以及防水工程中广泛应用。
用矿渣碎石配制的混凝土与天然碎石配制的混凝土强度相同时，前者的容量减轻20%。矿渣碎石混凝土的抗压强度随矿渣容重的增加而增大，配制不同标号混凝土所需矿渣碎石的松散容重和压碎指标见表3-5。关于矿渣碎石混凝土的配料比设计，可以按《普通混凝土配合比设计技术规程》进行。
表3-5 矿渣碎石的松散密度和压碎指标
重矿渣碎石用于修筑公路、机场道路，是重矿渣利用的另一重要途径。矿渣碎石具有缓慢的水硬性，对修筑道路是有利的；矿渣碎石对光线反射性能好，摩擦系数大，具有良好的耐磨性，适用于多种沥青道路的修建。表3-6示出了不同路面材料修筑的路面防滑效果，可以看出用矿渣碎石修筑的路面防滑效果最好。矿渣碎石还具有比天然碎石更高的耐热性能，更适用于作机场跑道材料。据报导，美国和德国等有70%的高炉重矿渣用于道路和机场的建设。在国内，也采用了重矿渣铺路，使用效果表明，重矿渣碎石路面具有良好的路面强度，耐久性、耐磨性和防滑性能。
此外，重矿渣碎石具有良好的抗冲击性、抗冻性和坚固性，具有一定的减震降噪作用，还可以代替碎石作铁路道渣。
表3-6 各种路面防滑比较
材料摩擦系数路面材料汽车制动距离(65km/h)
砖石0.4 砖石、天然碎石沥青路面36m 天然碎石0.5 天然碎石混凝土路面34m
矿渣碎石0.6 矿渣碎石沥青路面28~29m
（3）重矿渣在地基工程中的应用
重矿渣的块体强度一般都超过50Mpa，接近或超过一般天然岩石的强度，因此，用重矿渣加固软地基是行之有效的方法。在日本，一般采用粒度为20mm以下的重矿渣或水淬渣加少量石灰作地基加固材料。在国内，用重矿渣处理地基也已经有几十年历史，已成功应用于重型厂房桩柱的基础，大型设备的基础以及挡土墙等地基基础的回填。应用表明，重矿渣处理软地基具有安全可靠，技术合理和价格低廉等优点。
3.1.2.4高炉渣的其它应用
以高炉渣为主要原料，经过进一步加工处理，可制成一些价值较高，且具有特殊性能与用途的无机非金属材料，从而拓展了高炉渣利用的途径。
（1）生产矿渣棉
矿渣棉是以高炉渣为主要原料，经熔化，高速离心法或喷吹法制成的一种白色棉丝状矿物纤维材料，生产流程如图3-2所示，其化学成分和物理性能见表3-7和3-8。矿渣棉具有质轻、保温、隔热、隔声、防震性能，可制成多种规格的板、毡、管壳等制品，广泛应用于
冶金、机械、建筑、化工和交通等部门。
图3-2 喷吹法生产矿棉渣的工艺流程
表3-7 矿渣棉的化学成分
微晶玻璃是一种用途很广的新型无机材料，生产微晶玻璃的原料极为丰富，除采用岩石外，还可以采用高炉渣作原料。
在固定式或回转式炉中，将高炉渣与硅石和结晶促进剂一起熔化成液体，然后用吹、压等一般玻璃成型方法成型，并在730~830℃下保温3h ，再升温到1000℃~1100℃保温3h 使其结晶，冷却后即为矿渣微晶玻璃。加热与冷却速度小于5℃/min ，结晶促进剂为氟化物、磷酸盐和铬、锰、铁、锌等多种金属氧化物，用量为5~10%。矿渣微晶玻璃比高碳钢硬，比铝轻，机械性能比普通玻璃好，耐磨性不亚于铸石，电绝缘性能与高频瓷接近，热稳定性好。矿渣微晶玻璃的性能见表3-9。
表3-9 矿渣微晶玻璃性能
（3）生产玻璃和陶瓷
在玻璃中氧化铝起稳定剂的作用，提高玻璃的耐久性，但用量不大，一般不超过3%。含氧化铝的高炉渣可以用来取代价格较高的铝原料，作为生产玻璃的原料。据报导，上世纪80年代，美国有80%的琥珀玻璃，系采用精制高炉渣生产的。用高炉渣生产玻璃需要排除不允许存在的杂质，须经过水淬粒化、过筛、干燥、磁选、粉碎，筛选和分离后得到精制高炉渣。平板玻璃料中掺入量为8~10%，瓶玻璃料中掺入量不大于14%。
高炉渣还可以作陶瓷原料，刚出炉的高炉渣（约1500℃）加入适量（10~15%）熔剂（长石、萤石以及硅铝酸钠等）熔化，可制成不同用途的陶瓷，如管子、地面砖、卫生器具、耐磨耐蚀保护层等等。
3.1.3含钛高炉渣的利用
含钛高炉渣是指用含钛较高的铁矿石作原料冶炼生铁时排放的高炉渣。我国攀枝花钢铁公司冶炼钒钛磁铁矿所排放的高炉渣，是典型的高钛型高炉渣，也是我国含钛高炉渣的主要来源，其化学成分如表3-10。
矿渣白云石石
焦炭
流槽
喷吹
沉降室
运输皮带
成品
表3-10 攀钢高炉渣的成分/%
成分TiO
Al2O3MgO CaO FeO Fe2O3
2
含量21~23 14.2~15.8 8.0~8.9 20~30 2.4~2.6 2.7~6.3 MFe SiO2V2O5 C MnO2含量1~3 17.1~19.4 0.2~0.25 0.4~5.2 0.3~0.5
我国含钛高炉渣的特点是：①TiO2含量高，攀钢的含钛高炉渣含TiO2达23~25%，承德钢铁公司高炉渣含TiO2为16~20%。含钛高炉渣当渣中TiO2含量较高时，其结晶能力很强，导致矿渣活性低。研究表明，当高炉渣中TiO2含量高于10%时，随着TiO2含量增加，含钛高炉渣水泥强度急剧降低。因此，与普通高炉渣的利用方式不同，高钛高炉渣不能直接大量掺入水泥。②TiO2分散于多种矿物之中，且含Ti矿物结晶粒度细小，采用常规的选矿方法从渣中分选回收含Ti矿物效果差。为了充分利用我国高钛高炉渣这一独特资源，我国从上世纪60年代起就开始了综合利用的研究。迄今为止，人们提出了许多的利用方式，大致可分为二大类：一类是从高钛高炉渣中回收利用Ti，再综合利用其残渣；另一类是未回收Ti，直接将高钛高炉渣作建筑材料。
3.1.3.1含钛高炉渣中钛的回收利用
（1）制取含钛合金
从上世纪60年代末起，国内有关单位开展了用高钛高炉渣制取含钛合金的试验研究。一种方法是向含钛高炉渣加入还原剂，在高温下进行冶炼，使高炉渣中TiO2还原成金属Ti 进入金属相，制取含钛合金。据报导，采用TiO2为24.18%的高炉渣，以含硅75%的硅铁为还原剂，工业石灰作熔剂，在实验室电炉上进行试验，获得了27.08%Ti、31.05%Si、20.20%Fe 的硅钛铁合金，钛的回收率为76.70%。另一种方法是熔融电解法，将攀钢高炉渣破碎、球磨、筛分后，配入一定量Al2O3，进行熔融电解，获得Si-Ti-Al中间合金，然后再进行熔炼，可制备成含Ti为1.0~1.5%的Si-Ti-Al合金，Ti的回收率为66.17%。上述两种方法由于能耗较大，生产成本高，规模不大用渣量少以及产品用途等原因，目前尚未大规模工业应用。
（2）制取钛化合物
利用高钛高炉渣制取钛化合物，国内自上世纪80年代起，进行了较多的试验研究，多采用化学分选法，即湿法浸出或高温处理-浸出等过程，主要有硫酸浸出制取钛白粉及提钪工艺、高温碳化-选择性分离碳化钛、高温碳化-低温选择性氯化制取TiCl4等。
1）硫酸浸出制取钛白粉及提钪
该工艺主要过程包括用硫酸浸出高炉渣，经过水解、萃取、沉淀等生产出钛白粉、Sc2O3，并得到硫酸铝铵或Al2O3、氧化镁等副产品，其工艺流程见图3-3。扩大试验获得的结果为：钛的回收率73.4%，钪的回收率60%。制取的钛白粉质量达到BA01-01国家标准，Sc2O3纯度大于99.99%，残渣制成的渣砖质量达国家GB5101-85200号标准。该技术方案存在的问题是工艺流程较复杂，生产效率低，耗酸量大，酸浸液和酸浸渣难处理及二次污染等。目前还在进一步的完善之中，未进入大规模工业应用。
2）高温碳化—选择性分离碳化钛
该工艺是以无烟煤作还原剂，在1400℃的氮气氛中将高炉渣中TiO2碳化生成TiC，经冷却、破碎后，采用磁选-盐酸浸出或盐酸浸出-磁选法回收TiC精矿。据报导，采用该工艺处理攀钢高炉渣，精矿钛回收率分别为58.33%和80.12%，TiC精矿可作耐火材料和磨料，具有一定的经济效益。但由于TiC在碳化渣中极为分散，单独采用磁选法分选效果差，需要结合盐酸浸出，每吨碳化渣耗盐酸分别为600kg和1100kg，耗酸量大，设备腐蚀严重，产生大量酸废液和含氯残渣，造成二次污染，限制了该工艺的应用。
3）高温碳化-低温选择性氯化制取TiCl4及建筑材料
与上述工艺不同，高炉渣经高温碳化后，不是采取提取TiC的方案，而是直接在400~500
含钛高炉渣
图3-3 攀钢高炉渣提取TiO2和Sc2O3工艺流程图
图3-4 攀钢高炉渣提取TiO2和Sc2O3工艺流程图
℃下氯化使TiC转化成TiCl4，再精制获得TiCl4产品，氯化残渣经水洗除氯后制成水泥，其工艺流程见图3-4。
攀钢高炉渣碳化扩大试验在2200KV A炼钢炉中进行，其碳化率平均达90.84%以上，在简易沸腾炉（ 160）上进行氯化试验，钛和钒的氯化率大于87%，氧化钙和氧化镁的氯化率分别小于5%和4%，粗TiCl4回收率大于90%，钛的总回收率为80%。氯化渣经水洗后加入氧化钙可烧制成525号硅酸盐水泥。该工艺技术的特点是工艺流程短，高炉渣只经高温碳化-低温氯化即可获得TiCl4产品，而TiCl4是钛产业的重要原料，可作为氯化法钛白粉、海棉钛、云母钛、钛酸酯等的原料；处理量大，若新建一个50万t/a氯化钛白粉厂，每年可消耗近300万t攀钢高炉渣；氯化残渣可作建筑材料，不产生二次污染，因此，该工艺具有较好的产业化前景。
（3）从含钛高炉渣中分选回收含钛矿物
攀钢含钛高炉渣中TiO2分散于多种矿物之中，其中，50%的钛分布于钙钛矿，其余大部分分布在钛透辉石中，钙钛矿中TiO2含量为55%。钙钛矿在炉渣中呈不同结晶形态，粒度在0.005~0.02mm之间。实践证明，采用常规选矿法从未经过改性的攀钢炉渣中回收钙钛矿，分选效果很差。
攀钢含钛高炉渣经过高温改性处理，再进行选矿分离钙钛矿，则可以取得明显的分选效果。该方法主要包括：①调整熔渣的化学组成、控制熔渣结晶过程、加入合适的添加剂等措施，使熔渣中的钛组分富集到钙钛矿中并结晶长大；②冷却后的高炉渣经过破碎、磨矿，采用选矿法分离回收钙钛矿。据报导，攀钢高炉渣经高温改性后，采用选矿法可从渣中获得含钛39.4%的钙钛矿精矿，钛回收率为48.5%。该方法的特点是清洁、低成本和处理量大，但钛回收率仍不高，钙钛矿精矿直接利用价值低，还需通过盐酸浸出除去CaO等杂质后，才能作为生产TiCl4的原料。
3.1.3.2含钛高炉渣其它利用途径
（1）作建筑材料
高钛型高炉渣TiO2含量高，结晶能力强，活性低，不能直接大量掺入水泥。但也有研究指出，攀钢高炉渣加入30%~40%的活化高炉渣，可生产钛矿渣硅酸盐水泥，曾试生产800t 水泥，性能符合国家标准。
攀钢高钛型高炉重矿渣化学成分稳定，不会出现硅酸盐分解，不含游离CaO，多次蒸后无粉化、不胀裂、没有铁锰分解趋向，而且长期堆存在露天渣场十分稳定，其物理性能和力学性能与普通高炉重矿渣以及天然碎石相近，实践表明，攀钢高炉重矿渣可作混凝土骨料。
