【正文】 因此鋼鐵企業(yè)內(nèi)液態(tài)鋼渣的處理應(yīng)該圍繞這些利用途徑，進(jìn)行鋼渣處理工藝的選擇。這類實(shí)用技術(shù)是全國(guó)新型墻體材料改革的重點(diǎn)推廣技術(shù)。 安徽省馬鞍山市 1987 年建設(shè)的湖南路工程，使用了風(fēng)淬鋼渣砼試驗(yàn)路面，和黃砂砼路面比較， 2020年 1 月 7 日對(duì)路面鉆芯取樣后檢測(cè)強(qiáng)度的結(jié)果如表 2 所示。 ——做道路材料 鋼渣經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理后可以做道路墊層和基層，其強(qiáng)度、抗彎沉性、抗?jié)B性均優(yōu)于天然石材，有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) “ＹＢ /Ｔ 801 1993 工程回填用鋼渣 ”和 “ＹＢ /Ｔ 803 1993 道路用鋼渣 ”，但是鋼渣做回填和道路墊層、基層其附加值低，鋼鐵企業(yè)和建筑單位對(duì)此都不太重視。因此鋼渣和礦渣復(fù)合粉可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，性能更加完善。最新資料表明，礦渣渣粉做混凝土摻合料使用雖然可以提高混凝土強(qiáng)度，改善混凝土拌合物的工作性、耐久性，但由于高爐渣的堿度低 (%ＣａＯ +%ＭｇＯ )/(%ＳｉＯ 2+%Ａｌ 2Ｏ 3)，約為 ～ ，大摻量時(shí)會(huì)顯著降低混凝土中液相堿度，破壞混凝土中鋼筋的鈍化膜 (ｐＨ 易破壞 )，引起混凝土中的鋼筋腐蝕，另外高爐渣是以Ｃ 3ＡＳ、Ｃ 2ＭＳ 2 為主要成分的玻璃體，?；郀t渣粉的膠凝性來(lái)源于礦渣玻璃體結(jié)構(gòu)的解體，只有在Ｃａ (ＯＨ )2 作用下才能形成水化產(chǎn)物，鋼渣堿度高 (%ＣａＯ +%ＭｇＯ )/(%ＳｉＯ 2)，約為 ～ ，礦物主要是Ｃ 3Ｓ、Ｃ 2Ｓ、ＣＦ、Ｃ 3ＲＳ ＲＯ等，鋼渣中的ｆ ＣａＯ和活性礦物遇水后生成Ｃａ (ＯＨ )2，提高了混凝土體系的液相堿度，可以充當(dāng)?shù)V渣微粉的堿性激發(fā)劑。 ——鋼渣微粉做混凝土摻和料 鋼渣微粉開發(fā)利用研究是近年來(lái)繼礦渣微粉大規(guī)模應(yīng)用后而出現(xiàn)的熱門話題，鋼渣生產(chǎn)微粉或者復(fù)合微粉可以消除鋼渣水泥生產(chǎn)中易磨性差異問(wèn)題，鋼渣通過(guò)磨細(xì)到一定細(xì)度，比表面積大于 400ｍ 2ｋｇ時(shí)，可以最大程度地清除金屬鐵，通過(guò)超細(xì)粉磨使物料晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生重組，顆粒表面狀況發(fā)生變化，表面能提高，機(jī)械激發(fā)鋼渣的活性，發(fā)揮水硬 膠凝材料的特性。但是鋼渣水泥的實(shí)際應(yīng)用情況并不是很好，主要原因是鋼渣的成分波動(dòng)大，常隨煉鋼品種、原料來(lái)源和操作管理制度而變化，易引起水泥質(zhì)量的波動(dòng)；做水泥混合材時(shí)，不同方法處理的鋼渣的易磨性不同，普遍比熟料難磨，使水泥磨制的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低，增加水泥生產(chǎn)成本。 目前的鋼渣水泥品種有無(wú)熟料鋼渣礦渣水泥、少熟料鋼渣礦渣水泥、鋼渣沸石水泥、鋼渣礦渣硅酸鹽水泥和鋼渣硅酸鹽水泥，它們都有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，摻量在 20%～ 50%之間。水 泥生料配放鋼渣可以節(jié)約石灰石和煤，但其仍需煅燒的特征未從根本上消除對(duì)能源環(huán)保方面的負(fù)作用，而且鋼渣的全鐵含量在 15%～ 28%之間，含鐵量偏低，水泥生產(chǎn)企業(yè)在計(jì)算成本時(shí)，比較傾向于選擇其他含鐵量達(dá)到40%以上的廢渣。 ——做水泥生料 鋼渣中ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ 2Ｏ 3 含量之和能達(dá)到 70%，這些成分對(duì)水泥都是有用的，鋼渣做水泥生料主要作用是做水泥的鐵質(zhì)校正劑，目前生料中配加量為 3%～ 5%，工藝比較成熟。 