钢渣的讲义综合利用
冶金废渣的综合利用
有色冶金废渣的综合利用概述：冶金污染是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物。
主要指炼铁炉中产生的高炉渣、钢渣；有色金属冶炼产生的各种有色金属渣，如铜渣、铅渣、锌渣、镍渣等。
钢铁生产工艺过程复杂，在每一工序都会产生粉尘、废气等过程废物排放。
如钢铁冶金过程必然要产生炉渣，燃料燃烧、铁矿石被碳还原、铁水脱碳时要产生气体产物。
半个世纪以来公铁企业的生产、技术和环境问题对策经历了公害治理；节能减排；清洁生产、绿色制造；工业生态链、循环经济。
长期以来，人们一直认为钢铁厂是资源消耗量大、能源消耗量大、排放量大、废弃物多及污染大的企业。
本课程设计主要介绍各种有色冶金工艺过程中的废渣及废渣的处理利用。
一高炉渣高炉渣的产量随冶炼技术及矿石的品位不同而变化。
高炉渣属于硅酸盐材料。
它化学性质稳定，并具有抗磨、吸水等特点，可供广泛应有，国内对高炉渣的应用都很重视，为了适应不同的用途，高炉渣可分别被加工成水渣、矿渣碎石和膨胀矿渣等几类主要产品。
1.1水渣水渣就是将熔融状态的高炉渣用水或水与空气的混合物给予水淬；使其成为砂粒状的玻璃质物质。
这也是我国处理高炉渣的主要方法。
具体水淬方式很多，常用的有过滤池法水淬工艺和搅拌槽泵送法水淬工艺等。
1.2矿渣碎石矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较致密的矿渣后，再经过破碎、筛分等工序所得到的一种碎石材料。
为此常用热泼法。
近年来，德、法、英、美等国多采用薄层多层热泼法。
该法具有操作容易、渣密度高等优点。
1.3膨胀矿渣膨胀矿渣是用水急冷高炉渣而形成的多孔轻质矿渣。
为此可用喷射法、喷雾器堑沟法、流槽法等生产。
较新的工艺是加拿大矿渣有限公司发明的用流筒法生产膨胀矿渣珠，简称“膨珠”。
二钢渣钢渣是炼钢过程中排出的固体废物，包括转炉渣、电炉渣等。
炼钢过程中的排渣工艺，不仅影响到炼钢技术的发展，也与钢渣的综合利用密切相关。
目前，炼钢过程的排渣处理工艺大体可分为如下四种：冷弃法、热泼碎石工艺、钢渣水淬工艺、风淬法。
钢渣处理和综合利用PPT课件
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优点是(1)用水强制快速冷却,处理时间短,生 产能力大; (2)处理过程粉尘少; (3)钢渣粒度小,可 减少破碎、筛分的工作量,便于金属料回收; ( 4)钢 渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有 利于综合利用。
缺点是(1)厂房要求大,设备投资比热泼法高; (2)蒸汽量较多,对厂房和设备寿命有一定影响; (3) 操作工艺比较复杂; (4)对钢渣的流动性有一定要 求,粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。
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钢渣中含有丰富的资源, 灼热的钢渣有丰 富的热能, 并含有10% 左右的废钢, 以及大量的 有益的化学元素, 充分利用渣中的有用成分, 以 提高钢渣的回收效益。我国主要将钢渣用于地 基回填、道路铺筑、水泥原料、净水剂和钢渣 肥料等。
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钢渣处理的目的是使钢渣尽快粉化,使 废金属料与渣分离,降低钢渣中的游离氧化 钙( f-CaO) ,以便尽可能多地回收钢渣中的金 属料,提高尾渣的综合利用率。
缺点是对钢渣的流动性有很大要求,由于 钢渣碱度大,粘度高,一般能够风淬处理的钢渣 不超过总钢渣的50%,其它钢渣要使用别的方法 处理。
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2. 6 闷罐法
闷罐法是把转炉出来的钢渣倒在渣坑中,待钢 渣温度冷却到600℃左右时装入闷罐中,通过控制 向闷罐中喷洒的水量和喷水时间使钢渣在闷罐内 高温淬化、冷却。罐内水和钢渣产生复杂的温差 冲击效应、物理化学反应,使钢渣淬裂。目前国内 使用此方法的钢厂比较多。
