????一、轉(zhuǎn)爐鋼渣產(chǎn)生和利用概況

轉(zhuǎn)爐鋼渣是煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，由造渣材料、侵蝕脫落的耐火材料、生鐵中的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)在熔煉過程中氧化而成的各種氧化物、這些氧化物與溶劑反應(yīng)生成的鹽類等組成，含有金屬鐵2%～8%，氧化鈣40%～60%，氧化鎂3%～10%，氧化錳1%～8%等多種有用成分，鋼渣的礦物組成以硅酸三鈣（ C3S）為主，其次是硅酸二鈣（ C2S） 、RO相、鐵酸二鈣（ C3F）、游離氧化鈣（ f-CaO）等。產(chǎn)生量約為粗鋼產(chǎn)量的10-12%，目前我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼渣年產(chǎn)量約1億噸。 

由于轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣（f-CaO）的不穩(wěn)定性和金屬鐵的耐磨性制約了轉(zhuǎn)爐鋼渣的大規(guī)模利用，我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼渣的利用率徘徊在30%。主要利用途徑包括：12%加工成鋼渣微粉用作混凝土摻合料，7.5%供水泥廠作硅酸鹽水泥熟料，2%生產(chǎn)鋼渣水泥，5%用于鋼鐵廠燒結(jié)工序配料，3.5%制磚和用作道路材料。大量鋼渣堆棄，占用土地，破壞生態(tài)，污染土壤和地下水。提高轉(zhuǎn)爐鋼渣利用率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣環(huán)保處理，資源化利用是一項(xiàng)重要而艱巨的任務(wù)。

????二、鋼渣處理工藝

為提高鋼渣尾渣的穩(wěn)定性并高效分離渣中的廢鋼，從而拓展尾渣利用途徑，專業(yè)研究機(jī)構(gòu)和鋼鐵企業(yè)多年來開發(fā)了數(shù)種鋼渣處理工藝，主要有熱潑法、滾筒法、風(fēng)淬法、熱悶法等。

各種轉(zhuǎn)爐鋼渣處理工藝對(duì)比見下表：

表1 轉(zhuǎn)爐鋼渣處理工藝對(duì)比

??? 三、熱悶法鋼渣處理工藝的發(fā)展

熱悶法轉(zhuǎn)爐鋼渣處理工藝是在熱潑法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

第一代鋼渣熱悶處理技術(shù)是將鋼渣熱潑，落地冷卻到400℃左右，再鏟運(yùn)傾倒在熱悶裝置內(nèi)，蓋上蓋密封噴水，產(chǎn)生的蒸汽與熾熱的鋼渣發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)而開裂粉化。比熱潑法效率提高，破碎加工能耗降低，粉塵污染減少。但仍存在作業(yè)環(huán)境惡劣、占地面積偏大、處理時(shí)間長(zhǎng)的問題。

第二代鋼渣熱悶處理技術(shù)將液態(tài)鋼渣熱潑落地，冷卻到800℃時(shí)用鏟車或抓斗機(jī)將鋼渣運(yùn)往熱悶裝置傾翻，然后蓋上蓋密封噴水熱悶?？s短了鋼渣處理周期，但沒有徹底解決鋼渣熱潑落地環(huán)境污染、占地大的問題，并且800℃鋼渣損壞抓運(yùn)設(shè)備較為嚴(yán)重。

第三代熔融鋼渣熱悶處理技術(shù)是將1650℃左右的鋼渣直接傾翻在熱悶池內(nèi)，噴水產(chǎn)生蒸汽與鋼渣進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)而粉化，消解了f-CaO的不穩(wěn)定性，鋼和渣自然分離，廢氣經(jīng)濕法除塵后排放。當(dāng)溫度降至65℃以下時(shí)，打開熱悶池蓋出渣，送后部金屬回收工序。其優(yōu)點(diǎn)：

1、適應(yīng)性強(qiáng)，鋼渣處理率達(dá)100%。

2、處理后尾渣穩(wěn)定性好，f-CaO<3%，浸水膨脹率<2%。

3、噸渣能耗約1.2kgce，水耗300kg。

4、選出的渣鋼品位>85%，磁選粉品位>50%.