2 鋼渣的外循環(huán)利用 鋼渣的外循環(huán)主要是建筑建材行業(yè)，鋼渣在此行業(yè)中利用受制約的主要因素是鋼渣的體積不穩(wěn)定性，鋼渣不同于高爐渣的地方是鋼渣中存在ｆＣａＯ、ｆＭｇＯ，它們?cè)诟哂谒嗍炝蠠蓽囟认滦纬桑Y(jié)構(gòu)致密，水化很慢，ｆＣａＯ遇水后水化形成Ｃａ (ＯＨ )2，體積膨脹 98%，ｆＭｇＯ遇水后水化形成Ｍｇ (ＯＨ )2，體積膨 脹 148%，容易在硬化的水泥漿體中發(fā)生膨脹，導(dǎo)致?lián)接袖撛幕炷凉こ?、道路、建材制品開裂，因此鋼渣在利用之前必須采取有效的處理，使ｆ ＣａＯ、ｆ ＭｇＯ充分消解才能使用。 由于這些不利因素存在，尤 其是各大鋼鐵公司普遍采用富礦冶煉，推行精料入爐方針，同時(shí)要求煉鋼和煉鋼工序的能耗和材料消耗指標(biāo)不斷降低，致使返回?zé)Y(jié)利用的鋼渣量越來(lái)越低。另外鋼渣的成分波動(dòng)較大，燒結(jié)配礦時(shí)要求鋼渣各種氧化物成分波動(dòng) ≤177。但是配礦工藝對(duì)返燒結(jié)有影響，過(guò)度使用會(huì)造成Ｐ等有害元素的富集；配加轉(zhuǎn)爐渣的燒結(jié)礦品位、堿度有所降低。 1 鋼渣的內(nèi)循環(huán)利用 鋼渣返燒結(jié)主要是利用鋼渣中的殘鋼、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣、氧化錳等有益成分，而且可以作為燒結(jié)礦的增強(qiáng)劑，因?yàn)樗旧硎鞘炝?，且含有一定?shù)量的鐵酸鈣，對(duì)燒結(jié)礦的強(qiáng)度有一定的改善作用，另外轉(zhuǎn)爐渣中的鈣、鎂均以固溶體形式存在，代替溶劑后，可降低溶劑 (石灰石、白云石、菱鎂石 )消耗，使燒結(jié)過(guò)程碳酸鹽分解熱減少，降低燒結(jié)固體燃料消耗。 鋼渣利用途徑和制約鋼渣利用率的因素 鋼渣的利用途徑大 致可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)， 內(nèi)循環(huán)指鋼渣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部利用，作為燒結(jié)礦的原料和煉鋼的返回料。據(jù)最新資料統(tǒng)計(jì)， 2020 年我國(guó)鋼渣的產(chǎn)生量為 3819 萬(wàn)ｔ，鋼渣利用率僅為 10%左右，該數(shù)據(jù)顯示鋼渣利用率很低，距離鋼鐵企業(yè)固體廢棄物 “零 ”排放的目標(biāo)尚遠(yuǎn)。從鋼鐵企業(yè)的鋼渣整體情況和提高鋼渣的處理率來(lái)看，認(rèn)為風(fēng)淬法和熱悶法聯(lián)合應(yīng)用是非常穩(wěn)妥的最佳選擇，風(fēng)淬法處理流動(dòng)性較好的液態(tài)鋼渣，使 60%左右的鋼渣處理后粒度適宜，加工量小、活性大、安定性好，其余流動(dòng)性較差的液態(tài)鋼渣和固態(tài)渣采用熱悶法處理，使之活性大、安定性好，這樣就為鋼鐵企業(yè)的比較難以利用的二次資源 —鋼渣的 100%利用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該工藝不用大量的水浸泡保證了鋼渣中水硬性礦物Ｃ 3Ｓ、Ｃ 2Ｓ的活性不下降，同時(shí)熱悶法對(duì)噴濺渣、流動(dòng)性差的鋼渣 都能進(jìn)行處理。液態(tài)鋼渣通過(guò)調(diào)整風(fēng)淬過(guò)程的工藝參數(shù) 可使風(fēng)淬渣的平均粒度達(dá)到 2ｍｍ左右，且粒度分布區(qū)間較窄，代替黃砂做混凝土細(xì)骨料可直接使用，生產(chǎn)鋼渣微粉能減少粗破碎工序，直接進(jìn)入粉磨機(jī)。 風(fēng)淬法和熱悶法原理 風(fēng)淬法用壓縮空氣作介質(zhì)，在風(fēng)淬時(shí)，熔融和半熔融渣粒隨壓縮空氣向前飛行，在擊碎的飛行過(guò)程 中，壓縮空氣對(duì)高溫液態(tài)鋼渣有一個(gè)較強(qiáng)的氧化作用，風(fēng)淬后，鋼渣中的ＦｅＯ相消失，含ＦｅＯ的石灰不穩(wěn)定相明顯減少，而 2ＣａＯ Ｆｅ 2Ｏ 3 穩(wěn)定相增加，而這是其他任何一種鋼渣處理方式都不可能實(shí)現(xiàn)的，在用水補(bǔ)充冷卻時(shí)強(qiáng)化了ｆ ＣａＯ的消解反應(yīng)，?；屠鋮s過(guò)程使鋼渣中的不穩(wěn)定相基本消失，顆粒表面非晶態(tài)礦物相顯著增加，鋼渣的潛在活性提高。