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2. 2 热泼法
热熔钢渣倒入渣罐后，用车辆运到钢渣热 泼车间，利用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在 渣床上（或渣坑内），喷淋适量的水，使高温 炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后用装载机、电 铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。需要 加工利用的，则运至钢渣处理间进行粉碎、筛 分、磁选等工艺处理。
钢渣等废渣综合利用
图1 大量堆积的钢渣
1、钢渣物化性质与工作性能
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❖1.2 钢渣化学性质
钢渣的化学成分主要由以下几个方面组成：金 属炉料被氧化后形成的氧化物和硫化物；侵蚀炉衬 和补炉材料；金属炉料带入的杂质；为调整钢渣性 质所加入的造渣材料。其矿物组成包括橄榄石、硅 酸二钙、硅酸三钙以及少量游离CaO、MgO等。受 其形成过程影响，钢渣成分波动较大。钢渣的矿物 组成决定了钢渣具有一定的胶凝性，主要源于其中 一些活性胶凝矿物的水化。
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3、钢渣利用中存在的问题
❖3.1 体积安定性
❖3.2 早期强度低
3、钢渣利用中存在的问题
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❖3.1 体积安定性 1）游离氧化钙 由于炼钢过程中加入了大量石灰石作造渣剂， 钢渣中存在大量未反应的石灰石和二次游离石灰， 因此钢渣含有的f-CaO含量较高，因为钢渣的生 成温度为1560℃以上，钢渣中的f-CaO形成死烧 结构，水化消解的速度非常缓慢，若钢渣作混凝 土掺和料，可能引起混凝土后期膨胀破坏。
2、钢渣的利用现状
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❖ 2）用于土壤改良
钢渣的粒度小，并含有很多小于100μm的极细 微粒，因此钢渣可以作为农业上理想的土壤改良 剂。钢渣中的CaO能在很长的时期内可以缓慢中 和改良土壤，对有些农作物特别有利。对于高碱 度的钢渣，其CaO含量较高，可用于酸性土壤的 改良。我国将钢渣运用于改良土壤从上世纪50年 代末就开始了。
钢渣产生量/万吨 2114 2552 3113 3961 4981 5863 6849 7944 9056 9920
钢渣产生量增长率/％ — 21 22 27 26 18 17 16 14 11
冶金废渣及其综合利用6--钢渣废弃物资源化-PPT课件
CaO 碱度 SiO P O 2 2 5
水淬粒状钢渣 按钢渣的形态 块状钢渣 粉状钢渣
二、钢渣的组成
不同的原料、不同的炼钢方法、不同的生产阶段、不同的钢种生产以 及不同的炉次等，所排出的钢种的组成与产生量是不同的。 （1）转炉钢渣 转炉钢渣是钢渣的主要部分，在我国，约占钢渣总量的65%。目前， 生产1吨转炉钢约产生130～240kg钢渣。表6-5所示为我国几个大型钢铁企 业转炉钢渣的化学成分。
CaO M中性矿渣（Mo=0.99～1.08），高碱性及酸性高 炉渣数量较少。
二、高炉矿渣的化学组成 高炉渣含有 15 种以上化学成分，但主要是 CaO、MgO、Al2O3、 SiO2四种，它们约占高炉渣总重量的95%。
1900kg/m3以上，其抗压强度、稳定性、耐磨性、抗冻性、抗冲击能 力（韧性）均符合工程要求，可以代替碎石用于各种建筑工程中。 重矿渣系缓慢冷却形成的结晶相，绝大多数矿物不具备活性 ，但是重矿渣中的多晶型硅酸二钙，硫化物和石灰，会出现晶型变 化和发生化学反应。当其含量较高时，会导致矿渣结构破坏，这种 现象称为重矿渣分解。
石灰分解：若重矿渣中夹有石灰颗粒，遇水消解，也能 产生膨胀，导致重矿渣碎裂。
CaO H O Ca ( OH ) 2 2V
