冶金行业含铁固体废弃物资源化综合利用研究

韩 雪

（山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司，山东 莱芜 271104）

据统计，当下我国冶金工业固体废弃物年产量已达到4亿t，而综合利用率仅为18%，工业尾矿产生量近3亿t，但利用率不足2%，钢铁生产量为3800余万t，但利用率仅为10%左右。针对当下我国冶金工业固体废弃物的利用情况，相关企业必须重视资源化处理及综合利用，突破工作落实过程中的难题，缓解其中的矛盾，从而提高冶金固体废弃物的处理效率，取得显著成效。当前，在生态文明社会建设的过程中，国家提高了对冶金固体废弃物资源化利用的关注度。因此，本文主要探讨了冶金固体废弃物资源化处理及综合利用的相关问题。

1 冶金渣资源化处理及综合利用情况

现阶段，我国钢铁年产量约为5亿t，其间将会产生大量的冶金渣，年产量约1亿t。冶金渣的主要成分为钢渣、矿渣等，高炉重矿渣和水淬矿渣利用率较高，但钢渣的利用率仅为20%，未被利用的冶金渣长期存储、堆放，未能得到及时利用，将会逐步失去利用价值，其活性无法满足再利用的要求。除此之外，这些冶金渣也会占用大量的土地面积，给土壤造成一定程度的污染。2009年，我国颁布了《循环经济促进法》，针对性地提出了冶金渣再利用这一建议，现阶段，冶金渣再利用已经成为钢铁企业发展过程中的重要课题[1]。

2 冶金渣资源化处理与综合利用的发展方向

我国冶金工业固体废弃物的利用率低无疑是因炼铁炼钢技术仍需完善，先进性不足，虽说钢铁产量稳居世界首位，但钢铁企业生产期间仍旧会产生大量的冶金渣。若想使钢铁企业的运营以及发展更具环保性、可持续性，就要有效利用冶金渣，坚持走节能、环保的道路，提高冶金工业固体废弃物的利用率。

冶金渣资源化处理及综合利用指的是冶金企业须从冶金渣中筛选可利用的成分，运用磁选除铁的方式，将尾料应用于建材产品生产环节，发挥其应有优势。废钢铁的回收再利用，既满足可持续发展要求，同时也提高了资源利用率。这部分废弃物可应用于路基材、预拌砂浆、多孔砖、混合材、砌筑水泥以及冶金渣蒸压加气砌块等各类建筑产品的生产环节，在开发并利用冶金渣的过程中，国家应有效结合资源的可利用程度，针对性地制定循环经济产业政策。此外，企业要积极引进先进的生产工艺，以满足节能环保的发展需求，使建材产品满足国家标准[2-3]。

3 冶金渣资源化处理及综合利用与节能环保之间的关系

要想将废弃的冶金渣进行处理，而后应用于建材产品的生产环节，人们需要研发极具节能环保性能的新工艺、新技术。破碎磁选除铁之后的钢渣含有大量的碳酸钙等矿物质，这些物质的水硬性较强。如果钢渣与高炉水淬矿渣配合利用，就可对矿渣起到碱性激发的效果，及时消除钢渣中的碳酸钙所带来的负面影响，令产品更加稳定。破碎磁选除铁后的重矿渣其体积较为稳定，同时也具有显著的质密性，可用来替代黄砂和碎石等粗细骨料。

3.1 钢渣混合材的节能环保性能

水泥生产环节的钢渣混合材必须进行烘干，较为常见的烘干方式为将含水量约为10%的钢渣混合材运送至水泥厂，通过热风的作用完成烘干任务。但这样不仅增加了运输过程中的资金投入，同时也消耗了煤炭资源[4-5]。所以，可将钢渣应用于水泥混合材料的生产环节，将其作为炼铁产的副产品，实施就地烘干，减少汽车运输环节的资金投入，同时有效避免煤炭、石油等资源的浪费。

将钢渣应用于水泥工业已经有几十年的历史，据统计，现阶段我国年利用钢渣混合材料已达到1000万t，如若运用钢铁厂所生产的高炉煤气实施就地烘干，那么可将钢渣内的水分降低至2%，每烘干1000万 t钢材混合料即可减少70万t的煤炭，并节省汽车运输油用量40万L。

3.2 钢渣矿渣混凝土砖的节能环保

钢渣矿渣混凝土砖主要是将钢渣矿渣进行有效配置，而后再浇筑成水泥，将其作为有效的胶凝材料，或可利用高炉重矿渣、钢渣以及水淬矿渣等，将其作为骨料，而后掺入外加剂，运用钢厂余热蒸汽养护工艺或半干法压制成型所生产的冶金渣砖。许多学者均已通过实践研究证明，上述工艺所生产的钢渣矿碴混凝土砖性能良好，均可满足国家标准，同时生产过程的资金投入极低，90%以上的原料均为废弃的冶金渣，生产工艺也符合节能环保要求[6-7]。这样不仅提高了冶金废弃物的利用率，同时也可替代传统的黏土砖，减少占地面积，保护耕地。此外，钢材矿料混凝土属于典型的节能降耗型免烧砖，值得大力推广。

4 冶金尘泥资源化处理及综合利用

4.1 技术分析

钢铁厂冶金尘泥主要包含除尘灰、高炉瓦斯泥以及转炉尘泥等。在炼钢的过程中，将冶金尘泥加入转炉内，其中的2%将会转变成粉尘，转炉尘的产生量约为20 kg/t。此外，炼钢粉尘的主要成分为氧化铁，占据70%～90%，而其他氧化杂质则占5%～30%。转炉炼钢尘泥通常会应用于烧结环节，作为烧结原料，但是炼铁过程中的新元素可谓是极其典型的有害元素，高炉冶炼环节容易形成炉瘤，继而影响炉内气体和炉料的流动。所以，在转炉尘泥回收过程中需要回收其中富含锌元素和碳元素的尾泥。烧结混合料期间加入OG泥悬浮液，用于混合料制粒，增强混合料的透气性，减少资金投入，达到节能环保的效果。