用攀钢含钛高炉渣也可制成卫生瓷板、砖类、微晶铸石和矿渣棉等建筑材料。将攀钢液态高炉渣（1350℃）加热到1500℃，用浇注成型和离心成型法制成不同外观的矿渣微晶玻璃，可用于制备卫生瓷板、内外墙砖、铺地砖及耐腐耐磨管道。用攀钢含钛高炉渣和当地陶土配料可制成釉面砖、瓷砖、地面砖，其性能达到了同类产品的要求。以含钛高炉渣为主要原料，加入一定量的石英和萤石，在窑炉中熔化（1500℃左右），然后在1220℃左右可拉制成玻璃纤维或吹制成耐碱矿渣棉。
（2）作护炉材料
冶炼生铁时，加入少量的含钛高炉渣，在高温条件下，TiO2被还原成低价氧化物，并生成熔点很高的TiC（熔点3140℃）和TiN（熔点2950℃）熔于铁水并分布在炉渣中，再加上含钛高炉渣本身也含有TiC、TiN，当遇到温度较低的炉底和炉缸时，TiC、TiN会在铁水中析出，在炉底和炉缸周围形成TiC、TiN和低价钛氧化物的“钛结”保护层，从而达到保护炉底、炉缸及出铁口的作用。国内首钢、鞍钢、包钢等钢铁厂均采用高钛渣作护炉材料。承德钢铁公司年产10多万t含钛高炉渣，大部分外销做护炉材料，解决了渣对承钢的环境污染问题。而钢铁厂采用含钛高炉渣作护炉材料，延长了高炉寿命，改善了炼铁过程，取了
很好的经济效益。
3.1.4高炉渣综合利用新进展
高炉渣一些新的利用途径，如生产高炉渣微粉、硅肥、海边海床覆盖材料和废水废气吸附材料等。
（1）生产高炉渣微粉
高炉渣微粉是指高炉水淬渣经烘干、破碎、粉磨、筛分而得到的比表面积在3000cm2/g 以上的超细高炉渣粉末。目前，许多国家已经对高炉渣微粉制订了标准，美国ASTMC989把高炉渣微粉分为80、100和120三个等级，我国已公布实施了“用于水泥和混凝土的粒化高炉渣粉”国家标准（GB/T18046-2000）。
高炉渣微粉生产工艺流程如图3-5所示。由于水淬渣比水泥熟料硬度大，要磨到同一细度，其所需的粉碎能大约为水泥熟料的两倍，又由于高炉渣微粉粒度要求达到比表面为3000cm2/g或更细，因此，磨粉设备的选择很关键，适用于矿渣磨粉的设备主要有辊磨机、球磨机、振动磨和高速抛射超细粉碎机等。宝钢采用CK-310型立式辊磨机，每年可生产60万t高炉渣微粉，有3种细度产品，其比表面积分别为大于380m2/kg、480 m2/kg、580 m2/kg，综合能耗37.5kW·h/t。
图3-5 高炉渣微粉制备工艺流程
高炉渣微粉由于粒度细，比表面积大，水化能力强，具有很高的活性，主要用作水泥的混合材料和混凝土的掺合材料。高炉渣微粉作为高性能混凝土的新型掺合料，可广泛用于大面积地下结构混凝土、高层结构、水工工程、桥梁、港口等工程。
（2）生产硅肥
硅肥是一种以含氧化硅和氧化钙为主的矿物质肥料，它是水稻等作物生长不可缺少的营养元素之一，被国际土壤学界确认为继氮、磷、钾之后第四大元素肥料。水稻生长过程中要吸收大量的硅，其中20~25%的硅由灌溉水提供，75~80%的硅来自土壤。以亩产稻谷500kg 计算，其茎杆和稻谷吸收硅（SiO2）量多达75kg/亩，比吸收的N、P2O5、K2O三者高出1.5倍。
随着有机肥施用量的不断减少和农作物产量的持续提高，土壤中能被农作物吸收的有效硅元素含量已远远不能满足农作物持续增产的需要，因此，根据作物的特性，适量施硅肥料补充土壤硅元素是促进农作物增产的一种有效途径，此外，硅肥还含有多种植物所必需的微量元素，对作物的生长是有利的。
高炉渣和钢渣中含有大量的氧化硅和氧化钙，是生产肥料的主要原料。将水淬渣磨细到0.1mm，再加入适量硅元素活化剂，搅拌混合后装袋或搅拌混合造粒后装袋即可得到硅肥产品。硅肥一般适宜作基肥使用，水稻每亩用量50~60kg左右。
（3）作海边海床覆盖材料
日本钢管公司首次将细粒化的高炉渣覆盖在海边海床上以隔绝海边富集的胶质泥砂，该公司将54000t高炉渣运往海边，覆盖在日本沿海的海床上，目前已有4万m2的海床被填充，厚度达15mm以上。细粒化的高炉渣覆盖在海床上，可以覆盖胶质泥沙或淤泥，使海床保持弱碱性（pH值为8.15），防止硫化氢的产生，减少近海中正磷酸盐和氮氧化合物的生成，保护海岸附近的居住环境，更加重要的是由于高炉渣含有硅酸盐，是水生植物必不可少的养分，可以促进海水中硅藻的繁殖，防止赤潮的发生。
3.2钢渣
钢渣是钢铁工业在炼钢过程中为了去除钢中杂质而产生的副产物，钢渣若不能得到很好的及时处理，会对城市环境造成直接威胁，如钢渣中含有的游离氧化钙经雨水冲刷溶解于水中，造成周边土壤碱化，水域pH值升高等，同时也必将浪费掉这部分宝贵的二次资源。因此，钢渣的高效利用具有重要意义。
3.2.1钢渣的组成及性质
3.2.1.1钢渣的组成
钢渣中包含脱硫、脱磷、脱氧产物及加入的造渣剂（如石灰、萤石、脱氧剂等）；金属料中带入的泥沙；铁水和废钢中的铝、硅、锰等氧化后形成的氧化物；作为冷却剂或氧化剂使用的铁矿石、氧化铁皮、含铁污泥等；炼钢过程中侵蚀下来的炉衬材料等。
钢渣的矿物组成主要有硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）、橄榄石（CRS）、蔷薇辉石（C3RS2）和二价金属RO相。钢渣的矿物组成与其化学成分有关，特别是取决于钢渣的碱度(CaO与SiO2和P2O5的质量分数比)。低碱度钢渣中主要成分为氧化铁，并固溶有氧化锰、氧化钙；在高碱度钢渣中主要为氧化镁、氧化亚铁、氧化锰组成的固溶体。
按炼钢方法的不同，钢渣可分为转炉钢渣和电炉钢渣，其中电炉钢渣又可分为氧化渣和还原渣。按熔渣性质可分为碱性渣和本性渣。根据钢渣碱度的高低，通常将钢渣分为：低碱度钢渣（R=0.78~1.80），中碱度钢渣（R=1.80-2.50），高碱度钢渣（R＞2.50）。钢渣利用以中高碱度钢渣为主。
3.2.1.2钢渣的性质
钢渣外观像结块的水泥熟料，其中夹带一些铁粒，硬度大。低碱度钢渣呈黑色，质量较轻，气孔较多；高碱度钢渣呈黑灰色、灰褐色、灰白色，密实坚硬。钢渣的密度为1700-2000kg/m3。钢渣的主要化学成分为CaO、SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、P2O5和fCaO（游离CaO），有些（如攀钢等）还含有V2O5、TiO2等。钢渣中的铁氧化物以FeO和Fe2O3形式同时存在，以FeO为主，这是与高炉渣和水泥熟料所不同的。另外，钢渣中含有一定量的P2O5，原因是炼钢过程中脱S除P所致，由于P2O5的存在，阻碍了C3S的形成，同时易C2S冷却过程分解，降低了钢渣的活性。
钢渣的密度一般在3.1-3.6g/cm3，其容重与粒度有关，过80目标准筛的渣粉，转炉钢渣容重为2.17-2.20g/cm3，电炉钢渣为1.62g/cm3。钢渣的抗压性能很好，压碎值为20.4%-30.8%。
3.2.2钢渣的利用途径
3.2.2.1在冶金领域的利用
（1）回收钢铁及其他金属
钢渣中一般含有7%-10%的废钢粒和大块渣钢，应加以回收利用。一般钢渣破碎的粒度越细，回收的金属铁越多。经破碎、遴选和精加工后可回收其中90%以上的废钢，不但提高钢铁冶金的利用率和收得率，同时也为钢渣综合利用提供先决条件。仅从钢渣中回收废钢也可为钢铁冶金企业带来巨大效益。另外，可采用化学浸提法，从钢渣中提取Nb、V等稀有元素。
从钢渣回收废钢的原则流程为：钢渣→颚式破碎→磁选→废钢。
有些钢渣中含有铌、钒等稀有金属，可用化学浸取法提取这些有价成分，以充分利用资源。
（2）作冶炼熔剂
钢渣作冶炼熔剂，包括代替石灰石作烧结矿物熔剂、作炼铁、炼钢熔剂和化铁炉熔剂。钢渣作烧结矿熔剂时，在烧结矿石中适当配加5%~15%、粒度小于8mm的钢渣以替代部分熔剂，可以改善烧结矿的宏观结构和微观结构。由于钢渣软化温度低，物相均匀，可使烧结矿液相生成得早，促进其与周围物质反应，能迅速向周围扩散，使粘结相增多又分布均匀，
有利于烧结造球和提高烧结速度；另外，烧结矿气孔大小分布均匀，应力容易分解，气孔周围的粘结相不易碎裂。钢渣作冶炼熔剂时，将热泼法处理得到的钢渣破碎到8-30mm，直接返回高炉用以代替石灰石，可以回收钢渣中的Ca、Mg、Mn的氧化物和稀有元素等成分，并能大量节约石灰石、萤石等的乃是，降低焦比，改善炉况，增加生铁产量，提高利用系数，降低成本。
3.2.2.2在建材领域的利用
（1）生产钢渣水泥
钢渣水泥是以钢渣、粒化高炉矿渣为主要成分，加入适量硅酸盐水泥熟料、石膏（或其他外加剂）磨细制成的水硬性胶凝材料。强度等级可达42.5，具有耐磨性好、耐腐蚀、抗渗透力强、抗冻等特点。钢渣的化学成分显示，它的优点是碱度高，化学成分稳定，如果熔融渣的碱度及其各氧化物之间的分子配比和冷却速度合理，常温下与水作用的主要矿物组成硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF）能产生一定的强度。生产钢渣水泥的掺和料可用矿渣、沸石、粉煤灰等。根据加入掺和料的种类，钢渣水泥可分为钢渣矿水泥、钢渣浮石水泥和钢渣粉煤灰水泥等。钢渣水泥的生产工艺简单，由原料破碎、磁选、烘干、计量配料粉磨和包装等工序组成。
我国自1974年开始生产钢渣水泥并应用在建筑工程中，由于钢渣的后期强度较高，配加部分水泥熟料，利用熟料早期强度高的优势，制成的钢渣水泥具有各龄期强度好、耐磨抗渗等优点。目前，国内生产的钢渣水泥标号有225号、275号、323号和425号，可用于民用建筑的梁、板、楼梯、砌块等方面；也可用于工业建筑的设备基础、吊车梁、屋面板等方面。另外，钢渣水泥具有微膨胀性能和抗渗透性能，广泛应用在防水混凝土工程方面。
（2）配烧水泥熟料
钢渣中CaO、Fe2O3和SiO2的含量较高，这与水泥生料所用的石灰石、黏土、铁粉的主要成分相同。另外，钢渣中还含有FeO，在配烧过程中可起矿化剂的作用。用钢铁渣配料则没有CaCO3的分解，也不存在排放CO2污染大气的现象。对水泥工业节能、降耗、保护环境都有重要作用。高碱度的钢渣可以作为“品种”配料，有利于熟料的煅烧、煅烧的熟料强度更高，节约能源，提高熟料质量。
（3）生产钢渣微粉
钢渣中含有5%-6%游离氧化钙（fCaO）是导致钢渣矿渣水泥体积安定性不良的主要因素。将钢渣尾料磁选、磨细成表面积为400~550m2/kg的微粉，其游离CaO易在水化过程中释放Ca(OH)2，从而使水泥体积安定性得到改善，且可提高水泥的强度。
钢渣中含有完整的类似水泥熟料矿物的硅酸盐矿物（C3S和C2S）成分，因此有一定的胶凝活性，且其胶凝性主要体现在活性混合村的作用上。如果将钢渣微细粉作为混凝土掺和料，则其“微细化程度”对其有混凝土中的水化性能以及微集料性能起相当作用。
（4）生产钢渣砖和砌块