因此，作混凝土骨料使用时，必须认真分析检验重矿渣分解的可能性。
6.1.2高炉渣的资源化途径
高炉渣80%冲成水淬矿渣，大部分用作水泥混合材料和无 熟料水泥的原料，少部分用来生产矿渣砖、瓦等。其余用作道 路路渣、铁路道渣及混凝土骨料，少量用于生产矿渣棉、膨胀 矿渣珠等。 一、水渣
6.2钢渣的资源化
钢渣是炼钢过程排出的废渣。钢渣是炼钢过程中的必然副产物，其 排出量约为粗钢产量的15%～20%。
钢渣综合利用的方法
钢渣的综合利用钢渣是在转炉、电炉或精炼炉熔炼过程中产生的由炉料杂质、造渣材料等熔化形成的以氧化物为主、有时还含有少量氟化物、硫化物及渣钢渣粒的冶炼废物，发生量约占钢铁企业固废总量的25%。
近年来，我国钢铁业发展迅猛，粗钢产量年均增长22.4%，2010年1～9月已达4.75亿t计，由此产生近1亿t的钢渣。
钢渣中富含Ca、Si、Fe、Mg、A1等有价元素，蕴含大量热能，是一种宝贵的次生资源，而有效处理和利用钢渣，不仅有利于节能降耗和温室气体减排，还是钢铁企业实现可持续发展和循环经济的必由之路。
1钢渣的种类与来源冶金企业生产工艺的各异导致渣的种类也不尽相同，特别是化学成分和物理性能存在巨大差异。
鞍钢长流程生产工艺所产生的渣，大体上分为脱硫渣、转炉炼钢渣、连铸渣和精炼渣等：①脱硫渣。
转炉炼钢前进行铁水预处理，在脱硫站脱硫扒渣，炉渣碱度较高。
一般，因脱硫渣的硫过高而须脱硫处理，否则，其冶金用途不大。
②转炉钢渣。
鞍钢日产5000t左右的转炉钢渣，占钢厂渣总量的60%以上，是一种利用范围较广和使用价值最高的钢渣。
③连铸渣。
鞍钢采用全流程的连铸生产工艺，连铸过程中的保护渣成分在使用前后变化不大，理论上可循环使用。
但现实中因连铸保护渣随二冷水流走并与其它杂质混杂，且含较多难以回收的氟，故大部分堆放在渣场，目前利用率偏低，其应用问题还有待于进一步研究。
④精炼渣。
鞍钢采用炉外精炼等措施冶炼高纯净度的钢水，精炼过程产生大量副渣，其除含高碱度的碱性氧化物外，还有非常高的三氧化二铝和非常低的金属铁量，适合制造水泥和耐火材料。
同时，国外已开展对精炼渣深人利用的研究，如日本己对LF炉的顶渣利用课题立项，开展了热渣循环利用的研究。
2钢渣的基本物性2.1钢渣的物理性质钢渣呈黑色，外观像结块的水泥熟料，其中夹带部分铁粒，硬度大，密度为1700~2000kg/m3。
钢渣组成来源于铁水与废钢中所含铝硅锰等元素氧化后形成的氧化物；金属料带入的泥砂；加入的造渣剂，如石灰、萤石等；作氧化剂或冷却剂使用的铁矿石、烧结矿、氧化铁皮等；被侵蚀的炉衬材料和炉材料；脱氧用合金的脱氧产物和熔渣的脱硫产物等。
钢渣综合利用技术介绍课件
热处理：利用热处理技术，改善钢渣的物理 性能，提高其利用价值
资源化利用：将钢渣作为原料，生产建筑 材料、环保材料等，实现资源化利用
钢渣综合利用技 术应用
钢渣在混凝土中的应用
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钢渣作为骨料： 钢渣具有较高的 强度和耐磨性， 可作为混凝土的 骨料使用。
高炉渣等。
3
转炉渣：主要来 源于转炉炼钢过 程中，含有较高 的铁、硅、锰等
元素。
4
电炉渣：主要来 源于电炉炼钢过 程中，含有较高 的铁、硅、锰等
元素。
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高炉渣：主要来 源于高炉炼铁过 程中，含有较高 的铁、硅、锰等
元素。
钢渣综合利用的意义
减少环境污染：钢渣综合利用可
A
以减少钢渣对环境的污染，降低
环境风险。
制定市场推广策略：针对不同地区、不同行业的市场 需求，制定有针对性的市场推广策略。
加强技术交流与培训：定期举办技术交流会、研讨会 等活动，加强技术交流与培训，提高技术水平。
建立示范项目：选择合适的项目作为示范，展示钢渣综 合利用技术的优势和可行性，吸引更多合作伙伴和客户。
谢谢
钢渣综合利用技术 介绍课件
演讲人
目录
01. 钢渣综合利用技术概述 02. 钢渣综合利用技术应用 03. 钢渣综合利用技术的发展趋
势
04. 钢渣综合利用技术的挑战与 建议
钢渣综合利用技 术概述
钢渣的定义和分类