现阶段，大型钢铁企业对于冶金尘泥的回收利用率可达到百分之百，回收工艺较为先进，带来了极大的经济效益。

4.2 工艺分析

冶金尘泥综合利用工艺主要分为以下几类。一是瓦斯泥利用工艺，主要包括瓦斯泥重选、铁精粉制炼、烧结厂加工、含锌泥提锌等步骤。二是除尘灰及转炉泥干法利用工艺，包括转炉泥、除尘灰以及油泥烧结返矿、混合料加工等步骤。三是转炉泥湿法利用工艺，应用的主要设备和材料有转炉泥搅拌池、管道、烧结配料皮带和化学黏结剂，需经过加压成球和入炉干燥等步骤。

4.3 冶金固体废弃物资源化处理及综合利用

近几年来，国内各大钢铁企业在生产过程中都已基本转变了运营目标，力求实现固体废弃物全利用、零排放，对管理体制进行改革、创新，为冶金固体废弃物资源化处理及综合利用的发展注入了动力源泉。当下，各大钢铁企业都在生产过程中尽可能提高工业固体废弃物的利用率，利用过程中大多会经过固体废气资源回收、烧结、高炉、炼钢以及轧钢的步骤，将冶金固体废弃物融入循环利用模式中，但利用率仍相对较低，产生的附加值亦不高，例如，瓦斯泥、氧化铁皮以及转炉泥的利用效率均无法得到保障，所以冶金固体废弃物的利用仍需进一步研究。

5 将冶金固体废弃物应用于水泥生产环节

若想进一步提高冶金固体废弃物的利用率，应当在水泥生产过程中全面验证、研究，明确钢渣等废弃物的可利用程度，逐步探索出一条适合钢渣水泥生产的工艺路径，确保工艺控制的有效性。

5.1 加强对钢渣溶剂渣配料相关问题的研究

钢渣经过破碎磁选后，所回收的溶剂渣会应用于烧结厂中，其配比通常为110%左右，溶剂渣的应用将会给烧结矿质量带来一定的影响，究其根本，无疑是因为所利用的钢渣润湿性能较差，无法满足烧结矿的生产需求，因此许多烧结厂均停止运用钢渣，依旧利用铁矿粉。相关技术人员和专家学者应加强钢渣、溶剂渣在烧结矿生产过程中应用量配置方面的研究，以最大程度地提高烧结矿强度、烧结速度，确保烧结矿性能，从而彰显钢渣溶剂渣的利用价值。

5.2 将钢渣作为建筑材料与道路材料

钢渣应用期间必须平衡自身稳定性，应改进热泼法渣处理工艺，重视钢渣入焖法工艺技术的研究。以湖南涟钢转炉钢渣热焖法处理为例进行分析，研发后的钢渣利用情况较为良好，所生产的水硬性钢铁渣免烧承重砖质量达标，提高了钢渣利用率。有学者提出利用钢渣制造极具耐腐蚀性的微晶玻璃，将其应用于建筑材料和道路材料生产环节，发挥其利用价值。

5.3 重点开发钢渣粉生产

有效利用钢渣粉，将其应用于混凝土和水泥生产环节，从而使钢渣价值资源化。达到400 m2/kg系度的钢渣，可替代10%～30%的水泥，在混凝土生产环节发挥应用价值，还能提高混凝土强度，使之更具耐腐蚀性、耐磨性以及抗冻性。与水泥生产相比，其成本降低30%，同时工程建设资金投入减少，其可在混凝土生产环节大范围利用。值得一提的是，现阶段我国钢渣粉年产量可达300万t，主要用于工程建设环节，为冶金固体废弃物资源化处理及综合利用奠定了坚实基础。需要注意的是，在钢渣粉开发和生产的过程中，人们需要有效选择粉磨工艺以及粉磨设备，提高钢渣粉的细度，从而保证其应用效率。

5.4 对造渣剂及冷却剂大力研发

废弃物中的氧化铁皮、转炉泥以及除尘灰等的利用，通常会采用回收加工及烧结利用的模式，提高固体废弃物的应用附加值。钢铁生产过程中所产生的转炉泥废弃物，通常会以废料、烧制、铁、钢大循环模式进行回收再利用，现阶段已由传统的大循环逐步转变为废料、钢的小循环利用模式，模式的转变降低了能源消耗，同时所产生的污染也相对较小，这一过程中的资金投入较低，产生的效益更佳。

5.5 利用瓦斯泥梯级开发模式

瓦斯泥重选提铁以后，尾泥中的含量相对较高，可达到30%，应当首先对瓦斯泥中的碳元素进行回收，从而替代无烟煤，其间也可有效利用回收新工艺，制作可回收碳粉。

6 结语

最近几年来，国家格外注重节能减排事业的推进，力求发展循环经济，积极落实可持续发展战略。因此，有必要重视冶金固体废弃物资源化处理及综合利用，实现资源循环利用，推动钢铁行业持续、稳健发展，为其经济效益及社会效益的提升提供重要保障。冶金固体废弃物中的冶金渣可谓是重要组分，可将其应用于道路材料及建筑材料的生产环节，利用高炉煤气、工业废渣等，生产出市场运作中所需的绿色建材产品，发挥其社会效益及环境效益。当前，人们不仅要加大冶金固体废弃物资源化处理及综合利用的力度，还要不断研究、推广先进技术，拓展其应用范围，从而为我国钢铁企业的发展与进步做出重要贡献。