钢渣的处理工艺和利用现状

2020-04-23罗莉萍

中国金属通报 2020年1期

罗莉萍

（江西冶金职业技师学院，江西新余 338000）

2014年全国粗钢产量为8.2亿t，其中转炉炼钢约占88%，在转炉炼钢生产中，年产1亿t左右的转炉钢渣[1]。转炉钢渣的易磨性较差，从转炉中出来的终渣很难磨细和粉化，这主要是由于其特殊的化学成分与矿物组成导致的，制约了转炉钢渣的大宗量利用。因此要解决转炉钢渣难磨、难粉化这一问题。当前，对转炉钢渣易磨性的研究大多侧重于预处理技术和粉磨工艺研究。

1 钢渣的处理工艺

钢渣资源化利用的程度主要由钢渣处理工艺决定，这是由于不同的处理工艺在很大程度上可以影响处理后钢渣的物理化学特性。当前，由于炼钢工艺与设备、造渣制度、钢渣性能、利用途径的不同，国内和国外的钢渣资源化处理工艺呈现多样化，主要方法有闷罐法、水淬法、风淬法等，这些处理工艺的各自优点与缺点如表1所示[2-5]。

表1 不同钢渣处理工艺的优缺点

2 转炉钢渣利用现状

目前，转炉钢渣的综合利用可分为两个方向：一是企业内的循环利用，主要包括作烧结原料、冶炼熔剂、回收金属等；二是企业外的综合利用，重点在水泥生产和道路工程。此外钢渣在微晶玻璃和农肥等方面利用量也不断提高。

2.1 作烧结原料[7，8]

转炉钢渣中含有氧化铁，在烧结时形成液相，可以促进各物质扩散，明显改善料层的透气性。钢渣中含有的铁酸钙，对提高烧结矿的强度有利。宝钢烧结矿中转炉钢渣的年配入量超过15万t。日本、德国、美国分别约有19%、24%、30%的转炉钢渣用于烧结。韩国浦项公司通过破碎和磁性分离，将非磁性钢渣用于烧结，使钢渣用于企业内部循环百分比由25%提高到33%，并使烧结生产成本降低。

2.2 用作冶炼熔剂[9-11]

将熔融态的转炉钢渣返回转炉作为冶炼熔剂，相当于转炉炼钢的留渣操作，既能减弱炼钢早期炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉龄，又能促进转炉冶炼前期化渣，缩短冶炼时间，降低原料用量，减少转炉总渣量。为了防止磷的循环富集，返回转炉炼钢的转炉渣的磷含量应该尽量低。预计将转炉钢渣作为冶炼熔剂返回转炉进行推广使用后，每年约有5万t左右的钢渣可被利用。

2.3 回收金属铁[12]

钢渣中铁元素的含量约为25%，其中金属铁约占10%。通过机械破碎—磁选筛分工艺可将其中的金属铁及磁性含铁相分选回收。日本磁选公司每年约回收含铁95%以上的铁粉18万t。我国的莱钢、鞍钢、宝钢等也通过四破四选、三破五选五筛分等回收工艺回收钢渣中金属铁。

2.4 在水泥方面的应用[13]

当前许多钢厂对钢渣资源综合利用的一个重要途径就是生产水泥。由于钢渣中含有的C3S、C2S等胶凝性矿相，矿相和水泥相类似。因此在水泥生产中将钢渣作为混合料加入，可以改善水泥性能，降低能耗。

使用80%以上的钢渣为主要原料，掺入少量激发剂，经磨细后配入200号和400号水泥可以生产一种新型胶凝材料—钢渣水泥，它具有强度高、抗渗透能力强，耐磨性好、耐化学腐蚀、抗冻等优点特点，可以广泛用于民用建筑和工业建筑等。

2.5 道路工程中的应用

转炉钢渣强度高，是一种优良的筑路回填材料，通过对钢渣进行改质处理，将粉磨后得到的钢渣细粉配置成路面混凝土细集料。国内将钢渣用于道路工程已有许多实践。20世纪70年代末，日本便开始了对转炉钢渣在道路中应用的研究。由于当前日本许多钢厂对钢渣的处理方式为蒸汽陈化，处理后的钢渣水硬性差，不能满足上层路基材料的使用要求，需再加入一定量的石灰激发剂，可作为稳定的上层路基材料。

2.6 微晶玻璃

20世纪60年代，开始了对矿渣微晶玻璃的研究，近些年来迅速发展，已经形成了规模化生产。程金树等[14]研究通过向还原性钢渣中添加辅助材料，利用表面成核析晶烧结法，研制出了微晶玻璃花岗岩，其色泽美观、花纹清晰。张元志[15]通过使用钢渣和粉煤灰来研制微晶玻璃，其性能良好，其中钢渣、粉煤灰利用量达75%。