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钢渣的定义：炼 钢过程中产生的 废渣，主要成分 为氧化铁、氧化 钙、氧化镁等。
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钢渣的分类：根 据钢渣的性质和 用途，可以分为 转炉渣、电炉渣、
钢渣处理环境污染 问题，需要解决
钢渣综合利用技术
钢渣综合利用途径
利用二 ： 磁选回收废钢
钢渣中单质Fe的含量为10%左右。将钢渣破碎后磨细，可以回收钢渣中的铁
钢渣综合利用途径
利用三：钢渣微粉化
当钢渣粉细度45μ筛余<2%且比表面积大于360m2/kg时有助于金属资源全面回收 微粉特性：耐磨、水化热量小、耐盐碱腐蚀，价格低廉 用途：与普硅水泥相似 工艺技术： 卧式棍磨或球磨工艺及设备
钢渣综合利用技术
学习内容
知识目标
• 了解钢渣特性 • 掌握钢渣的处理方式 • 掌握钢渣综合利用方法
能力目标
• 能根据企业情况选用合适的钢渣处理和 利用方法
钢渣性能
低碱性钢渣：气孔多 呈黑色光泽
高碱性钢渣：灰黑色 结构较密实 外观形状
矿物相
主要是C3S和C2S，其次为RO 相,即MgO、FeO、MnO、fCaO等组成的完全固融体
用途： • 工业地坪耐磨剂 • 船厂、结构厂磨料
钢渣综合利用途径
利用六：作为水泥原料
经过加工后的尾渣规格料，可直接被水泥作为生料原料利用 用途：
• 是水泥原料的铁质校正料 工艺技术：
• 配比、参合技术
小结
钢渣处理方式： 浅盘泼水冷法、热泼法、热闷法、水淬法、滚筒法和粒化法等
综合利用途径： 返回钢铁生产循环利用、回收金属、钢渣微粉化、钢渣制品化、钢 渣型砂化、直接作水泥原料等方法
工艺流程
钢渣综合利用途径
利用四：钢渣制品化
新型建材产品，国家提倡和鼓励 工艺技术:采用配料、搅拌、混合、成型、养护、烧制等工艺
钢渣综合利用途径
钢渣的综合利用
钢渣的综合利用钢渣是冶金生产过程中一个很重要和含量占主要的产物。
在以前的钢铁生产中都将其作为废物而直接遗弃。
虽然其为钢铁生产中的废弃物，但因其含有许多有用矿物和许多微量元素以及其特别的物理机械性能，因此其用途也较广泛。
类似以前生产的直接丢弃将造成资源的严重浪费。
研究钢渣的综合利用意义重大。
不仅保护环境，合理利用资源，还能节约成本。
钢渣的概述钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。
主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。
有的地区因矿石含钛和钒，钢渣中也稍含有这些成分。
钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同，有较大的差异。
钢渣为熟料，是重熔相，熔化温度低。
重新熔化时，液相形成早，流动性好。
钢渣作为二次资源综合利用有两个主要途径，一个是作为冶炼溶剂在本厂循环利用，不但可以代替石灰石，且可以从中回收大量的金属铁和其他有用元素；另一个是作为制造筑路材料、建筑材料或农业肥料的原材料钢渣在温度 1500～1700℃下形成，高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状，一般为深灰、深褐色。
有时因所含游离钙、镁氧化物与水或湿气反应转化为氢氧化物，致使渣块体积膨胀而碎裂；有时因所含大量硅酸二钙在冷却过程中(约为675℃时)由β型转变为γ型而碎裂。
如以适量水处理液体钢渣，能淬冷成粒。
钢渣来源(1)钢铁料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物；(2) 冶炼过程中加入的造渣材料；(3) 冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐火材料；(4)固体料带入的泥沙。
排渣目的(1)去除钢中的有害元素P、S；(2)炼钢熔渣覆盖在钢液表面，保护钢液不过度氧化、不吸收有害气体、保温、减少有益元素烧损；(3)吸收上浮的夹杂物及反应产物；(4)保证碳氧反应顺利进行；(5)可以减少炉衬蚀损。
基于上文所述钢渣所拥有的物化性质及其形成与来源，国内外有很多对钢渣综合利用或处理的方法。