我国钢渣资源化利用趋势分析
2010年 8月第48卷第4期武钢技术
WISCO TEC HNOLO GY Aug. 2010
Vol. 48 No. 4・51・
我国钢渣资源化利用趋势分析
李灿华
(武钢金属资源公司冶金渣分公司, 湖北武汉430082)
摘 要:综述我国钢渣处理和利用技术的研究进展, 分析钢渣处理和综合利用技术方面的难题, 提出解决难题的建议。
关键词:钢渣; 综合利用; 建议
中图分类号:X757 文献标识码:A 文章编号:100824371(2010) 0420051204
Study on the development and prospect of recycling in China
L I Can 2(Research Center for Multip Slag Branch , China )
Abstract :t he of st udy o n t he steel slag processing and in China , analyzes difficulties existing in t he technology of t he steel and comprehensive utilization and p ut s forward p roposals to solve t ho se difficulties.
K ey w ords :steel slag ; comprehensive utilization ; p roposal
2009年中国粗钢产量达到5. 65亿t , 钢渣作
为钢铁生产的副产品, 达到7400万t 。经过长期的努力, 我国钢渣资源化利用技术取得了一定进展, 钢渣已经成功地应用于水泥、建材、道路工程、农业生产、冶金炉料和污水处理等领域, 而且液态钢渣的处理和加工技术也得到了提高。目前我国的宏观经济环境等因素都对我国的钢渣资源化利用产生了影响。
表1 1995年以来我国钢渣产生及利用情况统计表年份
[***********][***********][***********]082009
粗钢产
量/Mt
[**************]28. [***********]9489501565
钢渣产生量/Mt
13. 9415. 1816. 1317. 1618. 5519. 0822. 8327. 2333. 3540. 8551. 0961. 3471. 6865. 1373. 45
钢渣利用量/Mt
5. 856. 386. 777. 217. 427. 255. 947. 353. 344. 084. 855. 528. 567. 169. 55
钢渣利用率/%
[***********]109. 59. 1121113
1 钢渣利用现状1. 1 钢渣的利用统计
钢渣是炼钢过程中产生的一种副产品, 钢渣产生率约为粗钢量的10%左右, 其产生量与我国粗钢产量的增长相一致。从表1可以看出, 我国粗钢产量在2000年开始快速增长, 同时钢渣产生量也急剧增长, 但是利用率却急剧下降, 这一趋势一直持续到2006年。即我国钢铁产量增速从2006年开始放缓, 并且表现越来越明显, 从2009
注:本表格数据由中国废钢铁协会提供, 经作者整理而成
2008年国内当年新增产量仍在7000万t 和5000万t 左右, 这个增量仍比较大, 即2007-2008年我国仍处于新增产能的释放期。2010年
年开始, 受国家产业结构调整和金融危机影响, 国内钢铁产量将进入低速增长期。不过,2007-作者简介:李灿华(19792) , 男, 工程师, 从事冶金渣资源化利用研究
・52・武钢技术第48卷
之后, 这个释放期才基本结束, 也就是说粗钢产量将逐步趋于稳定。与此相对应的, 钢渣产生量也会趋于稳定。不过, 随着循环经济政策的实施, 我国钢渣利用取得了一定的成效, 钢渣利用率开始缓慢回升, 但利用率还很低, 钢渣资源化利用工作任重而道远。
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。近年来, 我国的渣处理企业逐渐形成了以宝钢为代表的滚筒法成熟工艺, 也有部分专家在推荐热焖法并对其进行一些技术革新。
1. 3. 2 预处理渣的再加工技术
预处理钢渣的再加工处理是为钢渣尾渣资源化利用服务的, 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2种工艺。这2种工艺在我国都有应用的例子, 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、唐钢等企业钢, , 技术、, 生产的产。在对预处理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。目前部分的钢渣设备生产企业也在探索钢渣自磨处理技术[2], 特别是在我国的钢渣粉末化利用成为趋势的环境下, 有很多企业在尝试。
