冶金钢铁厂废渣处理对环保的影响

2020-12-20朱丽

中国金属通报 2020年1期

朱丽

（河钢邯钢环保能源部，河北邯郸 056000）

加工制造、建筑建材等行业的日渐兴旺带动了我国钢铁工业的快速发展，做为钢材产品的产销大国，我国钢材产品产量已稳居世界第一。虽然钢铁冶金工业的发展促进了经济的快速增长，为经济建设提供了物质保障，但冶炼生产所产生的大量废渣废物等也成为了环境污染的主要来源。钢铁冶金废渣的随意弃置不仅占用土地资源，而且对土地、水体等都具有污染性，如何妥善处理这些废渣废物成为当前环保治理中迫切需要解决的问题。随着当前环保治理力度的加大，节能减排、绿色生产已成为钢铁企业发展的主题，针对钢铁冶金废渣处理的技术和途径也更加多样化。不仅实现了对废渣的无害化处理，同时尽可能地实现了对冶金废渣的回收利用、变废为宝，为企业带来了可观的经济效益和环保效益。

1 钢铁厂废渣的组成和对环境的危害

1.1 钢铁厂废渣的组成

各种钢材产品的生产需要经过一系列复杂的工艺流程，在这个过程中会产生很多废渣污染物，主要包括高炉渣、转炉渣等。这些废渣不仅成分非常复杂，而且产量也很大，约可占到钢产量的15%～20%。其中高炉渣主要是矿石中的脉石、燃料中的灰分和助燃剂等炉料中的非挥发组分在高炉炼铁过程中产生的废物，化学成分主要是SiO2、Al2O3、CaO、FeO、S等。受生产选料和工艺的影响，高炉渣中有时还会含有微量的TiO2等。

钢渣主要来源于炼钢过程中产生的各种金属氧化物、造渣剂、硅石、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等，根据生产炉型的不同，钢渣又可分为转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣。钢渣的主要成分包括CaO、FeO、SiO2等氧化物，根据各成分组成的不同，钢渣在酸碱度、活性、不稳定性、易磨性等方面会存在一定差异。

1.2 钢铁厂冶金废渣对环境的影响和危害

钢铁厂废渣不仅成分非常复杂，而且其中还含有多种硫化物和氧化物等有害物质和污染物，肆意外排的话会对生态环境造成极大的破坏。一是占用土地资源。钢材生产过程中废渣的产量是非常大的，每冶炼一吨钢就要产出数倍于此的废渣。这些固体废弃物的堆积侵占了大量的良田土地，由于其成分多为金属氧化物和硫化物，因此很难在自然环境中循环降解，也难以种植树木和农作物，使得大量土地因此而荒废；二是破坏水土生态。

废渣中含有大量的重金属物质，如果进入河道、渗入水土则会堵塞河道、恶化土壤，破坏水土保持，导致动植物死亡，严重破坏生态平衡；三是污染大气环境。废渣中含有大量的粉尘和金属颗粒物，其中还夹杂着微量的有害元素。如果未经妥善处理，随意放置的话，这些粉尘和颗粒物则会随着空气流动释放到大气环境中，特别是在起风时节四处飞散，严重污染大气环境，危害人体健康。

2 钢铁冶金废渣的回收再利用

钢铁废渣属于炼钢生产的废弃物，虽然成分复杂，会造成环境的污染，但也并非一无是处，毫无利用价值。目前对于钢铁废渣的处理技术已非常成熟，大多数的废渣都可以得到回收利用，找到了自己的“归宿”。目前，经过处理后的废渣已广泛应用于土壤改良、道路施工、建筑建材、烧结生产等方面，对企业节能减排、环保治理起到了积极的作用。

2.1 高炉渣的回收利用

高炉渣可占到炉渣总量的65%左右，处理方法主要有水淬法、热泼法、半急冷法。水淬法是利用冷却水处理高炉熔渣的方法，处理后可形成海绵形浮石类物质“水渣”。由于其含有大量CaO、SiO2，因此在经过处理后形成的“水渣”可作为优良的水泥添加剂，节省一半以上的水泥熟料用量。水渣的使用可有效增加水泥厂生产率，降低能耗，同时减少二氧化碳排放，可谓是一举多得。此外“水渣”经过一系列的加工后还可制成矿渣砖、砌块材料、矿渣混凝土等多种施工建材。

热泼法是对高炉渣进行慢冷处理的一种方法，可形成类石料矿渣“重矿渣”，根据热泼环节的不同，又可分为炉前热泼和渣场热泼。经过热泼法处理后的矿渣会出现体积膨胀、碎裂、粉化等现象，形成的矿渣碎石可作为道路材料、铁路道渣、混凝土骨料、地基加固回填料、水泥配料、护炉材料等多种工程用材来使用。

膨珠是高炉熔渣在半急冷作用时通过专门的滚筒式成珠装备被击碎和抛甩在空气中，然后在空气冷却作用下形成的珠状矿渣。目前，膨珠生产工艺已非常成熟，制取的膨珠面光、质轻，且具有较好的吸音、隔热性能，可用作轻质混凝土骨料，也可用于制作墙板、楼板以及用于建筑承重结构。

2.2 钢渣的回收利用

目前国内外对于钢渣的处理主要有冷弃法、热泼法、盘泼水法、水淬法等，其中钢渣水淬法在我国钢铁冶金企业中应用最为广泛。经过水淬法处理后的钢渣可加工成为不同粒度大小的渣粒，由于钢渣具有良好的溶解度，且含有P、Fe、Mg等有利于农作物生长的微量元素，因而其中粒径小于2mm的，可加工制作为钢渣磷肥，用于改善土壤，促进农作物生长；粒径在2mm～10mm的，且富含CaO、MgO的，可用于制作烧结球团，应用于烧结生产，从而节省矿石、焦炭等生产原料的费用；对于粒径在10mm～40mm的，可在道路建设作为基层和路面施工材料；而对于40mm以上的大粒径渣块，代替石块作为铁轨内侧的道渣，节省石料消耗；或者是作为高炉熔剂再次投入生产。