中国钢铁渣处理和综合利用技术浅析
近年来，我国钢产量连续保持着20%左右的高增长速度。2006年，中国钢产量达到了4.2亿吨，已经连续11年居世界第一位。随着钢产量的迅速增长，钢铁企业产生的主要固体废弃物———钢铁渣的总量也在急剧增加。对钢铁渣的回收利用已经成为影响钢铁生产与环境、社会和谐发展的重要因素之一。发展循环经济是实现钢铁工业可持续发展的必由之路。循环经济的本质是生态经济，核心是资源的综合利用，钢铁渣是一种潜在的资源，必须加以回收利用。对钢铁渣综合利用水平高低的评价，应该以钢铁渣实现价值的高低为标准。这里的价值包括两个概念：经济价值和社会价值，兼顾二者是最理想的利用原则。
废渣处理和利用技术颇具神奇效果
2005年，全国重点钢铁企业共产生钢铁渣1.08亿吨。作为冶金工业的主要固体排放物，钢铁渣的产生量很大，其中高炉渣产生量为生铁产量的25% ~50%，炼钢渣的产生量为钢产量的15%～20%。目前，钢铁渣的综合利用方向主要有用于水泥、筑路材料及农业生产等几个方面。按照利用阶段分，钢铁渣综合利用的技术主要有对热态渣的预处理技术、对预处理渣的再加工技术、对尾渣的综合利用技术等。
对热态渣的预处理技术
热态渣预处理的任务是把冶炼炉排出的热熔渣处理成粒径符合一定要求的常温块渣，为后步渣处理创造有利条件。按炉渣种类分，其处理技术分为高炉渣预处理技术和转炉渣预处理技术两类。
高炉渣预处理技术是指高炉炼铁产生的热态炉渣，主要采用水力冲渣方式处理，仅在事故应急处理时才采用干渣处理方式。水淬时，一种是炉渣直接水淬，一种是炉渣经机械破碎后，再进行水淬。其主要处理工艺有：底滤（OCP）法、拉萨（RASA）法、因巴（INBA）法、图拉（TYNA）法、明特克（MTC）法等。从企业应用实践来看，拉萨法因工艺复杂、设备较多、维护费用大等缺点，在新建大型高炉上已不再采用；图拉法安全性能最高（渣中带铁达40%时，仍能正常工作）；明特克法具有国内自主知识产权并且投资与占地面积最小；因巴法投资费用最大，但是技术上最为成熟，实际应用的高炉亦较多。国内新建大中型高炉炉渣处理工艺一般多采用这几种方法。
国内转炉钢渣预处理工艺较多，主要有热闷法、水淬法、风淬法、热泼或浅盘热泼法以及滚筒法，各有其优缺点。风淬法、水淬法和滚筒法处理工艺对钢渣的流动性要求较严，需要配备其它处理工艺，方能100%处理热态钢渣；热泼法、浅盘法处理工艺简单、处理能力大，但是在环保和钢渣处理效果方面还需要改进；热焖法处理兼顾了钢渣性能和环保要求，但是在投资和处理能力方面还有待改进。从近年来的生产实际看，以滚筒法工艺为主，配以热泼法或者浅盘法工艺对转炉钢渣进行预处理，在新建大型炼钢厂的应用越来越普遍，逐渐成为发展趋势之一。
对预处理渣的再加工技术
高炉水渣含铁量低、易磨性好且粒度相对较小，可以作为尾渣直接利用，对预处理渣的加工处理主要是对钢渣而言。预处理钢渣的加工处理是为钢渣综合利用服务的，在选择加工工艺时，就必须考虑到通过加工处理所得到的产品能否符合最终利用的要求。钢渣加工因破碎原理不同，可分为机械破碎和自磨破碎两种工艺。两种工艺在我国都有应用的先例，但目前国内绝大部分钢渣处理厂采用机械破碎工艺。根据宝钢、鞍钢、唐钢等企业钢渣处理的实践，采用机械破碎工艺的生产线，技术装备机械化、自动化及完整性程度较高，生产的产品可以满足下一步钢渣利用的要求。在对预处理钢渣进行1～3次机械破碎和磁选后，选出的渣铁可返回烧结、炼铁系统或者炼钢厂直接利用，剩余的尾渣再做进一步的综合利用。
钢铁渣尾渣摇身变成有用资源
由于国内普遍采用湿法工艺处理高炉渣且钢产量以转炉钢为主，因此高炉水渣和转炉钢渣是钢铁渣主要的综合利用内容。根据高炉水渣和转炉钢渣物理化学性质的不同，对其尾渣的利用存在多种途径。从国内和国外的实践来看，钢铁渣尾渣可以广泛应用在建材、施工、农业等领域。
