貼心為您講述【高端金工】鋼鐵渣的來(lái)源及利用途徑 【JG】
河南金工機(jī)械有限公司選礦生產(chǎn)線設(shè)備有:浮選機(jī),選金設(shè)備,選銅設(shè)備,選鉬設(shè)備,鉬礦選礦設(shè)備、鉛鋅礦選礦設(shè)備、磁鐵礦選礦設(shè)備、銅礦選礦設(shè)備、褐鐵礦選礦設(shè)備、金礦選礦設(shè)備、鋼渣選鐵設(shè)備、河沙選鐵設(shè)備、赤鐵礦選礦設(shè)備等。我公司可以提供日處理30---3000噸成套礦選設(shè)備,日產(chǎn)1萬(wàn)噸以下成套破碎機(jī)生產(chǎn)線設(shè)備,公司主導(dǎo)產(chǎn)品碎石機(jī)和浮選機(jī)常年出口國(guó)內(nèi)外。歡迎您來(lái)公司實(shí)地考察:13849045999 0371-64341666 技術(shù)總監(jiān) 韓總
鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),在國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形勢(shì)下,鋼鐵工業(yè)也呈現(xiàn)出跳躍式發(fā)展的態(tài)勢(shì),鋼產(chǎn)量近幾年不斷提高,鋼渣作為煉鋼工藝流程的衍生物隨著鋼產(chǎn)量的提高年產(chǎn)量不斷遞增。據(jù)最新資料統(tǒng)計(jì),2004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)。積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)有效的處理技術(shù)和資源化利用新技術(shù),提高其利用率和附加值,是鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要課題之一。
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。鋼渣的外循環(huán)主要是指用于建筑建材行業(yè)。
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。
鋼渣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部循環(huán)歷來(lái)受到重視和普遍采用,配加轉(zhuǎn)爐渣的燒結(jié)礦可改善高爐的流動(dòng)性,增加鐵的還原產(chǎn)量。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。研究表明,當(dāng)高爐爐料使用100%自熔性球團(tuán)礦時(shí),5%轉(zhuǎn)爐渣作為溶劑加入會(huì)引起高爐運(yùn)行不暢,原因是明顯影響球團(tuán)礦的軟熔特性,增大軟熔溫度間隔,使?fàn)t渣粘性有增大趨勢(shì)。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)≤±2%,粒度要求一般小于3mm,鋼渣在成分上很難滿足要求,對(duì)鋼渣破碎和篩分的要求也高。
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。目前馬鋼混勻燒結(jié)礦中只加入1%左右,而且是間斷式配加。
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f CaO、f MgO,它們?cè)诟哂谒嗍炝蠠蓽囟认滦纬?,結(jié)構(gòu)致密,水化很慢,f CaO遇水后水化形成Ca(OH)2,體積膨脹98%,f MgO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)接袖撛幕炷凉こ獭⒌缆?、建材制品開(kāi)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。鋼渣在建筑建材行業(yè)有以下幾種利用途徑。
——做水泥生料
鋼渣中CaO、MgO、FeO、Fe2O3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。水泥工藝中煅燒1t石灰石產(chǎn)生440kgCO2,需500kcal熱量,煅燒1t熟料需230kg優(yōu)質(zhì)煤。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。
——做鋼渣水泥原料和復(fù)合硅酸鹽水泥的混合材
根據(jù)對(duì)鋼渣的巖相檢定和X射線檢定,鋼渣之所以具有水硬膠凝性主要是含有水泥熟料中的一些礦物,C3S、C2S和鐵鋁酸鹽,這些礦物都具有膠凝性,但其含量比水泥熟料少,慢冷的鋼渣晶體發(fā)育較大,比較完整,活性較低,因而水化速度和膠凝能力都比熟料小。
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。鋼渣水泥具有水化熱低、耐磨、抗凍、耐腐蝕、后期強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。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。渣鐵沒(méi)有很好分離導(dǎo)致渣中金屬鐵含量高,也影響水泥的磨制;另外鋼渣的活性礦物含量低且以C2S為主,造成鋼渣水泥的早期強(qiáng)度低,新的水泥標(biāo)準(zhǔn)中取消了7天強(qiáng)度指標(biāo),增加了3天強(qiáng)度指標(biāo),致使鋼渣水泥難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
——鋼渣微粉做混凝土摻和料
鋼渣微粉開(kāi)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400m2kg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。
鋼渣微粉和礦渣微粉復(fù)合時(shí)有優(yōu)勢(shì)疊加的效果,鋼渣中的C3S、C2S水化時(shí)形成的氫氧化鈣是礦渣的堿性激發(fā)劑。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)/(%SiO2+%Al2O3),約為0.9~1.2,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<12.4易破壞),引起混凝土中的鋼筋腐蝕,另外高爐渣是以C3AS、C2MS2為主要成分的玻璃體,粒化高爐渣粉的膠凝性來(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)/(%SiO2),約為1.8~3.0,礦物主要是C3S、C2S、CF、C3RS2、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。摻入鋼渣微粉的混凝土具有后期強(qiáng)度高的特性,見(jiàn)表1。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。
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