钢渣的处理工艺及综合利用

钢渣的处理工艺及综合利用

方喆

阳春新钢铁有限责任公司     529600

摘要：钢渣是一种固体废弃物，是钢铁中十分常见的物质。近些年来，钢产量逐渐增多，钢渣数量也明显增加，但钢渣并未得到高效利用，资源浪费情况比较严重。作为钢铁企业，要减少固体废物排放，就需要使用科学工艺，有效处理钢渣，提高钢渣综合利用率。

关键词：钢渣；处理工艺；综合利用

钢渣是炼钢时产生的一种副产品，是生铁中多种杂质在熔炼时氧化形成的高温固溶体，其产生率约是粗钢产量15%左右。当前，社会工业行业快速发展，钢铁产量增多，相应的钢渣数量也逐渐变多，若不能及时有效对钢渣进行处理，大量钢渣对占用大面积土地，污染环境。由于钢渣是可以利用的，科学处理利用钢渣有助于环境效益、经济效益顺利实现，使钢渣再利用价值得到提升。

一、钢渣处理工艺

1、热闷法

热闷法是发挥钢渣余热的处理方法，通过渣罐车等将钢渣倒入闷热池中，通过喷水、封罐、热闷等一系列操作，将热闷时间控制在12小时[1]。封闭空间中会有大量水蒸气出现，还有一定温度、压力，在物理化学反应下，饱和水蒸气与钢渣中的游离金属氧化物产生反应，达到破碎、粉化效果。热闷结束，热闷渣由挖掘机挖出，开展多级磁选处理。对于热闷法而言，其操作比较简单，冷却时间不长。热闷喷水时会有诸多蒸汽出现，使得渣中游离钙镁氧化物发生消解，渣被粉化，因此热闷渣稳定性比较强，钢渣粒度小，渣铁分离以及金属回收效率会达到较高水平。但要注意这种处理方式会消耗大量成本，处理时由于铲车需要二次装运，因此环境也会被污染。同时排放的蒸汽还会对厂房产生影响，不利于作业人员开展工作。除此之外，由于冷却水与液态渣会让空间封闭起来，若在操作时发生失误，还会引起严重爆炸事故。

2、热泼法

钢渣通过热泼法处理时，由于极限应力影响，金属发生破碎，若钢渣温度大于可淬温度，将一些水喷入其中，由于温度作用，钢渣会破碎，实现钢渣处理。在对炉内钢渣进行处理时，由于化学反应作用，钢渣会被大量分解，排渣速度明显加快[2]，对冷却时间并没有较高要求，一般在大型机械生产中应用这种技术。除此之外，钢渣处理强度大，其活性会明显提升，生产效率显著加强。通过热泼法处理钢渣时，钢铁设备会严重磨损，同时产生蒸汽、粉尘，会给环境保护、能源节约带来负面影响。

3、滚筒法

滚筒法使温度较高的钢渣通过扒渣机进入到渣灌倾动设备中，使钢渣被准确倒入到转动的滚筒中，实现科学化处理，并提高钢渣处理整体效率。在滚筒中放入钢球、循环冷却水，在这两种因素作用下，温度较高的钢渣会在短时间内冷却到65℃左右，然后开展固化、破碎等操作。将斗提机放置在滚筒末端位置，利用斗提机使处理后的钢渣被运输到高位料仓中，料仓下部为运输车，做好接料工作，避免钢渣掉落到地上，减少二次装运时产生的污染。操作时，还涉及振动筛、在线磁选等设备，能够回收比较大块的钢渣、废钢等。

渣与钢水相比，其在收缩率上有很大不同，使用滚筒法能够使渣与钢彻底分离开，能够回收90%以上的金属[3]。滚筒法设备不会占用大量面积，成本不高，而且钢渣不需要堆放。滚筒中，钢球可使渣变为大小均匀的颗粒，冷却水能够消解游离氧化钙，渣有很强稳定性，产品能够直接使用。但处理时，滚筒罐底渣不能彻底处理，要对工艺流程做好优化完善，使能源得到高效利用，也让滚筒法对各类型钢渣进行妥善处理。

二、钢渣综合利用

1、内部循环利用

当前，企业内部在利用钢渣时，主要是进行回收废铁、用作烧结原料。

首先，回收废钢铁。对于钢渣而言，其铁氧化物占到总数2成左右，铁含量约占10%。回收前要先对钢渣破碎、筛分、磁选，回收钢渣中的金属，用作高炉、转炉原料，循环到冶炼过程，使原材料消耗数量降低，减少冶炼成本，让资源得到循环利用，减少钢渣中重金属含量。

其次，钢渣作为烧结原料。钢渣还可以作为烧结原料。对钢渣的有价金属循环利用；作为烧结矿中的增强剂，使烧结矿质量得到提升，提高烧结矿成品率，同时，钢渣中有铁、氧化铁，