粒度不均勻( 29%) 沙鋼 選擇處理工藝一般從鋼渣綜合利用途徑、節(jié)能和環(huán)境保護(hù)、投資這幾方面綜合考慮，在滿足煉鋼工藝順利進(jìn)行的前提下，結(jié)合考慮液態(tài)鋼渣的黏度和流動(dòng)性，選擇相對(duì)合理的處理工藝，達(dá)到渣鐵的有效分離，盡量保持鋼渣的活性，降低鋼渣的不穩(wěn)定性。只能處理液態(tài)渣 寶鋼二煉鋼 風(fēng)淬法 用壓縮空氣作冷卻介質(zhì)，使液態(tài)鋼渣急冷、改質(zhì)、?；? 安全高效，排渣快、工藝成熟，占地面積較小。鋼渣安定性差 新日鐵、寶鋼 水淬法 高溫液態(tài)渣在流出、下降過(guò)程中被壓力水分割、擊碎，再加上高溫熔渣遇水急冷收縮產(chǎn)生應(yīng)力集中而破裂，同時(shí)進(jìn)行了熱交換，使熔渣在水幕中?；? 排渣快、流程簡(jiǎn)單、占地少、投資少，處理后鋼渣粒度小(5ｍｍ左右 )，性能穩(wěn)定 熔渣水淬時(shí)操作不當(dāng)，易發(fā)生爆炸，鋼渣粒度均勻性差。對(duì)環(huán)境和節(jié)能兩方面都不利。具體情況見表 3。 鋼渣處理工藝及綜合利用途徑選擇、分析與實(shí)踐 目前高溫液態(tài)鋼渣處理工藝的比較 目前國(guó)內(nèi)外鋼渣資源化處理工藝由于煉鋼設(shè)備、工藝、造渣制度、鋼渣物化性能的多樣性及其利用上的多種途徑呈現(xiàn)多樣化，有冷棄法、悶渣法、熱潑法、盤潑法、水淬法、滾筒法、風(fēng)淬法、?；喎ǖ?。 圖 4 鋼渣熱含量隨溫度變化曲線 熱悶顯熱回收的技術(shù)可行性 由于鋼渣導(dǎo)熱性差，粘度隨溫度降低急劇升高，鋼渣冷卻成坨后中心熱量不易回收，導(dǎo)致顯熱回收效率低，液壓推拉桿法采用均勻分布的多個(gè)水冷系統(tǒng)與熔渣內(nèi)外部充分接觸的方式，從而有效的吸 收鋼渣不易被吸收的中心熱量，克服熔渣粘度大、導(dǎo)熱性差的缺點(diǎn)，充分回收鋼渣釋放的熱量，顯熱回收率高，并且克服傳統(tǒng)熱悶法熱能和水資源大量浪費(fèi)的缺點(diǎn)。 K；②粘度隨溫度降低急劇升高。熱悶顯熱裝置俯視圖見圖 3。 熱悶法顯熱回收工藝流程圖見圖 1。 3 熱悶法顯熱 回收構(gòu)想 熱悶顯熱回收總體上可以分為兩個(gè)過(guò)程，第一個(gè)過(guò)程是以余熱水的方式回收，另一個(gè)回收過(guò)程是對(duì)蒸汽的回收。充分利用余熱發(fā)電緩解電力資 源的緊張，利用回收的余熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)火力發(fā)電燃煤所產(chǎn)生的熱量不但減少燃煤對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)大大增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)是在常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)的主機(jī)以外增設(shè)閃蒸和閃蒸型除氧器，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行帶負(fù)荷后，從省煤器集箱中抽取達(dá)到參數(shù)要求的一部分熱水引入閃蒸器，熱水在閃蒸器內(nèi)迅速擴(kuò)容降壓后閃蒸分離出低壓飽和蒸汽和低壓飽和熱水。熱悶工藝的原理是利用鋼渣余熱使水迅速汽化，產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽與鋼渣中 CaO、 MgO 以及游離態(tài) CaO、 MgO 迅速發(fā)生反應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生化學(xué)應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力，在這些力的作用下，鋼渣發(fā)生迅速自膨現(xiàn)象。 鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義主要體現(xiàn)在既節(jié)能減排，減少了能源的浪費(fèi)，且在環(huán)境保護(hù)等方面有著重大綜合效益，高品質(zhì)、高效的回收轉(zhuǎn)爐熔渣顯熱也將成為鋼鐵企業(yè)降低綜合能耗的重要手段，給企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)。單從降低煤耗一點(diǎn)即可為企業(yè)每年節(jié)省上億元。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，每千克鋼渣含有熱量 2020K