钢渣可当胶凝材料或骨料，用于生产钢渣砖、地面砖、路缘石、护坡砖等产品。用钢渣生产钢渣砖和砌块，主要利用钢渣中的水硬性矿物，在激发剂和水化介质的作用下进行反应，生成系列氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等新的硬化体。其主要方法是：利用90%的钢渣和粉煤灰，掺入10%的激发剂，经搅拌加工成型，自然养护或蒸汽养护成砖和砌块。这种钢渣和砌块的容重为1513-1657kg/m3，抗压强度为10-15MPa。该工艺简单、成本低、能耗省、性能好、生产周期短、投产快。
钢渣还可以和粉煤灰或者混凝土混合，生产出强度较好的钢渣粉煤灰空心砌块和钢渣混凝土空心砌块。
利用钢渣生产钢渣砖和空心砌块要注意一个问题：钢渣中存在较多的游离氧化钙（fCaO）等活性且不易消解的物质，必须首先经过消解过程后判定钢渣安定性稳定的程度，
才能确定其能否应用。
（5）作为地基和路基材料
钢渣基层混合料由钢渣、粉煤灰和激发剂等材料组成。钢渣存放1年后，其中游离氧化钙大部分消失，钢渣趋于稳定。经破碎、磁选、筛分后可作道路材料。掺入粉煤灰是为了增加材料的胶凝性，同时缓解了钢渣中残留的游离氧化钙水化体积膨胀作用，它和Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙、铝酸钙凝胶，提高路面板结强度。混合料加水搅拌、碾压并经一定龄期养护。可得到具有足够强度的半刚性道路基层材料。钢渣碎石具有比重大、强度高（一般大于180MPa）、表面粗糙、稳定性好、不滑移、磨损率小（均小于25%）、耐蚀、与沥青结合牢固、不会膨胀等优良性能，因而广泛用于铁路、公路、工程回镇、修筑堤坝、填海造地等工程方面。钢渣碎石作为公路路基，道路的渗水、排水性能良好，对保证道路质量和消纳钢渣具有重要意义。钢渣碎石作沥青混凝土路面，既耐磨，又防滑。钢渣作为铁路道砟，除了上述优点外，还具有导电小，不会干扰铁路系统的电讯工作，路床不生杂草，干净稳定，不易被洪水冲刷，不会因铁路使用过程的横撞力而滑移等优点。
钢渣细集料可以与复合矿渣微粉组合成为钢渣细集料复合矿渣微粉胶结材，它可以代替水泥配制路面混凝土。钢渣细集料是指炼钢厂排出的液态钢渣经打水粒化、磁选、分级过筛等处理，5mm以下的自然级配尾渣。利用钢渣细集料配制路面混凝土，不仅具有后期强度高、耐磨性好、耐腐蚀等优良性能，而且具有优异的抗折特性，适合道路工程要求。
（6）绿色生态混凝土
利用钢渣微粉与高炉矿粉互相激发的特性，加以石膏等激发剂可配制出完全符合使用要求的高性能混凝土胶凝材。以此为基体，根据不同的使用方向，可以配制出道路混凝土、海工混凝土等系列产品。其中钢渣道路混凝土抗折、抗拉强度高，耐磨性、抗渗性好；用在海工混凝土中还具有海洋生物附着率高的生态特点。
（7）地基回填
采用钢渣作为地基回填材料，减少了地基的下沉值，对工程有利。在回填时要注意钢渣铺设的均匀性，才可避免地基的不均匀下沉。近年来国内钢渣作为回填材料已经大规模应用。
（8）软土地基加固
钢渣桩加固软土地基是在软地基中用机械成孔后填入钢渣形成单独桩柱。当钢渣挤入软土时，压密了桩间土，然后钢渣又与软土发生了物理和化学反应，钢渣进行吸水、发热、体积膨胀，钢渣周围的水分被吸附到桩体中来，直到毛细吸力达到平衡为止。与此同时，桩周围的软土地基。沪宁高速公路（上海段）部分软土地基采用钢渣桩加固。结果表明，钢渣桩加固高路堤下的软土地基能迅速提高地基承载力和稳定性。
（9）用于城市道路建设
钢渣在低等级道路中可以用于面层的铺筑，也可以用于铺筑钢渣基层。
（10）生产蒸压硅酸盐制品
以钢渣和硫铁尾矿按重量比0.1-30，复合、粉磨、制得细度为用80μm方孔筛筛余百分数0.2%-20%的复合粉体。用其全部或部分取代蒸压硅酸盐制品生产原料中的胶凝材料，用蒸压法生产硅酸盐制品。通过钢渣与硫铁尾矿两种工业废弃物的复合，全部或部分取代蒸压硅酸盐制品生产原料中的胶凝材料，复合的效果远优于单独使用其中一种材料，其制品的抗压、抗折强度可提高20%以上。
3.2.2.3在农业领域的利用
钢渣含Ca、Mg、Si、P、Zn、Cu等元素，具有多种农作物的营养元素，可根据不同元素的含量不同土壤的改良剂。在国外将钢渣作为农肥施用已经有上百年的历史，在以产水稻为主的日本、朝鲜等国家，为补充水稻的硅素营养，每年施用大量的钢渣作为硅钙肥；以旱
作物麦类、棉花为主的国家，如西欧和美国等，则把钢渣作为石灰肥料施用。
钢渣在农业上主要有以下几种用途。
（1）用作硅肥
钢渣中含有较多的可被植物吸收的活性硅，作为硅肥施用具有极好的效果。通常，含硅超过15%的钢渣，磨细至60目皮下，即可作为硅肥施用于水稻田。水稻是典型的高需硅作物，研究表明，在水稻田中施用钢渣肥对水稻的生长有极好的影响，在水稻拔节孕穗期诱用效果十分显著。
（2）用作磷肥
有些钢渣中含有较高含量的有效态磷，可以将这类钢渣作为磷肥施用。钢渣磷肥的肥效由P2O5含量和拘溶率两方面所确定，一般要求钢渣中P2O5含量大于4%，细磨后作为低磷肥使用。在酸性土壤上施用，其效果比等量的过磷酸钙为好。对水稻的肥效显著优于过磷酸钙，施用钢渣可增产40%以上，而施用等磷量的过磷酸钙仅增产约14%。除水稻外，在酸性土壤上施用钢渣肥的其他农作物都可以收到良好的增产效果。钢渣磷肥的优点是在土壤中释放缓慢，不易被土壤迅速固定，因此有着很好的后效作用。
（3）生产钙镁磷肥
利用钢渣中高含量的氧化钙和氧化镁，将钢渣作为辅助剂与矿石一起制备成钙镁磷肥。对于高硅含量的中低品位磷矿石，可用钢渣替代部分的石灰石、蛇纹石生产钙镁磷肥，而对于那些硅质含量较低的中低品位磷矿石和高品位的磷矿石，可以采用钢铁冶金代替部分蛇纹石生产钙镁磷肥。
（4）土壤改良剂
钢渣中含有较高的CaO和MgO，具有很好的改良酸性土壤和补充钙镁营养元素的作用。用钢渣改良沿海咸酸田，具有很好的效果。钢铁冶金渣对咸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。试验表明，钢渣改良剂施于咸酸田后，可使土壤的PH值由3.5到7.0，因而随之降低了与低pH值有密切联系的铝、铁及其他重金属的活性，减轻了重金属对作物的毒害作用，并且可以提高土壤中有效磷的水平。
研究表明，在酸性水稻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，达到了抑制水稻对土壤镉的吸收作用。除水稻外，其他的农作物如麦类、大白菜、菠菜、豆类以及棉花和果树等，在酸性土壤上施用钢渣肥都有良好的增产效果，并可提高产品的质量。
3.2.2.4在环境行业的利用
（1）作水处理剂
钢渣粉末密度为1600~2200kg/m3，比表面积0.32m2/g，平均孔径5.3nm，具有良好的过滤性能，并因为含有一定的铁和钛而具有良好的吸附作用。用钢渣制作吸附剂，尤其是制作废水处理吸附剂的优势主要表现在：①吸附性能优异，钢渣对金属离子的吸附不仅速度快，吸附过程彻底，而且钢渣对重金属离子吸附的PH值范围广，能够适应PH值波动大的废水；
②易于固液分离，钢渣比重大、粒度粗，因此利用物理沉淀就可以很容易从废水中分离，应用于废水处理可大大简化废水处理的操作环节，降低成本；③钢渣性能稳定，无毒害作用；
④变废为宝、以废治废，社会效益、经济效益和环保效益显著；⑤钢渣来源广泛，价格低廉，有利于降低废水处理成本。
（2）制备高效絮凝剂—聚硅酸铝铁
聚硅酸铝铁是在聚硅酸和传统铝盐、铁盐絮凝剂的基础上发展起来的新型复合无机高分子絮凝剂。该絮凝剂综合了聚硅酸粘结、聚集、吸附以及架桥效能和铝盐絮凝剂絮体大、去色性能好、铁盐絮凝剂絮体密实、沉降速度快等特点，具有较强的架桥、吸附性能。在工
业用水的预处理、各类工业废水的处理和生活污水、污泥的处理等方面有着广阔的应用前景。
（3）处理废水
粉碎后的钢渣有较大的比表面积，并含有与酸盐亲和力较强的Ca2+和Fe3+，对废水中的酸有吸附和化学沉淀作用。
钢渣中含钙量较高，利用在水溶液中易产生Ca(OH)2以及钢渣本身的吸附作用，可以去除水中的磷酸盐。钢渣主要通过两种作用去除磷：一是钢渣颗粒对水溶液中磷的吸附；二是在较高的pH值条件下，从钢渣中溶解的金属离子的除磷作用。
（4）脱硫剂
钢渣具有良好的脱硫性能，可以使用废钢渣为主要原料生产新型吸收剂。有人研究表明，钢渣、粉煤灰和石膏按照合适的比例混合的脱硫剂，利用率可以达到14.3%，可以获得良好的脱硫效果。
（5）多孔陶瓷滤球
通过改善钢渣的成型性能和烧结性能，添加了少量天然矿物原料及成孔剂，可以制备吸水率达27.21%、气孔率达58.21%、体积密度为2.14g/cm3、压碎强度18.94MPa的多孔陶瓷滤球。这种陶瓷滤球的孔隙结构为三维网状、相互连通，比表面积大，具有良好的抗热冲击性和过滤吸附性能，可以用于污水处理。
3.2.2.5其他利用途径
（1）陶瓷材料领域
玻璃陶瓷（又称微晶玻璃）是由基础玻璃经控制晶化而制成的晶相和玻璃相共存的多晶材料。它具有机械强度高、耐磨损、化学稳定性好、膨胀系数可调等特性，在建筑装饰、机械工业、电子工业、生物医学、航天工业、核工业、化学工业等领域有广泛的应用前景。可以广泛应用于生产以下产品：铸石溜槽、铸石管、耐磨地板砖、路旁砖、雕像、屋瓦、排水管、楼梯、隔板、防滑砖、隧道衬里等。
国外有关钢渣制备微晶玻璃的报道很多，如：美国的Agrwal等人利用钢渣制造富CaO 的微晶玻璃，具有比普通玻璃高2倍的耐磨性及较好的耐化学腐蚀性，西欧的Gokta用钢渣制造出透明玻璃和彩色玻璃陶瓷，拟用作墙面装饰块及地面瓷砖。
（2）钢渣混凝土音箱
钢渣是一种含钙、硅、铝等多种物质的材料，具有高强度、良好的隔间功效和稳定性等特性。黎宁等人采用钢渣、粉煤灰、水泥等材料，免烧制成新型钢渣混凝土音箱，具有较高的电声转换效率，可节约扩大机输出功率、达到生产节能与使用节能的目的。这种音箱箱体坚固、耐久、稳定，很多性能优于木质音箱，可以作为一种特殊的构件与建筑结构融为一体，应用于公园、广场、庭院等露天场所。这种技术具有较高的技术附加值和经济效益，开创了工业利废的新途径。
3.3铁合金渣
铁合金渣是铁合金冶炼过程中排出的废渣。铁合金渣的种类较多，根据铁合金的品种，可分为锰系铁合金渣、铬铁渣、硅铁合金渣、钨铁渣、钼铁渣、金属铬浸出渣、钒浸出渣、磷铁渣等；按照冶炼工艺，可分为火法冶炼渣和浸出渣。
3.3.1铁合金渣的组成及性质
铁合金渣的种类不同，化学成分各不相同，同种类的铁合金渣，由于生产铁合金的工艺或原料不同，其化学成分也有变化，表3-11示出了铁合金渣的化学成分。铁合金渣除含有与合金品种相同的元素外，主要含有SiO2、Al2O3、CaO和MgO等。
大多数铁合金渣由于冶炼过程中渣铁分离不完全，通常含有一定数量的铁合金，例如，微碳铬铁渣中含有2~5%金属珠、硅锰渣中含有0.5%~2.5%硅锰合金，高碳铬铁渣含有铬铁5%，而包底渣和浇注前扒下的炉渣含铬铁甚至高达14%。合金渣的矿物组成与其化学成分