該技術(shù)基本解決了第一、第二代技術(shù)的占地大和環(huán)保排放問題，但仍存在裝備自動(dòng)化水平不夠高、熱悶周期仍較長(zhǎng)（約20-22個(gè)小時(shí)）的問題。

第四代鋼渣熱悶處理技術(shù)是用渣罐傾翻車將熔融鋼渣傾翻到半封閉破碎區(qū)，由輥壓破碎機(jī)對(duì)鋼渣進(jìn)行快速離散、冷卻固化，廢氣采用高效噴淋塔+濕式電除塵凈化，粉塵排放濃度<10mg/m³。600-900℃熱渣進(jìn)入熱悶罐進(jìn)行余熱有壓熱悶。其優(yōu)點(diǎn)：

1、熱悶壓力0.2-0.4MPa。

2、熱悶時(shí)間2-3小時(shí)

3、單套處理能力：25-30萬t/a

4、流水線作業(yè)，自動(dòng)化水平較高，運(yùn)行成本低，超低排放，環(huán)境友好。

第四代熱悶法處理轉(zhuǎn)爐鋼渣工藝以其自動(dòng)化、環(huán)境友好、產(chǎn)品高質(zhì)量正在成為鋼渣處理技術(shù)發(fā)展的主流。2013年該技術(shù)通過了中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)組織的成果鑒定。鑒定意見認(rèn)為：該成果實(shí)現(xiàn)了鋼渣處理過程的裝備化、自動(dòng)化、潔凈化和高效化，是鋼渣處理領(lǐng)域的一次開拓性創(chuàng)新，技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先。

目前，實(shí)際運(yùn)行的熱悶法生產(chǎn)線有第三代鋼渣池式熱悶如鞍山鋼鐵集團(tuán)鲅魚圈新煉鋼80萬t/a鋼渣熱悶生產(chǎn)線、首鋼京唐鋼鐵有限公司160萬t/a鋼渣熱悶生產(chǎn)線、太原鋼鐵公司92萬t/a改鋼渣熱悶生產(chǎn)線等；有第4代輥壓罐式熱悶生產(chǎn)線如濟(jì)源鋼鐵公司60萬t/a罐式熱悶生產(chǎn)線、滄州中鐵裝備制造材料有限公司95萬t/a罐式熱悶生產(chǎn)線、鞍鋼鞍山本部東區(qū)120萬t/a、西區(qū)60萬t/a罐式熱悶生產(chǎn)線等。我省晉南鋼鐵、高義鋼鐵、美錦鋼鐵等企業(yè)的罐式熱悶生產(chǎn)線也已建成投入運(yùn)行，通才工貿(mào)公司、河津宏達(dá)鋼鐵公司、新泰鋼鐵等企業(yè)的轉(zhuǎn)爐鋼渣輥壓罐式熱悶生產(chǎn)線正在籌建中。

鋼渣熱悶過程中伴隨著化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，物理反應(yīng)是指熾熱的鋼渣在大量水的噴淋下急劇降溫，溫度應(yīng)力促使鋼渣碎裂；同時(shí)，噴淋產(chǎn)生的過飽和蒸汽在鋼渣的縫隙間和縫隙內(nèi)滲透，使得鋼渣進(jìn)一步疏松。化學(xué)反應(yīng)包括：

f-CaO+H₂O=Ca（OH）₂ 體積膨脹98%

f-MgO+H₂O=Mg（OH）₂ 體積膨脹148%

轉(zhuǎn)爐鋼渣輥壓罐式熱悶生產(chǎn)線主要成套裝備包括：渣罐傾翻車、輥壓破碎機(jī)、渣槽及接渣轉(zhuǎn)運(yùn)臺(tái)車、有壓熱悶罐（立式、臥式兩種）等。正在研發(fā)的是輥壓破碎過程中和有壓熱悶過程中的余熱發(fā)電和回收利用裝置。

