河钢宣钢二钢轧厂精炼作业区 河北张家口 075100
摘要：随着可持续发展的观念深入人心，在钢铁生产中产生的钢渣可以有一定的回收价值。本文介绍了钢铁冶炼过程中产生的废弃钢渣循环再利用，在最新的工业技术中可以变废为宝，实现节约能源、保护环境，实现经济效益与社会效益、环境效益的统一。
关键词：钢铁冶炼；废弃钢渣；循环利用；
1废弃钢渣的产生现状
在制约钢铁工业发展的诸多环境资源因素中，固体废弃物的无害化处理、资源化利用，对改善环境和缓解资源紧张具有非常重要的战略意义。同时在当前钢铁企业普遍面临亏损或微利的经营压力下，依托钢铁企业自身拥有的资源与技术优势，适度发展相关产业，充分挖掘内部经济效益成为钢铁企业的不二选择。在钢铁生产过程产生的诸多种类和巨量的固体废弃物中，钢渣作为一种高温冶金排放物及次生资源，具有高温、量大、种类多、成份复杂、流动性差别大、性能不稳定等特点，因而钢渣处理技术工艺与过程环境污染控制一直是业内的一道难题，也是钢铁行业实现可持续发展亟待解决的一个重要命题。包括重点骨干钢铁企业围绕钢渣的资源化利用，在技术研发和经营管理层面进行了诸多努力。但由于各企业情况不同，钢渣综合利用产业化发展差异非常明显。钢渣利用率低的主要原因是钢渣化学成分及矿物组成波动大、水化慢、早强低、稳定性低、易磨性差且原料的预处理较困难，钢渣用于生产建材、制品或作为道路材料使用时，会造成开裂破坏。如何利用其与水泥熟料成分相近，进一步替代水泥熟料，节约资源，减少CO2排放是业界的研发热点。而解决钢渣坚硬难磨、含水率高、活性低、易膨胀等问题是关键难点。综合利用率进一步提高的关键在于从难以利用原因取得突破。通过标准体系的建设和完善，建立掺加量大、利用率高，技术装备水平先进，市场机制完善的钢渣综合利用产业链，引导钢渣综合利用产业向规模化和集约化发展，形成多途径、大规模、高附加值钢渣综合利用产业格局。
2废弃钢渣的新型应用
2.1渣在土木建筑材料领域中的应用
2.1.1高炉渣作为水泥材料的利用
高炉水渣有潜在的水硬性，粉碎成细粉后混入到硅酸水泥中就成为炉渣水泥，被广泛使用，除用于本国外还出口到亚洲各国。
2.1.2以高炉渣为主要原料的高功能石棉的开发
与建筑材料企业共同成立了人造岩纤维公司，用电炉改质一急冷高炉渣工艺生产石棉，有两种产品：一种是用作保温、绝热和吸音材料的板状产品；另一种是喷敷耐火层的建材原料用粒状棉。这两种产品主要用于能发挥石棉优势的高耐火性、耐热性和耐水性领域。经过熔渣物性控制和工艺改进，在不改变绝热特性的情况下，生产出仅为过去材料重量30％-50％的轻型材料。
2.1.3水渣作土木建筑材料利用
以前水渣的主要用途是生产水泥，如适当控制（CaO+MgO+Al2O3（SiO2）和水冷条件，则可生产出软质轻型材料。该公司千叶厂设置了可适度控制熔渣温度的炉外水碎设备，通过水量技术的最佳化，开始生产适合于混凝土细骨料强度和粒度分布的硬质水渣。尽管水岛厂的炉外水碎设备布置较难，但该厂则一直在探索轻量度软质水碎渣的土木利用技术。
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2.1.4铁水预处理渣固化生产技术的开发及在港湾土木建筑中的应用
为了解决铁水预处理渣中不可避免地存在未渣化的CaO问题，开发出以普杳兰反应为基本原理，将铁水预处理渣中的CaO（C）和高炉渣微粉中的SiO2（S）用H2O（H）结合的渣固化生产技术。用此技术试生产的护堤砖块已用在钢铁厂的护堤上，形成了稳定的C-S-H结合组织，没有出现固体化后的膨胀和崩裂；由抑制Ca2+从固体中溶出的效果看，也未发现设置海域pH值上升的现象。
2.2废弃钢渣在化工方面的应用