和冷却方式有关。合金渣的冷却方式与高炉渣基本一致，我国大多数高炉锰铁渣、电炉锰铁渣和硅锰合金渣采用水淬法冷却，水淬渣以玻璃体为主，表3-12示出了几种快速冷却的铁合金渣活性试验结果，由此可见，快速冷却的合金渣具有较高的活性，可用于生产水泥等材料。而慢速冷却（自然冷却）的铁合金渣，则具有晶质结构，非活性成分较高，可作为天然碎石的代用品，几种合金渣的矿物组成见表3-13。
表3-11铁合金渣的化学成分
17
表3-12 几种快速冷却的铁合金渣活性试验结果
3.3.2铁合金渣的利用途径
铁合金渣的利用有多种途径，对于含有一定数量合金颗粒的炉渣，应优先考虑从渣中分选回收有价金属；其它利用途径包括：①用作冶炼铁合金的原料；②用作炼钢炼铁的原料；③用作建筑材料和生产铸石等，其利用概况见表3-14。
表3-14 铁合金渣利用概况
3.3.2.1从铁合金渣中分选回收有价金属
铁合金渣中的合金颗粒密度大，而且具有磁性，根据这种特性，可利用重选法和磁选法将合金颗粒从渣中分选出来。
（1）重选法
铁合金渣中的合金颗粒与脉石之间的密度差较大，采用重选法分选合金渣通常可以获得较好的结果，目前国内外多数厂家采用重选法分选铁合金渣，粗粒级渣一般采用跳汰选矿法，细粒级则用摇床，也可用螺旋溜槽。峨嵋铁合金公司的手选富渣，经显微镜鉴定渣中的合金粒度为20~0.03mm，其中钛
铁渣含钛铁23.41%、硅锰渣含硅锰23.52%，铬铁渣含铬铁9.23%，该厂将三种合金渣破碎、磨矿至0.5或0.1mm ，采用单一摇床经二段分选，获得的分选结果见表3-15，其工艺流程见图3-6。
表3-15 铁合金渣单一摇床分选结果
产品名称 产率/% 金属含量/%
回收率/% 钛铁金属精矿 18.59 91.01(含Ti 25.71) 72.27 硅锰金属精矿 22.88 92.01(含Mn 62.32) 89.54 铬铁金属精矿
6.36
97.00(含Cr 51.00)
66.21
图3-6 单一摇床选矿工艺流程
某些铁合金渣中的合金颗粒以粗细不均匀的粒度嵌布于渣中，硬度比渣大。合金渣经破碎后，粗粒合金颗粒已解离，粒度较粗。因此，采用跳汰分选法从破碎产品分选粗粒合金颗粒是行之有效的方法。国内不少铁合金渣分选厂采用单一跳汰法。锦州铁合金厂曾对该厂的高碳铬铁渣和钛铁渣进行了跳汰分选工业试验，试验流程见图3-7。
图3-7 跳汰法回收铁合金渣中合金的工艺流程
铬铁渣为包底渣和浇注前扒下的炉渣，含铬铁合金14.32%，钛铁渣为盖底、沙窝底和铁锭壁壳渣，含钛铁合金13.54%，两种渣破碎至-12mm ，经跳汰分选，分别获得了含铬61.48%高碳铬铁和含
钛29.90%的钛铁合金，高碳铬铁渣合金回收率为68.86%，钛铁渣合金回收率为58.71%。采用跳汰法分选合金渣具有处理量大，成本低和经济效益较好等特点；单一跳汰分选法对细粒部分回收效果较差。
将破碎产品进行分级，粗粒级采用跳汰，细粒级采用摇床或螺旋溜槽分选，则可改善细粒级合金颗粒的回收。国内有铁合金渣分选厂采取了分级入选的方案，南非和印度的铁合金渣分选厂也采用了该方案，图3-8是印度Bamnilal 铁合金渣分选厂处理含Cr 21%的铬铁混合金属渣工艺流程。该厂将混合金属渣破碎至-10mm ，分级成-10+1mm 和-1mm 两个级别，-10+1mm 级别采用跳汰分选，-1mm
手选富渣
-2mm
-0.1或-0.5mm
高碳铬铁渣
级别经旋流器脱出-150 m 矿泥后，采用摇床分选，获得产率16%，含Cr 59%的合金精矿。
图3-8 Bamnilal 铁合金渣回收金属的工艺流程
（2）磁选法
采用磁选法分选铁合金渣，国内外也进行了试验研究。哈萨克斯坦铬业公司采用一种新型磁选机分选阿克苏斯克铁合金厂的含碳铬铁渣。磁性分析显示，该铬铁渣中的铬铁合金颗粒比磁性系数为(0.5~200)×10-6
m 3
/kg ，属强磁性物质，而渣相比磁性系数为(0.2~2.0)×10-6
m 3
/kg ，属弱磁性物质。将该合金渣破碎分级后，进行磁选试验，工艺流程见图3-9。结果表明，应用CM Б1-63/100-H 型鼓式磁选机，对-40+20mm 和-20+5mm 粒级含碳铬铁渣进行分选试验，获得了精矿全铬品位分别为29.70%和26.20%，铬的回收率分别为54.90%和69.20%，碎石（尾矿）中的铬品位分别为2.79%和2.89%。由于铬铁合金得到了充分回收，所以精矿产率高，碎石基本不含铬铁合金和连生体，该公司决定在阿克苏斯克和阿克多别铁合金渣的处理线上安装CM Б1-63/100-H 型鼓式磁选机分选铬铁渣。
图3-9 处理含碳铬铁渣的工艺流程
3.3.2.2铁合金渣用作冶炼原料
铁合金渣
精矿 尾矿
进辐射选矿 碎石
碎石
去料场 碎石 去料场
铬铁渣
铁合金渣用作冶炼合金的原料或炼钢炼铁的原料其主要目的是通过冶炼的途径回收利用渣中的合金元素，使最终排出的合金渣中合金元素含量大幅下降。此外，还有助于改善冶炼过程，降低冶炼成本等。一些铁合金生产较发达的国家，如日本和俄罗斯等国家，在这方面进行了大量的研究和实践，取得了可观的经济效益。用作冶炼合金原料或炼铁炼钢原料的铁合金渣主要有高碳锰铁渣、中低碳锰铁渣、硅锰渣、硅铁渣等。
（1）用作冶炼铁合金的原料
1）高碳锰铁渣
采用熔剂渣冶炼高碳锰铁时，渣中含Mn一般为14~20%；采用无熔剂渣冶炼时，产生含Mn 25~40%的高Mn中间渣。利用高碳锰铁渣冶炼硅锰合金，日本电工公司德岛厂采用一种利用喷吹气体和粉剂工艺生产特种硅锰合金的方法：将硅铁或金属硅作还原剂添加到铁水包中的锰铁熔渣（含Mn 20-30%），通过喷枪由载气喷入烧结石灰粉作为调节渣的碱度，并由浸埋入渣中的喷枪吹入氮气或其它惰性气体搅拌熔渣，经硅热反应之后，渣中Mn便以SiMn形式得到了有效回收，只要硅铁或金属硅的品位与操作条件适当，生产出的SiMn合金可以达到P≤0.02%、C≤0.1%的特殊标准。工艺过程不需额外供热，添加的硅质还原剂95%左右用于还原渣中的MnO或进入合金中，Mn的回收率为84%，终渣Mn含量最低可达到2.8%。利用高碳锰铁渣冶炼硅锰合金的另一种方法是将锰渣用于生产烧结锰矿，再进行冶炼。前苏联尼柯波尔铁合金厂将含Mn 14~16%的锰铁渣经破碎、磨粉之后配入烧结料中生产烧结锰矿，配入量为25~30kg/t烧结矿，然后用于冶炼硅锰合金。捷斯塔弗尼铁合金厂的锰铁渣几乎全部用于本厂冶炼硅锰合金，炼得的合金含P 0.24%，Mn回收率84%。
2）中低碳锰铁渣
中低碳锰铁渣中含Mn 25~40%，一般可用作含Mn原料冶炼SiMn合金或复合合金等。前苏联捷斯塔弗尼铁合金厂用回收的锰尘和焦粉制成的球团与中碳锰铁渣一起代替炉料中的锰烧结矿冶炼硅锰合金，冶炼炉料配比为：50kg锰烧结矿、25kg中碳锰渣、40kg球团、15kg硅石和13kg焦炭。其中球团由70%锰尘和30%焦粉组成。冶炼结果表明，用中碳锰渣和锰尘球团代替锰烧结矿，可以成功地炼制商品硅锰合金，Mn和Si的利用率比普通工艺分别提高0.9%和2.7%，电耗下降60kW·h/t。
中碳锰渣也可用来生产低磷锰铁和中低碳锰铁。前苏联捷斯塔弗尼铁合金厂利用中低碳锰铁渣生产低P锰铁合金，在1000KV A电炉中进行冶炼，配料比为100kg中低碳锰铁渣、20kg石灰、4kg铁屑、18kg焦粉，生产的锰铁合金成分为：78.5% Mn、5.85% Si、5.17% C、0.06% P，P<0.05%的锰铁占65%，冶炼电耗为5500 kW·h/t。日本中央电气工业公司则利用中低碳锰铁渣冶炼锰铁合金，具体方法是将电炉冶炼中低碳锰铁产生的中低碳锰铁渣放到冶炼硅锰合金电炉出炉的铁水包中，渣量为5t，将出炉的大约4.3t硅锰热金属和100kg石灰倒入包中与中低碳锰铁渣混合之后静置30min扒渣，渣中的Mn降至12%以下，留在包中的5t中间合金（含Mn 25.2%、Si 9.1%）返回中低碳锰铁电炉冶炼中低碳锰铁合金。该方法降低了生产成本，冶炼效果好。我国上海铁合金厂也采用了类似上述的方法。
3）硅锰渣
硅锰渣中含Mn量高，含P量较低，一般，渣中P的单位含量（P%/Mn%）为0.007，而高牌号锰精矿中P的单位含量为0.038~0.045，比硅锰渣高4~5倍；而贫锰矿中P的单位含量甚至比硅锰渣高10倍。因此，硅锰渣实际上是一种良好的低磷锰原料。前苏联早已将硅锰渣用于冶炼SiMn合金，方法是将硅锰渣破碎至2.0mm以下，加入煤粉作还原剂，以纸浆废液作粘结剂，用压块机压块，制得的湿压块耐冲压强度为6.5MPa，干压块强度为12.0MPa，将压块作为冶炼硅锰合金的主要原料，在1600KV A电炉中冶炼，炼得的硅锰合金，含Si 17.4~18.0%，P 0.3~0.35%，Mn总回收率提高4~6%。
除上述锰系合金渣作冶炼合金的原料外，硅铁渣可用于冶炼硅锰合金，氧气转炉吹炼的中低碳铬铁产生的铬铁渣可用于熔炼铬铁合金。
（2）作炼钢炼铁的原料
锰铁渣含有较高的Mn和CaO，少量MgO，配入高炉炉料中冶炼生铁，可减少炼铁过程锰矿和
矿业固体废物处理与利用
矿业固体废物处理与利用 摘要：矿业废物是“矿业固体废物”的简称，指开采和选洗矿石过程中产生的废石和尾矿。矿业废物产量大，处理处置困难，对环境造成严重破坏。本文针对煤矿和有色金属矿，从矿业废物的产生和特点，污染和危害，目前采用的处理方法以及研究状况与最新进展等方面，进行了简略介绍。 关键字：煤矸石，尾矿，矸石回填，综合利用。 前言 目前，矿业面临的环境问题是在废弃物的处理和资源化以及矿业废弃地的生态恢复与重建等问题上表现出来。矿山固体废物的主要来源是采矿后产生的废石和矿山选矿产生的尾矿。矿山废石的堆积和尾矿坝的构筑,不仅侵占大量土地和农田,而且大量的矿山废石、尾矿的排放,会严重破坏土地资源的自然生态环境,破坏自然景观,并且因其成分复杂,含有多种有害成分甚至放射性物质,严重污染水源和土壤,污染矿区和周围环境。因此,如何对矿山固体废物进行综合处理,既改善矿山生态环境, 又充分利用矿山固体废物中的有用成分,变废为宝,缓解矿产资源供需紧张矛盾,是人类社会面临的重要课题。 1 矿业固体废物的产生和特点 1.1 矿业固体废物的产生 矿业废物是“矿业固体废物”的简称，指开采和选洗矿石过程中产生的废石和尾矿。矿石开采过程中，需剥离围岩，排出废石，采得的矿石亦需经选洗，提高品位，排出尾矿。 我国是世界采矿大国，现有各类矿山企业约15.3 万个，其中国有矿山7650 个，集体企业6.9 万个，私营及个体企业5.8 万个，余为其他经济类型企业，开采矿产143 种。伴随各类矿产资源的开发利用，产出了大量的固体废弃物。这些固体废弃物的存量既是我国千百年矿业开发的历史积累，也是矿产资源利用不合理的结果，其主要的四种物质来源为：尾矿、废石、煤矸石和粉煤灰，尤以废石为多。我国矿山废弃物的累计数量也相当巨大，且逐年增多，一个省份的矿山尾矿和固废物总量可达几亿至几十亿吨。可以预见的是，随着矿石开采量的上升和品位的下降，每年矿山固废物的排放量还将不断增加。 各种金属和非金属矿石均与围岩共同构成。煤矸石约占煤炭产量的10％－15％，是我