??? 四、鋼渣破碎粉磨加工

輥壓熱悶后的轉(zhuǎn)爐鋼渣，渣、鋼分離效果好，鋼渣粒徑均勻，采用跨帶式磁選+棒磨+振動(dòng)篩篩分，即可分出渣鋼、磁選粉、尾渣等產(chǎn)品。渣鋼送煉鋼廠，磁選粉送燒結(jié)廠，尾渣粒徑<10mm，金屬含量<2%，f-CaO在2%左右，可以直接利用，也可以進(jìn)一步磨成鋼渣微粉，提高附加值，拓寬利用渠道。

鋼渣微粉比表面積450m²/kg。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)行的鋼渣粉磨生產(chǎn)線大部分采用球磨機(jī)作為磨粉設(shè)備，系統(tǒng)電耗較高，達(dá)90-110KWh/t。馬鋼利民公司鋼渣微粉生產(chǎn)線建設(shè)了我國(guó)第一條擠壓聯(lián)合粉磨生產(chǎn)線，由輥壓機(jī)閉路擠壓系統(tǒng)串聯(lián)管磨機(jī)開路粉磨系統(tǒng)組成。鋼渣經(jīng)輥壓機(jī)擠壓粉碎通過V型選粉機(jī)進(jìn)行烘干、除鐵、選粉，進(jìn)入管磨機(jī)粉磨成成品，系統(tǒng)電耗70-80KWh/t；日照京華新型建材有限公司則引進(jìn)臥式輥磨建成了160萬t/a鋼渣微粉生產(chǎn)線，系統(tǒng)電耗<60KWh/t。

??? 五、鋼渣資源化利用

鋼渣的大規(guī)模利用在相關(guān)各界的不懈努力下，有了大量成功的應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)國(guó)家和相關(guān)行業(yè)也制定了一批鋼渣產(chǎn)品和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范。利用的途徑主要有：

1、用作路基材料

將鋼渣加工成＜5mm、5-12mm、 12-16mm、16-22mm、22-38mm規(guī)格的產(chǎn)品，性能滿足：（1）浸出毒性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）浸水膨脹率 0.4%，標(biāo)準(zhǔn)為＜2.0%；（3）壓蒸分化率達(dá)到1.2%；（4）壓碎值達(dá)到17.5%，標(biāo)準(zhǔn)為＜30%。用于瀝青路面、路基水穩(wěn)層、 回填料。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有

GB/T24765《耐磨瀝青路面用鋼渣》 

GB/T24766《透水瀝青路面用鋼渣》

GB/T25824《道路用鋼渣》 

YBT 4184 《鋼渣集料混合料路面基層施工技術(shù)規(guī)程 》 

YB/T4329《水泥混凝土路面用鋼渣砂應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》

2、生產(chǎn)鋪路磚、透水磚。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：

YB/T4228《混凝土多孔磚和路面磚用鋼渣》。

YB/T4601《發(fā)泡混凝土砌塊用鋼渣》。

YB/T4201 《普通預(yù)拌砂漿用鋼渣砂》。

GB/T24764《外墻外保溫抹面砂漿和粘結(jié)砂漿用鋼渣砂》。 

YB/T 4715《透水水泥混凝土 路面用鋼渣》

3、鋼渣微粉用作混凝土攪拌站摻合料 

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：

GB/T 20491 《用于水泥和混凝土的鋼渣粉》。

GB/T28293 《鋼鐵渣粉》。

GB/T 50912 《鋼鐵渣粉混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。

GB/T 51003 《礦物摻和料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》

4、鋼渣用于水泥生產(chǎn)

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：

1、YB/T022《用于水泥中的鋼渣》 

2 、GB 13590 《鋼渣硅酸鹽水泥》 

3 、GB 25029 《鋼渣道路水泥》

4 、JCT 1082《低熱鋼渣硅酸鹽水泥》 

5 、JCT 1090 《鋼渣砌筑水泥 》 。