钢渣可以被应用到烧结原料。对钢渣中的废钢、铁、锰、钙、镁等有价金属进行循环利用；作为烧结矿中的增强剂，使烧结矿质量得到优化，让烧结矿成品率得到提高，同时钢渣中有Fe与FeO，氧化时会快速散发热量，能够使烧结时燃料使用量减少；参与高炉的部分熔剂，钢渣中CaO代替部分石灰岩，铁矿物代替部分铁矿石[4]，能够减少烧结矿成本，使高炉使用寿命增加，缩短冶炼时间，减少原料损耗。

2、外部循环利用

首先，在建筑行业中应用。第一，用于水泥生产。由于钢渣中3CaO·SiO2、2CaO·SiO2等含量比较高，因此可以用于生产水泥。以钢渣为主，将适当数量石膏、掺合料等加入其中，均匀混合，球磨，制作成钢渣水泥，有良好抗渗性和微膨胀性，在防水混凝土领域中有很好地应用。第二，进行铺路与回填。对于钢渣而言，其有特殊性质，密度大、强度强、磨损小，如果钢渣粒径均匀、f-CaO含量低，可以用于公路、铁路等建设。如果钢渣陈化，可以进行回填。第三，制作砖、砌块。钢渣有很强水硬胶凝性，在粉状钢渣中加入合适数量的粉煤灰、激发剂，通过生产操作，可以制作出高质量的砖与砌块，可以将其应用到建筑行业生产。

其次，在冶金行业中应用。第一，由于钢渣中CaO含量较高，约占总数的四到五成比重。钢铁生产时，原本的石灰石可以被CaO替代，作为烧结、炼钢配料，因此，钢渣可以作为钢铁冶炼溶剂进行钢铁生产。此外，由于钢渣中CaO存在形式特殊，因此在冶炼钢铁时，不需要通过碳酸盐对其分解，能够降低燃料使用数量，获得良好生产效益。第二，废料回收。从宏观上来说，钢渣构成比较复杂，其中，铁粒含量占到25%，废钢约为14%左右[5]。通过破碎磁吸的方法回收其中的钢、铁等材料，可以对其再生产利用。此外，钢渣中还包含锰、铬、钒等，应对回收技术进一步优化，实现金属全部回收，让企业获得更高效益。

再者，农业中应用。炼钢炉最开始生产时出现的钢渣中，有丰富磷元素，经过破碎、磁选以及再破碎处理可以被用到农业生产中，也就是钢渣磷肥。如果农业种植过程中，土壤酸性低、含磷量不高，通过钢渣磷肥施加能够使土壤情况得到改善，使农作物产量明显提高。钢渣中活性硅含量也比较多，硅元素对在很大程度上影响水稻生长，钢渣硅肥可以被应用到玉米种植中。如果土壤中硅元素少，在水稻种植时就需要施加钢渣硅肥，使水稻生长得以保证，获得更多产量。除此之外，钢渣中的锰、锌等也可以用于钢渣肥料制作。

最后，陶瓷产品行业中应用。钢渣中硅酸盐含量比较高，科学处理钢渣可以用于制作微晶玻璃、透明玻璃以及彩色玻璃陶瓷等。其中，微晶玻璃有良好物理、化学性质，因此应用范围比较广。而透明玻璃以及彩色玻璃陶瓷，可以作为建筑装饰使用。对于陶瓷行业而言，其原材料消耗量巨大，钢渣可以被大量消化。传统陶瓷工艺对原材料要求是，游离氧化钙含量不超过3%，所以钢渣中游离氧化物是制约其在陶瓷原料中应用的重要因素。近些年来，以钢渣为原材料的新型陶瓷工艺研究日渐深入，大量废弃钢渣被使用，陶瓷产品性能也得到提升。

结束语：

总之，钢渣其实是一种“二次能源”，在诸多行业都有广泛应用，能够使当前废弃钢渣大量堆弃的情况得到解决，并创造良好经济效益。

参考文献：

[1]高艳杰,郜建全,彭军,张芳,王永斌,常宏涛.钢渣的处理工艺和综合利用[J].中国铸造装备与技术,2023,58(5):39-45.

[2]叶平,陈广言,刘玉兰,丁陈来,马孟臣.钢渣综合利用途径及处理工艺的选择[J].安徽冶金,2006(3):42-46.

[3]胡卫东.转炉钢渣处理工艺升级及钢渣二次利用研究与应用[J].冶金信息导刊,2022,59(4):33-36.

[4]曾高.涟钢转炉钢渣处理工艺及综合利用技术[J].涟钢科技与管理,2007(2):26-29.

[5]胡绍洋,戴晓天,那贤昭.钢渣的处理工艺及综合利用[J].铸造技术,2019,40(2):220-224.