矿山二次资源综合利用政策法规问题探讨范文
矿山二次资源综合利用政策法规问题探讨 张德明乔繁盛王荃 （中国矿业联合会矿山环境保护与治理工作委员会，北京，） 矿产资源是社会经济建设的物质基础，但矿产资源开发也会对环境带来负 面影响。矿产资源开发和生产过程中发生的可被再次利用的资源统称为矿山二次资源，它包括二次矿产资源（如各类尾矿、废石、废渣）、二次水和气资源（如矿坑水、工艺废水、废气）、二次土地资源（如压占、扰动和破坏的土地）、二次生态环境资源等。 矿山二次资源中最为重要的是矿山尾矿、废石等二次矿产资源。它们不仅 造成了资源浪费，并破坏、压占土地，污染生态环境，甚至引发各种地质灾害。因此，从根本上治理矿山环境的重要环节，是开展二次矿产资源的综合利用。本文以二次矿产资源为重点，探讨我国矿产资源及矿山二次资源综合利用的有关政策法规问题。 一、我国矿产资源与二次矿产资源利用现状 我国是资源大国，又是一个人均资源严重缺乏的国家。我国矿产资源丰富，且多为共伴生综合矿产。但我国矿产资源总回收率只有30%，共伴生资源综合 利用率不到20%。全国开展综合利用的国有矿山不足其总数的10%，大量有用 资源进入尾矿、废石中，使其成为可进一步综合利用的二次矿产资源。 截止2000 年底，全国共有各类矿山企业153 063 个。据不完全统计， 1949~2000 年底，全国各类矿山产出各类矿废石162.3 亿t，其中煤矸石35.6 亿t，铁矿废石94 亿t，有色金属矿废石25 亿t，金矿废石4.6 亿t，化工矿废石3 亿t。全国矿山累计堆存尾矿50 亿t，并以每年排放3 亿多t 的速度增长。其中铁矿尾矿26 亿t，有色金属矿尾矿21 亿t，金矿尾矿2.7 亿t，化工矿尾矿0.3 亿t。此外，全国堆存粉煤灰12 亿t。
矿山固体废物处理与利用
矿山固体废弃物处理与再利用 摘要:我国冶金工业快速发展,促使矿山的开发力度加大,随之产生大量矿山固体废弃物。通过浅析我国矿山固体废弃物的现状,以及矿山固体废弃物的危害,我们了解了矿山固体废弃物的处理与再利用所具有重要的意义,并提出了有效治理矿山废物和资源再利用的有效方法。 关键词:矿山;固体废弃物;处理;再利用 1,我国矿山固体废弃物的现状 我国是世界采矿大国,现有各类矿山企业约15.3万个,其中国有矿山7650个,集体企业6.9万个,私营及个体企业5.8万个,余为其他经济类型企业,开采矿产143种。伴随各类矿产资源的开发利用,产出了大量的固体废弃物。这些固体废弃物的存量既是我国千百年矿业开发的历史积累,也是矿产资源利用不合理的结果,其主要的四种物质来源为:尾矿、废石、煤矸石和粉煤灰,尤以废石为多。我国矿山废弃物的累计数量也相当巨大,且逐年增多,一个省份的矿山尾矿和固废物总量可达几亿至几十亿吨。可以预见的是,随着矿石开采量的上升和品位的下降,每年矿山固废物的排放量还将不断增加。矿产是人类生存的重要生产资料之一 ,目前我国已发现矿种171个。可分为能源矿产(如煤、石油、地热)、金属矿产(如铁、锰、铜)、非金属矿产(如金刚石、石灰岩、粘土)和水气矿产(如地下水、矿泉水、二氧化碳气)四大类，开发建立了8000多座矿山,累计尾矿量达5917亿吨,大量尾矿不仅占用了土地和造成了资源的浪费,而且也给人类生活环境带来了严重污
染和危害,恶化了环境。如何把这些沉睡多年、数量惊人的尾矿进行开发利用，真正实现“无尾、无废、无污染”的现代化生产，达到推进矿山环境的综合治理是落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的客观要求，也是我国及世界各国共同关心的重要课题 2，矿山固体废弃物的危害 1、固体废弃物直接造成环境污染。固体废弃物对地面环境的污染表现是多方面的：其一，原矿直接携带超标污染物质，如放射性元素及其他有害组分；其二，选矿过程中使用的化学药剂残存于固体废弃物并与其中某些组分反应，产生新的污染源；其三，在地表堆放条件下，固体废弃物发生氧化、水解和风化等表生变化，使原本无污染的组分转变为污染组分，如有色金属矿山普遍存在的某些重硫化物；其四，流经固体废弃物堆放场所的地表水，通过与固体废弃物相互作用，溶解某些有害组分并携带转移，造成大范围污染；其五，由于某些金属矿山固体废弃物颗粒极细，排出的固体废弃物干涸后经风力携带极易扬尘造成污染；其六，某些矿山固体废弃物直接排泄于湖泊、河流，污染水体，堵塞河道，引发大灾害。 2、固体废弃物矿破坏生态环境。据了解，这些固体废弃物包括废石废渣占用大量土地，由于大规模开采锰矿、金矿、钛砂矿、花岗岩、石灰岩、大理石，加快了水土流失，植物破坏，造成大量山塘、水库泥砂淤积，河床抬高，“青山头”变成“白山头”。 3、固体废弃物易安全隐患。固体废弃物堆放易产生流动、塌陷和滑坡，尤其是坝高超过l00米的大型尾矿库．一日发生事故，其造成的
(完整版)北京科技大学+钢铁冶金学(炼铁部分)知识点复习
炼铁知识点复习 第一章概论 1、试述3 种钢铁生产工艺的特点。 答：钢铁冶金的任务：把铁矿石炼成合格的钢。工艺流程：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁 →精炼（脱C、Si、P 等）→钢。 高炉炼铁工艺流程：对原料要求高，面临能源和环保等挑战，但产量高， 目前来说仍占有优势，在钢铁联合企业中发挥这重大作用。 直接还原和熔融还原炼铁工艺流程：适应性大，但生产规模小、产量低，而且 很 多技术问题还有待解决和完善。 2、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。 答：特点：①在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；②在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程，只能凭借仪器仪表简介观察；③维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。 三大过程：①还原过程：实现矿石中金属元素（主要是铁）和氧元素的化学分离；②造渣过程：实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离；③传热及渣铁反应过程：实现成分与温度均合格的液态铁水。 3、画出高炉本体图，并在其图上标明四大系统。 答：煤气系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。 4、归纳高炉炼铁对铁矿石的质量要求。 答：①高的含铁品位。矿石品位基本上决定了矿石的价格，即冶炼的经济性。 ②矿石中脉石的成分和分布合适。脉石中SiO2 和Al2O3 要少，CaO 多，MgO 含量合适。③有害元素的含量要少。S、P、As、Cu 对钢铁产品性能有害， K、Na、Zn、Pb、F 对炉衬和高炉顺行有害。④有益元素要适当。 Mn、Cr、Ni、V、Ti 等和稀土元素对提高钢产品性能有利。上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。⑤矿石的还原性要好。矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为还原性。褐铁矿大于赤铁矿大于磁铁矿，人 造富矿大于天然铁矿，疏松结构、微气孔多的矿石还原性好。⑥冶金性能优良。冷态、热态强度好，软化熔融温度高、区间窄。⑦粒度分布合适。太大，对还原不利；太小，对顺行不利。 5、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。 答：焦炭在高炉内的作用：（1）热源：在风口前燃烧，提供冶炼所需的热量；（2）还原剂：固体碳及其氧化产物CO 是氧化物的还原剂；（3）骨架作用： 焦炭作为软融带以下唯一的以固态存在的物料，是支撑高达数十米料柱的骨架，同时又是煤气得以自下而上畅通流动的透气通路；（4）铁水渗碳。 质量的要求：粒度适中、足够的强度、灰分少、硫含量少、挥发成分含量 合适、反应性弱（C+CO2=2CO）、固定C 高等。 6、试述高炉喷吹用煤粉的质量要求。 答：1、灰分含量低、固定碳量高；2、含硫量少；3、可磨性好；4、粒度细；5、爆炸性弱，以确保在制备及输送过程中的人身及设备安全；6、燃烧性和反 应性好。
二次资源利用论文
二次资源利用论文 姓名：田川 班级：矿加08-2班 学号：06082480
废橡胶循环再利用 矿加08-2班田川 06082480 摘要：本文主要简述了废橡胶的现状，对废橡胶的再生方法做了详细介绍，从而做好废旧橡胶（含废旧轮胎）的循环利用，落实科学发展观，促进我国环保事业发展，为建设资源节约型、环境友好型社会提供帮助。 关键词：废旧橡胶再生利用 1.废旧橡胶( 包括废旧轮胎)的现状 废橡胶是废弃聚合物一种，是宝贵的资源。随着我国工业的发展，特别是汽车工业的迅速发展，废旧橡胶（含废旧轮胎）的产生量与日俱增，随意丢弃、堆放废旧橡胶的现象在部分地区也比较突出，废旧橡胶的污染问题已不容忽视。越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”正在威胁着全人类的生存环境。据统计，全世界每年约有15亿条轮胎报废，仅美国每年就产生近三亿条的废旧轮胎，经过几十年的累积美国的废旧轮胎多达三十亿条。中国是世界上的轮胎生产大国，2000年轮胎产量超过1亿条，仅次于美国和日本，每年生成的废旧轮胎达4000万条。在北京、上海等大城市的市郊结合处都能见到绵延上千米、像小山一样的废旧轮胎堆积点。越积越多的废旧轮胎长期露天堆放，不仅占用了大量土地，而且经过日晒雨淋，极易滋生蚊虫、携带急性传染病—登革热的病菌，传染急病，此外还容易引起火灾。可见废旧轮胎是恶化自然环境、破坏植被生长、影响人类健康、危及地球生态环境的最有害垃圾之一，这种“黑色污染”造成的危害远远大于“白色污染”。因此，如何有效地利用这些资源，已经成为一个节省资源、保护环境的重大社会问题。 2.废旧橡胶的分类 废橡胶一般按橡胶制品的品种分类，其种类其所使用的主要橡胶品种有以下几种： ⑴轮胎类 ⑵胶管和胶带类 ⑶胶鞋类 ⑷工业杂品类 3. 废旧橡胶的循环再利用情况 （1）原形改制 通过捆绑、裁剪、冲切等方式，将废旧橡胶（主要是废旧轮胎）改造成有利用价值的物品。最常见的是用作码头和船舶的护舷、沉入海底充当人工鱼礁、公路缓冲带等。该方法消耗的废旧轮胎量不大，只能当作是一种辅助途径。