废弃钢渣在化工方面的应用相当广泛，这里只以与人们息息相关的生活方面应用为例进行说明。废弃钢渣可以用来处理废气中的二氧化硫。我国是一个煤炭消费大国，不管农民生活好使工业生产都要使用大量的煤炭。煤炭燃烧释放出大量的二氧化硫，处理废气中的二氧化硫至关重要。废气钢渣处理二氧化硫的机制并不是吸附处理，而是要归功于废弃钢渣中的碱性氧化物。例如氧化钙之类的碱性氧化物在溶于水之后会与二氧化硫这种酸性氧化物生成无危害的盐类。利用丰富的废弃钢渣资源来脱硫，不仅廉价，更处理了废弃钢渣，不仅变废为宝，更起到了一举两得的作用。
2.3废弃钢渣在农业方面的应用
炼钢炉渣中的磷含量通常很高，无法返回烧结厂，但用于制造肥料，磷含量又过低。在寻找炼钢渣处理的过程中，文献脱磷渣重复使用的方法，使炉渣在炼钢过程中再循环，生成一种含磷量高、适于作肥料的炉渣。该法针对的是具有铁水预脱磷的冶炼工艺。炉渣在炼钢过程中再循环由以下步骤组成：（1）转炉渣返回预脱磷炉；（2）脱磷炉渣运至再生炉；（3）炉渣中大部分的磷转移到铁水中；（4）含磷铁水运至二次脱磷炉中，并加入磷容量很高的合成炉渣，钢水中的磷转移至合成炉渣中，生成最终炉渣。最终炉渣的磷含量超过10%，可用作肥料原料。从该法对炼钢渣的二次利用方法和目的看，该法主要是将钢渣中的磷进行富集以用于磷肥生产，对钢渣的冶金资源化利用发挥的作用也不大。
2.4废弃钢渣在处理污水的应用
污水主要分以下几类：含铜废水；含镍废水；含铬废水。含铜废水就是指的污水中含有大量的铜离子，利用废弃钢渣处理含铜废水的主要机理是：（1）利用配合物形成机制。废弃钢渣中含有大量的氧化硅、氧化铁等氧化物，这些氧化物离子配位没有达到饱和，从而可以在水溶液中与水配位，形成配合物，从而吸附大量的铜离子，达到处理铜废水的作用。（2）电荷吸引机制。由废弃钢渣表面是带负电的，从而起到吸附铜离子的作用。（3）沉淀机制。废弃钢渣使水溶液呈碱性，从而使铜离子以沉淀的处在溶液底部，过滤从而使铜离子分离。含镍废水就是溶液中含有大量的镍化物，镍会引起严重的环境污染，对人类健康造成严重威胁。废弃钢渣处理含镍废水的机制主要是废渣中含有的氧化钙等碱性氧化物在水中溶解呈碱性，从而使镍以沉淀的形式去除。含铬废水是指废水中含有超标的铬化物，此类废水主要来自印刷厂。极易使人中毒，使人的血液产生病变。废弃钢渣处理含铬废水的机制与处理含镍废水的机制相同。主要是碱性物质使水呈碱性，将铬以沉淀的形式去除。
2.5用作钢水精炼脱磷剂
转炉渣用于铁水预处理脱磷转炉渣具备高碱度、高氧化性的优势，因而，转炉渣足以替代石灰系脱磷剂中的一部分石灰并且具有较高磷容量。转炉渣用作钢水精炼脱磷剂并向其中配加一定量的石灰和硅酸苏打，伴随着吹气搅拌，对钢液进行脱磷操作，该法的脱磷率可达50%。转炉渣熔点较高，不适合直接用于铁水预处理，需要经过调整，所以转炉渣目前多以冷态形式用于铁水预处理脱硅脱磷，其物理热及热态炉渣的反应性未得到有效发挥。
总结：钢渣的处理与循环利用，经济效益丰收的同时，也要深入的研究社会效益与环境效益的统一于完善，只有这样才能不断的使整个的产业面向一个良性发展方向。
参考文献：
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[3]王少宁，龙跃，张玉柱，邢宏伟，胡长庆，李俊国.钢渣处理方法的比较分析及综合利用[J].炼钢，2010，2（12）.
论文作者:刘万有
论文发表刊物:《中国经济社会论坛》学术版2018年第10期
论文发表时间:2019/5/27
标签：钢渣论文; 炉渣论文; 废水论文; 铁水论文; 转炉论文; 钢铁论文; 离子论文; 《中国经济社会论坛》学术版2018年第10期论文;