首先，用于生产水泥和混凝土是钢铁尾渣一大主要用途。钢铁渣中含有大量CaO、SiO2，其矿物成分中含有大量C2S、C3S，与硅酸盐水泥熟料相似，因此钢铁渣尾渣磨细以后是生产水泥的一种优良原料。高炉水渣具有潜在的水硬胶凝性能，是优质的水泥原料，既可作水泥混合料使用，也可制成无熟料水泥。目前，高炉水渣已大量应用于水泥厂生产矿渣水泥或者磨细成矿渣粉做混凝土掺和料。高炉矿渣和硅酸盐水泥熟料一起粉磨时，物料易磨性相差很大，水化时活性不能充分发挥出来。在实际生产时矿渣的最高掺量均小于40%，矿渣掺量再增加，水泥强度明显下降。高炉矿渣的掺入量过多会降低水泥早期强度，因此水泥厂用高炉矿渣作混合材的数量有所减少，高炉矿渣的使用量受到了限制。转炉钢渣是炼钢过程中的副产品，可以用于生产钢渣水泥。钢渣应用于水泥工业在我国已有30余年历史，据不完全统计已生产使用钢渣水泥5000万吨，并大量应用于城市建筑、大型水库、机场跑道、桥梁等工程。随着综合利用技术的不断开发和深入研究，钢渣应用于水泥工业的量也不断增大，钢渣水泥业在全国得到迅速的发展。全国现有50多家钢渣水泥厂，产量达到300万吨，并且还在不断增长。
随着工程建设的发展，对混凝土强度提出了更高的要求。为提高其强度，采用钢铁渣（高炉渣、钢渣）微粉为掺入料已被认为是一项最具发展前景的措施之一。采用高炉矿渣粉作混凝土掺和料，有早期强度高、流动度增大、水化热降低等优点，但同时存在混凝土液相碱度降低、抗碳化性能及耐磨性能降低、脆性加大等问题。用钢渣粉作掺和料，可提高混凝土的耐磨性、抗碳化性，但混凝土的早期强度低，对混凝土的流动性影响不大。根据两种渣粉的不同性质，选择钢铁渣双掺粉可克服单掺高炉矿渣粉的缺点，两者性能取长补短，是一种很有前途的混凝土掺和料。
其次，用于生产凝石材料是钢铁尾渣的另一种用途。高炉水渣和转炉钢渣可以作为生产凝石材料的主料，这是钢铁渣尾渣大规模利用的又一重要途径。国内柳钢、唐钢、通钢等企业已经建成了凝石生产线，并取得了良好的经济效益和社会效益。凝石材料生产技术是我国自行开发的，主体原料为钢铁渣、粉煤灰等单种或数种粉磨成的微粉，与普通水泥相比，其生产全过程只采用磨细、配料、混合工艺，不用煅烧、节省能源、不排放CO2、无粉尘，具有节能环保效果；“吃渣量大”，是大量使用钢铁渣尾渣最有效的方法之一；生产工艺简单，成本仅为水泥熟料的三分之一。因此，凝石材料将为钢铁渣尾渣有效利用开辟广阔前景。
再次，钢铁渣可用作砖、砌块和建材制品的原料。砖、砌块和建材制品中，钢铁渣的掺量在80%以上，产品强度、耐久性高于粘土砖和粉煤灰砖，具有如下优点：体积密度和吸水率与粘土砖相近；可生产免烧砖，节省能耗，降低成本，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。需要注意的是，必须控制好钢铁渣中的f- CaO含量和碱量。
由于钢渣的抗压性和耐磨性比高炉水渣要好，所以钢渣在道路施工领域的应用比高炉水渣的利用广。钢渣应用于道路施工领域是多方面的，可用于道路的基层、垫面及面层。国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢等已经用钢渣铺筑了大量道路。在国外，钢渣用于筑路也是钢渣综合利用的一个主要途径。有资料表明，美、日等20个国家已利用的钢渣中有60％左右用于道路工程，其中俄罗斯90%以上的钢渣应用于道路施工。此外，钢铁尾渣还可以应用在农业领域，如生产酸性土壤改良剂、硅肥、钢渣磷肥。钢铁渣还可以用来生产一些用量相对不大，但是极具经济价值的特殊用途产品，如生产矿渣棉、微晶玻璃等。
钢铁渣作为钢铁生产过程中的副产品，不仅不是废弃物，而且是非常有价值的资源。通过选用合适的处理工艺和采用适当的综合利用技术，从钢铁渣中可以回收大量铁金属，其尾渣可用于水泥工业、建材、道路施工、农业生产等各个领域，创造巨大的经济效益和社会效益。
当前国家鼓励发展循环经济，号召节能降耗，钢铁渣综合利用是最具代表性的节能、环保措施之一，也是钢铁工业实现健康、持续发展的一个重要保障，我们要大力推广钢铁渣综合利用技术，以实现钢铁渣资源的最优化利用。
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