二次资源开发与利用
1.什么是二次资源？什么是自然资源？ 二次资源：是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状赋存的物质，且人类可采取工艺措施从这些物质中回收有用的成分和能源。自然资源：是物质与动力天然来源，可以分为不可再生资源与可再生资源。 2.二次资源开发应遵循的原则？ 1.技术应是可行的 2.二次资源开发的经济效益应是合理的 3.废物应尽可能在排放源就近利用，以节省废物在贮放、运输等过程的投资 4.二次资源开发出的产品应当符合国家相应产品的质量标准，因为具有与之相竞争的能力。 3.对固体废弃物进行二次资源开发的途径有哪些？ 1.提取各种金属 2.生产建筑材料（生产碎石，生产水泥，生产硅酸盐建筑制品，生产铸石和微晶玻璃，生产矿渣棉和轻质骨料） 3.生产农肥 4.回收能源 5.取代某种工业原料。总之，固体废物的资源化对于减少和消除固体废物的危害，保护环境，节约原材料和能源有重大意义。 摩擦与弹跳分选：是根据固体废物中各组分的摩擦系数和碰撞恢复系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时，产生不同的运动速度和弹跳轨迹而来实现彼此分离的一种新技术。 磁流体：是指某种能够在磁场或者磁场与电场联合作用下磁化，呈现似加重现象，对颗粒具有磁浮力作用的稳定分散液。 浮选：是固体废物资源化技术中的重要工艺方法，主要用于分选出不易被重力分选所分离的细小固体颗粒。 重力分选：是将物料给入活动或流动的介质中，密度的差异导致颗粒运动速度或运动轨迹不同，因为可分选出不同密度产物。 磁力分选：磁力分选分为两种类型，一种是电磁和永磁的磁力分离，该方法是在皮带机端头设置一个电磁或永磁的磁力滚筒，当物料经过磁力滚筒时，可将铁磁性物质分离。另一种是磁流体磁力分离。拣选：是利用物料之间的光性、磁性、电性、放射性等拣选特性的差异，实现分选的一种方法。 5.固体废物的预处理包括哪些工序? 预处理主要包括固体废物的破碎、筛分、粉磨、压缩等工序。 6.二次资源开发的基本方法分几种，各有哪些具体方法，其工作原理？ 基本方法：1.物理方法处理技术：重力分选（概念略），浮选（原理是利用矿物表面物理化学的特性，在一定条件下，加入各种浮选剂，并进行机械搅拌，使悬浮固体附在空气泡或浮选剂上，随着气泡一起浮到水面上，然后再加以回收），磁力分选（概念略），电场分选（是在高压电场中利用入选物料之间电性差异进行分选的方法），拣选（概念略）摩擦和弹跳分选（概念略）2.化学方法处理技术：煅烧（是天然化合物或人造化合物的热离解或晶型转变过程，此时化合物受热离解为一种组成更简单的化合物或发生晶型转变），焙烧（在适宜气氛条件下将物料加热到一定的温度，使矿物原料中的目的矿物发生物理和化学变化的工艺过程），烧结（是将粉末或粒状物质加热到低于主成分熔点的某一温度，使颗粒粘结成块或球团，提高致密度和机械强度的过程），溶剂浸出法（将固体物料加入液体溶剂内，让固体物料中的一种或几种有用金属溶解于液体溶剂中，以便下一步从溶液中提取有用金属。）热分解（是利用热能切断大分子量的有机物，使之转变为含碳量更少的低分子量物质的工艺过程），焚烧（是对固体废物进行有效控制的燃烧方法），辐射处理（用r射线和电子束辐射固体废物，以达到杀菌、消毒目的的一种无毒化处理方法）3.生物方法处理技术:沼气发酵（是有机物质在隔绝空气和保持一定的水分、温度、酸和碱度等条件下，微生物分解有机物的过程），堆肥（是将人畜粪便、垃圾、青草、农作物的秸秆等堆积起来，利用微生物的作用，将堆料中的有机物分解，产生高热，已达到杀灭寄生虫和病原菌的目的），细菌冶金（利用某些微生物的生物催化作用，使矿石或固体废弃物中的金属溶解出来，从而能够较为容易地从溶液中提取所需的金属） 7.用浸出、萃取、电积工艺处理铜的低品位矿、氧化矿的工艺过程是怎么样的，其中浸出的具体方法有多少种方法？各种浸出方法的概念？ 浸出分为：堆浸：将开采的矿石或破碎至一定粒度的矿石堆成堆，在堆得表面喷洒浸出剂，浸出剂渗过矿堆时将铜溶出，浸出液自流到集液池。地浸：生物浸出： 8.细菌在浸矿过程中主要有哪两种作用？ 一是直接作用，即细菌直接与矿石中的金属硫化矿发生作用，使硫化矿中的金属氧化而浸出。这一过程主要是靠细菌内特有的氧化酶能过催化或氧化黄铁矿，黄铜矿等金属硫化物，并使其晶格结构破裂，将有价金属浸出。二是间接作用，即细菌将溶液中的二价铁氧化成三价铁，将s氧化成硫酸后进一步与硫化矿发生化学反应，浸出铜，铁等有价金属，。 9.采取堆浸强化浸出的方式从金的低品位矿，氧化矿，尾矿中提金的具体措施有哪些？ ○1对于细粒或粘土含量高，渗透性差的矿石，采用制粒预处理技术，来提高矿堆得渗透性，加快浸出速度，提高浸出率。○2采用“分段分层筑堆，交叉喷淋，多级逆流浸出|”工艺，同时筑堆过程中向矿堆通入空气，铺设集液管道，提高矿堆得渗透性，提高浸出效果。○3针对不同的情况，采用滴淋和喷淋技术，均匀布液。○4堆浸过程中加入氧化剂，增浸剂，湿润剂等助浸剂，加速金的浸出。 10.从尾矿回收有价成分的方式有哪些？ 1.在现有选厂基础上扩建回收车间，将选厂产生的尾矿直接送到该车间，从尾矿中回收有价成分 2.在堆存多年的老尾矿场附近新建选厂，将老尾矿厂作为二次资源采出，送到选厂中处理，从而选出有价成分即精矿，即建立单独的尾矿再选厂 3.利用可移动的选矿机组，在尾矿库附近就地回收有价成分取得精矿 4.利用化学选矿方法，比如堆浸、槽浸、原地溶浸等技术从尾矿中将有用成分转入液相进行回收等。 11.我国采用尾矿作为建材开发研究主要集中在哪些方面？ 1.利用尾矿生产墙体材料 2.利用尾矿生产水泥 3.利用尾矿生产玻璃及玻璃质制品 4.利用尾矿生产建筑陶瓷制品 5.利用尾矿制作无机人造大理石 6.利用尾矿生产耐火材料 7.用作混凝土粗细骨料和建筑用砂 8.用于铺筑路基、基础垫层材料和路面沥青掺混料。 12.我国尾矿建材和制品主要分为哪几个类型？ 熔制型尾矿建材、烧结型尾矿建材、水合型尾矿建材、胶结型尾矿建材4个基本类型 13.熔制型尾矿建材、烧结型尾矿建材、水合型尾矿建材、胶结型尾矿建材的概念、工艺过程，各包括哪些建材？ 熔制型尾矿建材的工艺过程：1.配料2.混合料制备3.熔化4.澄清与均化5.冷却6.成型7.退火 烧结型尾矿建材的工艺过程：原料处理—配料—坯料制备—成型—干燥—焙烧—后处理 水合型尾矿建材的工艺过程：原料选择与处理—配料—搅拌—消化—成型—静停—蒸压—成品。胶结型尾矿建材工艺过程：配料、搅拌、成型、养护。 14.泡沫玻璃的生产方法有哪些？生产泡沫玻璃的烧结法？ 生产方法有：烧结法和熔体直接发泡法。烧结法是先将熔融的玻璃液，倒入水中，炸裂成粒，然后与发泡剂混合磨细，再在耐热模具中加热烧结和发泡，最后经退火形成制品。
北科大环境工程专业矿业固体废物资源化总结
矿业固体废物资源化 1.矿业固体废物分类及资源化方法 （1)矿业固体废物分类：尾矿（黑色金属、有色金属、稀贵金属、非金属矿尾 矿）；废石(黑色金属、有色金属、稀贵金属、非金属矿废石） （2）矿业固体废物资源化方法 2.尾矿的资源化 介绍国家863主题项目“典型尾 矿资源清洁高效利用技术及装备研 究与示范” （1）.尾矿生产建筑材料（尾矿的主要组 分是富含SiO2、Al2O3、CaCO3等资源的非金 属矿物） A.尾矿超高强结构材料（尾矿高效分级技术 微磨球效应和活性粉末效应控制技术）、 B.尾矿轻质节能墙体材料(加气混凝土生产技 术,尾矿轻质板材技术) C.高附加值尾矿熔浆 型材料(尾矿微晶玻璃,尾矿装饰板材,尾矿防火保温材料) D.尾矿高速铁路专用材料(低胶比桩体材料,低弹模支承材料) E.尾矿水泥(尾矿作烧制熟料的配料技术尾矿作混合材技术) F.尾矿砌块类材料(尾矿高性能砌块,尾矿透水砖) Eg. 1）磁铁石英岩型尾矿制备超高强混凝土结构材料 A.尾矿综合利用的两个瓶颈问题:产品附加值低、新排出的尾矿越来越细（不适合于建筑用砂混凝土细骨料） B.尾矿超高强混凝土结构材料的组成:尾矿70%、水泥熟料10～13%、矿渣13～16%、脱硫石膏4%，固废总量87% C.技术关键1形成粒级和活性的双重协同优化火山活性反应：nSiO2+mCa(OH)2+qH2O = nSiO2●mCaO● (m+q)H2O( C-S-H 凝胶) 水泥熟料活性最高粒径最大、矿渣微粒活性中等粒径中等、尾矿颗粒活性最低含有大量亚微米-纳米颗粒）技术关键2：控制亚微米-纳米级尾矿的活性粉末效应（微磨球效应使尾矿超细化、复杂流体多组分协同、温度的协同、时间的协同） D. “微磨球效应”使尾矿超细化过程能耗降低50%-70%。 E.实例：铁路轨枕、大跨度桥梁、地铁盾构管片、地基处理用管桩、超大尺寸结构复杂的人工鱼礁等高附加值产品 2）尾矿生产透水砖A.透水砖按胶结方式分类：烧结透水砖（陶瓷结合透水砖）、树脂结合透水砖、免烧无机胶结透水砖 B.关键技术难点：同时实现高透水率、高强度和高抗冻融性,技术路线的第一个核心是尾矿透水砖专用胶凝材料的研制(更强胶结性能和更好耐久性) a.采用梯级混磨的技术,并诱使硅的四配位同构化效应发生(这种由于硅氧四面体的聚合而促使三价或五价离子形成具有四个氧配位的四面体，并能同时使大量活泼的一价或二价离子稳定化的作用成为“硅的四配位同构化效应”，两个硅氧四面体共用的氧叫桥氧)。使尾矿及胶凝体系中的活泼离子进入硅铝网络体而被稳定化。b.大幅度降低胶凝材料中水泥熟料的含量，控制胶凝材料水化后游离Ca(OH)2接近于零。c.大幅度提高胶凝材料本身的强
二次资源利用全手工整理
第一章绪论 1、二次资源的定义：在社会的生产、流通 和消费过程中产生的不再具有原使用价值 并以各种形态存在，但可以通过某些综合利用、回收等途径，使其重新获得使用价值的各种废弃物的总称。二次资源的分类：按来源：生产性二次资源和生活性二次资源；按物质属性：有害物质和一般物质；化学成分：有机物和无机物。形态：固体二次资源和非固体二次资源。 2、固体二次资源按来源分为：矿业固体二 次资源、钢铁冶金固体二次资源、有色冶炼固体二次资源、化工固体二次资源、煤系固体二次资源、特殊固体二次资源。 非固体二次资源：二次水资源和二次气资源。第二章基本原理 1、焙烧：在适当气氛和在低于物料熔融温 度下，对物料加热而完成的某种化学反应过程。大多是后续冶炼或提取的主要工序。 焙烧基本原理：焙烧可分为氧化焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧和还原焙烧等，其共同特征有四个：1反应气体通过向围绕着固体反应物表面的气膜层扩散到固体的外表面，即外扩散。2反应气体进一步通过固体反应产物层的孔隙扩散到固体产物-固体反应物之 间的界面，即内扩散。3反应气体在固-固界面上的吸附并与固体反应物发生化学反应，以及气体反应物从反应界面上的解吸。4气体产物通过固体产物层的孔隙向外表排出。影响因素：孔隙率、比表面积、微孔的大小与分布均匀性等。 2、氯化焙烧：高温下采用氯化剂与二次资 源中某些组分发生作用生成氯化物，再利用各氯化物挥发温度的不同而将其分离的过程。对象有氧化物、碳化物、硫化物及金属或合金。缺点是对设备的腐蚀大；优点是流程简单、处理能力强。 MeO+Cl2=MeCl2+1/2O2 MeS+Cl2= MeCl2+1/2S2 3、超细粉碎技术是采用气流、液流或其他 机械力，在外力场的冲击、挤压、碰撞、剪切、摩擦等作用下，使大颗粒固体二次资源物料破碎成超细微粒的技术。 超细粉碎设备：喷射粉磨机、气流磨、搅拌磨、振动磨、胶体磨。 第三章固体二次资源 1、矿业固体二次资源主要是指废石和尾矿。主要的有自然元素矿物、含氧盐矿物、及类似化合物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、卤化物矿物等。 2、氧化物和氢氧化物矿物分类：简单氧化物、复杂氧化物和氢氧化物。 硫化物及其类似化合物矿物分为：简单硫化物、复硫化物和含硫盐。 3性质：(1)物理性质：光学性质、力学性质、磁学性质、电学性质和表面性质等，主要取决于矿物的化学成分和内部构造，但与生成环境也有一定关系。 (2)化学性质：矿物的可溶性和氧化性。 含铁尾矿中有价组分：赤铁矿、菱铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、褐铁矿等。 第四章钢铁冶金钢铁冶金固体二次资源的 利用 1、钢铁冶金钢铁冶金固体二次资源包括： 高炉渣、钢渣、铁合金渣、含铁尘泥、钢铁冶炼含锌粉尘等。 2、铁合金渣的利用途径：从渣中分选回收 有价金属、用作冶炼铁合金的原料、用作炼钢炼铁的原料、用作建筑材料和生产铸石等。 3、含铁尘泥包括：烧结原料在转运、烧结 过程中除尘器收集下来的粉尘称为烧结尘泥；在高炉煤气净化过程中，重力除尘器收集下来的粉尘称为瓦斯灰，文氏管洗涤产生的粉尘称为瓦斯泥；高炉出铁场收集的粉尘，称高炉出铁场粉尘；炼钢厂的含铁粉尘一般包括转炉污泥、转炉电除尘、转炉蒸发冷却器粉尘、转炉二次布袋除尘、铁水预处理尘、电炉布袋除尘、电炉机力风冷除尘、各种精炼炉粉尘以及烟道、沉降室收尘等；在钢坯压制过程中产生的铁鳞称轧钢铁皮，在轧钢废水循环利用中沉淀池回收的污泥称轧钢 二次污泥或水渣。 含铁尘泥的利用途径：1烧结球团法做炼铁原料，大循环利用路线；2炼钢粉尘作炼钢炼钢化渣剂，小循环利用路线；3直接还原处理；4湿法处理工艺 4、含铁尘泥的组成和性质：冶金尘泥含铁 较高，TFe30%~70%，另外部分粉尘还含有
钢铁行业工艺流程介绍
钢铁行业工艺流程介绍 选矿工艺流程及主要设备介绍 选矿是冶炼前的准备工作，从矿山开采下来矿石以后，首先需要将含铁、铜、铝、锰等金属元素高的矿石甄选出来，为下一步的冶炼活动做准备。选矿一般分为破碎、磨矿、选别三部分。其中，破碎又分为：粗破、中破和细破；选别依方式不同也可分为：磁选、重选、浮选等。本栏目将详细向大家讲述选矿的一些具体工艺常识，以及主要选矿设备的大致工作原理，主要控制要点等知识。
烧结工艺流程及主要设备介绍 为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。本专题将详细介绍烧结生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息，其次，我们将简要介绍球团法生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。 炼焦工艺流程及主要设备介绍 高炉生产前的准备除了准备铁矿石（烧结矿和球团矿）外，还需要准备好必需的燃料--焦炭。焦炭是高炉冶炼的主要燃料，焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。本专题将详细介绍焦炭生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。
高炉工艺流程及主要设备介绍 高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节之一。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。 电炉/转炉工艺流程及主要设备介绍 为了得到比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢，需要将高炉产出的铁水处理后，再次冶炼成钢。转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。
第1章固体二次资源利用的基本方法
第1章固体二次资源利用的基本方法
1 二次资源利用的基本方法及原理 1.1固体物料的物理化学性质 固体二次资源包括矿山尾矿、冶金渣尘、化工渣、粉煤灰等，其资源种类纷繁复杂，其物理化学性质各异。 1.1.1物理性质 1.1.1.1几何特征 固体二次资源物料的几何特征主要包括颗粒的大小、外形、表面形态（如表面粗糙度、孔隙度等）及比表面积等。颗粒的形状，将影响到它在介质中的沉降速度、界面化学行为、流变性质、滤渣的孔隙和滤饼的比阻等。单个颗粒的几何特征及颗粒群的粒度组成是固体二次资源利用过程中应充分考虑的关键性因素。 （1）颗粒的大小 固体二次资源通常是碎散物料群体，构成该群体的颗粒大小不一，形状各异，在技术上可引入“粒径”、“粒度”、“粒级”、“粒度组成”及“平均粒度”等概念来描述其粒度特性。 粒径和粒度是用来表示颗粒大小最常用的两个术语。粒径是以单颗粒为对象，表示颗粒的大小；而粒度则是以粒群为对象，表示所有颗粒
大小的总体概念。 在固体二次资源利用中，对粒群大小的描述，常用平均粒度的概念。粒群的平均粒度是表征颗粒体系的重要几何参数，两个平均粒度相同的粒群，完全可能具有差异很大的粒度组成。描述粒度特性最好的方法是查明粒群的粒度组成，它反映了粒群中各种颗粒大小及对应的数量关系。 （2）颗粒的形状 颗粒的轮廓边界或表面上各点的图像，称作颗粒的形状，颗粒的形状是颗粒的大小外又一个重要的几何特征。主要包括球形、针状、不规则体、多角状、枝状、纤维状、多孔状及浑圆状等，也可用形状系数和形状指数等定量方式进行描述。固体二次资源利用中各作业的性质、效率在很大程度上也取决于物料颗粒的形状。 （3）颗粒的比表面积 颗粒单位体积（或单位质量）物体的表面积，称为该物体的比表面积或比表面。 比表面积是衡量物质特性的重要参量，其大小与颗粒的粒径、形状、表面缺陷及孔结构密切相关；同时，比表面积大小对物质其他的许多物
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。 1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的） 一）炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe） 二）炼铁的方法 （1）直接还原法（非高炉炼铁法） （2）高炉炼铁法（主要方法） 三）高炉炼铁的原料及其作用 （1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。 冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。 （2）焦碳： 冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。 提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。 （3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）
使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。 （4）空气：为焦碳燃烧提供氧。 2、工艺流程 生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。 生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。
关于完善我国对二次资源循环利用的政策扶持、促进循环经济发展的
关于完善我国对二次资源循环利用的政策扶持、促进循环经 济发展的提案内容及办理复文 摘要：全国政协十一届四次会议3712号提案内容及办理复文_________________________________________________________________________ _ 全国政协十一届四次会议3712号提案内容 2012-02-24 案由：关于完善我国对二次资源循环利用的政策扶持、促进循环经济发展的提案 提案人：袁伟霞 审查意见：建议国务院交由主办单位国家发改委会同中国人民银行、中国银监会、财政部办理 主题词：经济发展 温总理在今年的政府工作报告中指出，2011年的工作要加强节能环保和生态建设，大力开展工业节能，推广节能技术，运用节能设备，提高能源利用效率；大力发展循环经济。节能环保减排和循环经济的发展需要企业的大力参与，提高其社会责任，更需要政府不断完善鼓励企业间、企业与社会间形成资源与能源利用的良好循环，需要政府在政策导向、财政支持和税收政策方面的一系列引导和支持。 一、现状 资源的综合利用和再生资源的循环利用，不仅可以变废为宝、节约资源，还可以通过减少污染物排放，促进环境保护，对于贯彻落实科学发展观、建设资源节约型和环境友好型社会意义重大。自20世纪90年代起，我国陆续出台了一系列鼓励和扶持再生资源综合利用的政策。包括对以《资源综合利用目录》中涉及的3大类16种产品为主要原料，生产符合国家产业政策规定的产品取得的收入，减按90%计入收入总额，享受所得税优惠政策；对生产销售再生水、以废旧轮胎为原料生产的胶粉、翻新轮胎、生产原料中掺兑废渣比例不低于30%的特定建材产品和污水处理劳务实施免征增值税优惠政策。 对以工业废气为原料生产销售的高纯度二氧化碳、以垃圾为燃料生产的电力或者热力、以煤炭开采过程中伴生的舍弃物油母页岩为原料生产的页岩油、以废旧沥青混凝土为原料生产的再生沥青混凝土、采用旋窑法工艺生产并且生产原料中掺兑废渣比例不低于30%的水泥（包括水泥熟料）实施增值税即征即退优惠政策等等。 二、存在问题及相关建议 目前的激励主要集中在所得税和增值税方面，方式相对单一。不可否认，国家出台的一系列再生资源综合利用扶持政策，充分发挥所得税和增值税的引导使用，但仅靠这两种方式还远远不够。因此建议： 1.尽快研究制定一整套鼓励企业开展资源再生利用的价格、投资、财政、信贷等其他优惠政策。如生物质能发电厂、钢铁企业燃气蒸汽联合循环发电装置产生的电力或蒸汽产品、烧结低温烟气余热利用产生的电力或蒸汽、高炉气煤气TRT产生的电力产品、干熄焦装置产
我国钢铁工业二次资源的综合利用
我国钢铁工业二次资源的综合利用 摘要要实现钢铁工业的清洁生产和可持续发展，有效降低冶金企业的环境污染，实现清洁生产，促进钢铁生产的可持续发展，必须对冶金生产过程产生的二次资源和能源进行全量和高附加值的利用，进行冶金“三废”处置和净化新技术新工艺的研究,节能降耗,使之更好地与环境相协调。此外，还应积极进行与环境协调性好的冶金新工艺新流程的开发。 关键词钢铁冶金清洁生产资源综合利用 CLEAN PRODUCTION IN IRON AND STEEL INDUSTRY IN CHINA AND COMPREHENSIVE UTILIZATION OF METALLURGICAL SECONDARY RESOURCES ABSTRACT In order to realize the clea n product ion and the susta in able developme nt of iron and steel in dustry, the sec on dary material and en ergy resources resulted from metallurgical processeshave to be utilized totally and with great added value. The study of the new tech no logy of waste disposal and purificati on for en ergy sav ing as well as decreasing consumption has to be done. In addition, the research should be carried out for the new process and method in metallurgical production which is en vir onment frie ndly. KEY WORDS iron and steel in dustry, clea n product ion, comprehe nsive utilizati on for metallurgical sec on dary resources. 1. 前言 钢铁工业生产的主要特点是工序多、流程长、设备规模大、资源密集、能源消耗大、环境污染严重。钢铁工业作为国家的基础产业，对我国经济建设的发展 具有巨大的作用。虽然目前我国的年钢产量超过了1亿t,并且近10年来企业在 环境保护和二次资源综合利用以及节能降耗工作等方面取得了较大进步，但是， 我国钢铁工业的总体装备水平与国外先进水平相比还有相当的差距，其生产工艺技术还较落后，尤其是环境配套设施建设的总体水平还比较差，某些中小企业甚 至连基本的除尘设备和水处理设备都没有很好地配置。因此，我国钢铁企业的环 境污染从总体上说是比较严重的。 要提高我国钢铁产品的国际竞争力，充分挖潜节能降耗，显著提高冶金二次资源的再利用率，实现钢铁工业的可持续发展，显著降低钢铁企业排除的环境污染物的水平，实现清洁生产，笔者认为从技术的角度来说应做好以下两个方面的工作。 2. 钢铁工业现有流程的清洁生产 在可预见的将来（如到2010年）,钢铁产品主要依靠铁矿石、煤为主要原料的高炉一转炉一连铸一热轧流程和主要依靠废钢为原料的电炉一连铸一热轧流程生产⑴。针对钢铁工业的现有流程，要实现清洁生产而且使产品又具有竞争力，钢铁企业必须大幅度地降低原材料消耗，节省能源，减少生产中环境污染物的排放量,最大限度地
矿山尾矿等二次资源的综合利用与问题探讨
第24卷第2期(总第94期) 2005年6月湿法冶金 Hydrometallurgy of China Vol.24No.2(Sum.94) J une 2005 矿山尾矿等二次资源的综合利用与问题探讨 唐宝彬,张丽霞 (核工业北京化工冶金研究院,北京 101149) 摘要:简述了我国金属矿山尾矿等二次资源综合利用所取得的成果与经验,尾矿库及废石堆的处置与综合利用现状等,同时探讨了影响尾矿等二次资源综合利用的主要问题和出路。关键词:尾矿;二次资源;综合利用;问题;探讨 中图分类号:X75 文献标识码:A 文章编号:100922617(2005)022******* 收稿日期:2004211202 作者简介:唐宝彬(1964-),男,山东牟平人,大学本科,高级工程师,主要研究方向为湿法冶金工艺研究。 矿产资源的开发在国家经济建设中起着重要的作用,但也给环境带来了严重的负面影响,如矿山尾矿、废石(包括煤矸石)等固体废弃物大量挤占土地、污染与破坏生态环境、引发各种地质灾害等[1] 。因此,加强利用与治理矿山固体废弃物是保护和充分利用资源、从根本上治理矿山环境的最有效途径。 矿山固体废弃物包括采矿产出的各种废石、煤矸石,选矿和水冶产出的各类尾矿、废渣,以及粉煤灰等。据不完全统计,截止到2000年底,全国各类矿山共产出各类废石162.3亿t ,其中煤矸石35.6亿t ,各种尾矿约50亿t 。尾矿中,铁矿尾矿26亿t ,有色金属矿尾矿21亿t ,金矿尾矿3亿t [2]。 我国自然矿产资源中80%为共伴生矿,但综合利用率不到20%,矿产资源总回收率只有30%,大量有用资源被废弃在各种固体废弃物,尤其是尾矿中。随着经济与技术的发展,这些固体废弃物的综合治理与应用将会越来越受到重视。 1 从尾矿或表外矿石中回收有价金属[223] 1.1 铁矿尾矿的综合回收 我国铁矿尾矿中一般仍含铁8%～12%,如按全国现有铁矿尾矿26亿t 估算,铁资源量仍有2.08～3.12亿t 。如果能回收50%,则可获得1～1.5亿t 铁,其价值相当可观。 尾矿中除铁外,还含有Cu ,Co ,V ,Ti ,Ni ,Pb ,Zn ,S ,P 及稀有稀土元素。如包头白云鄂博铁矿中含有大量稀土、铌、钛、钍、钾、F 等,均有回收价值。大冶铁矿已堆存尾矿9000多万t ,已查明尾矿中含34种元素,其中包括铁239万t ,铜2万t ,金3267kg ,银2934kg ,此外钴、镍、硒、硫也达综合回收指标,如加以回收,直接经济效益可达1.8亿元。 近年来,我国黑色冶金矿山企业,大都通过增加再选设备,从尾矿中再回收铁精矿,均取得了较好的经济、社会和环境效益(见表1)。 表1 我国几个黑色金属冶炼公司综合利用尾矿情况[2] 企业 尾矿处理量/(万t ?a -1) 尾矿铁品位/% 铁精矿量/(万t ?a -1) 利润/(万元?a -1) 首钢矿冶公司6709.3525.04717.0鞍钢弓长岭矿山公司3009.9511.052589.0本钢歪头山矿选厂2287.62 3.92302.8马钢南山铁矿选厂 150 8～11 6.2 161.2 此外,攀枝花钢铁公司从尾矿中回收钛、钒, 包钢白云鄂博铁矿从尾矿中回收稀土等,也都取得了一定成效。 1.2 有色金属矿尾矿的综合回收 我国的有色金属矿绝大多数为共伴生型,尾矿中有价金属和有用矿物极其丰富。如大冶有色
钢铁冶金学 炼铁部分习题
1、冶金的方法及其特点是什么 提取冶金工艺方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金、卤化冶金、羰基冶金等。 (1) 火法冶金：在高温下利用各种冶金炉从矿石或其它原料中进行金属提取的冶金工艺过程。操作单元包括：干燥、煅烧、焙烧(烧结)、熔炼、精炼。 (2) 湿法冶金：在水溶液中对矿石和精矿中的金属进行提取和回收的冶金过程。操作单元包括：浸取(出)、富 (3) 电冶金：利用电能提取金属的冶金过程，包括电热冶金和电化学冶金。 电热冶金：利用电能转变为热能进行金属冶炼，实质上属火法冶金。 电化学冶金：利用电化学反应使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。如： ①水溶液电解：如Cu、Pb、Zn等。可列入湿法冶金。 ②熔盐电解：如Al、Mg、Ca、Na等。可列入火法冶金。 钢铁冶金：火法、电热冶金 有色冶金：火法、湿法、电化学冶金。通常为“火法＋湿法”联合。集(净化和浓缩)、提取(金属或金属化合物)等 2、钢与生铁有何区别 都是以铁为基底元素，并含少量C、Si、Mn、P、S——铁碳合金。 (1) 生铁：硬而脆，不能锻造。 用途：①炼钢生铁； ②铸造生铁，占10%。用于铸造零、部件，如电机外壳、机架等。 (2) 钢：有较好的综合机械性能，如机械强度高、韧性好、可加工成钢材和制品；能铸造、锻造和焊接；还可加工成不同性能的特殊钢种。 3、钢铁冶炼的任务及基本冶炼工艺是什么 把铁矿石冶炼成合格的钢：
铁矿石：铁氧化物，脉石杂质。 炼铁：去除铁矿石中的氧及大部分杂质，形成铁水和炉渣并使其分离。 炼钢：把铁水进一步去除杂质，进行氧化精炼。 铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁铁→精炼（脱C、Si、P等）→钢 4、试述3种钢铁生产工艺及其特点。 传统流程：间接炼钢法：高炉炼铁+ 转炉炼钢。 优点：工艺成熟，生产率高，成本低 缺点：流程工序多，反复氧化还原，环保差 短流程：直接炼钢法：直接还原炉+ 电炉，将铁矿石一步炼成钢。 优点：避免反复氧化还原 缺点：铁回收率低，要求高品位矿，能耗高，技术尚存在一定问题。 新流程：熔融还原法：熔融还原炉+ 转炉(将铁矿石一步炼成钢)。 优点：工艺简单，投资少、成本低，资源要求不高，环境友善。 缺点：能耗高，技术尚存在大量问题，仅Corex投入工业应用。 5、一个现代化的钢铁联合企业有哪些主要工序和辅助工序用框图画出钢铁联合企业的生产工艺流程。 目前，钢铁联合企业的主要生产流程还是传统流程： 采矿——选矿——高炉炼铁——转炉炼钢——炉外精炼——连续铸钢——轧钢——成品钢材 6、我国铁矿石资源有什么特点高炉炼铁常用铁矿石有哪几种各有什么特点 我国铁矿石资源特点：分布“广”、品位“贫”、成分“杂”。 分布广；贫矿多；多元素共生的复合矿多，难选难采的矿石多。 天富矿石：可直接冶炼的矿石，含铁量为其理论含铁量70%以上的矿石。如：