1. 2 钢渣利用率偏低原因分析
我国目前钢渣综合利用率偏低, 与国家要求———2010年利用率达到60%以上———还有一定的差距, 除了粗钢产量一直在增加以外, 钢渣实际综合利用能力偏低是一个重要原因。具体分析, 主要有以下几个原因:1) 对钢渣是二次资源认识不足, 目前对钢渣的利用主要是获取废钢, 而对钢渣性质、资源化工艺、设备、用途等认识不足, 没高矿产资源效率和价值去认识;2) 仅依附钢铁企业, ;3) 存在地区发展不平衡, 企业大小发展不平衡, 钢渣利用率高的企业基本集中在东、中部地区, 且特大钢铁企业做得相对较好;4) 政策法规的指导性和可操作性不强, 缺乏有效鼓励与监督机制。
1. 3. 3 钢渣尾渣资源化利用技术
用于生产水泥和混凝土是钢渣尾渣的主要用途。钢渣中含有大量CaO 、SiO 2, 其矿物成分中含有大量C 2S 、C 3S , 与硅酸盐水泥熟料相似, 因此钢渣尾渣磨细以后是生产水泥的一种优良原料[3]。钢渣应用于水泥工业在我国已有30余年历史, 钢渣水泥已经大量应用于城市建筑、大型水库、机场跑道、桥梁等工程[4]。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。
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, 采用钢渣微粉作为掺合料已被认为是一项最具发展前景的措施之一。采用钢渣粉做掺和料, 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[5]。目前选择钢渣和水渣双掺粉是一种比较通用的做法。
钢渣可用作砖[6-7]、砌块[8]和建材制品[9]的原料。砖、砌块和建材制品中, 钢渣的掺量在20%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
1. 3 钢渣处理与利用技术
经过几十年的努力, 我国的钢渣资源化利用
取得了很大的成就。目前, 钢渣不仅在水泥、建材和道路工程中得到资源化应用, 而且也在农业生产、冶金炉料、污水处理等领域得到资源化利用。下面分别从液态渣的预处理技术、预处理渣的再加工技术、尾渣的综合利用技术等几个方面做些阐述。
1. 3. 1 液态渣的预处理技术
液态渣预处理的任务是把转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。液态渣的预处理技术的应用与渣处理企业资金实力、液态渣的性能以及后续利用需要有直接关系。
国内转炉钢渣预处理工艺较多, 主要有热焖法、水淬法、风淬法、热泼或浅盘热泼法及滚筒法[1], 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, 需要配备其他处理工艺, 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
第4期李灿华:我国钢渣资源化利用趋势分析 ・53・
的是, 必须控制好钢渣中的f 2CaO 含量和碱量。
目前也有专家将钢渣用于碱激发材料[10-11], 一般称之为凝石材料。但是凝石技术的有些关键技术有待进一步研究。
钢渣也可应用于道路工程领域, 用作道路的基层[12-16]、垫面[17]及面层[18]。国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢等已经用钢渣铺筑了大量道路。钢渣尾渣也可应用在农业领域, 如生产酸性土壤改良剂[19]、硅肥[20]、钢渣磷肥[21]。武钢还研究钢渣做污水处理材料, 如钢渣絮凝剂[22]和钢渣吸附剂[23]等。
法为主, 配以热泼法或者浅盘法工艺对转炉钢渣进行预处理, 这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;2) 改进对预处理渣的再加工技术, 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。经过近年来的生产实践, 钢渣自磨技术是处理钢渣的一大发展趋势。
2. 2 以标准推广产品
钢渣利用目前还处于提取含铁物质阶段, 没有真正成熟的能在全国推广的钢渣产品, 各企业的产品也仅局限于本地的实际。究其原因还是钢渣标准的缺失和水平的低下2009年12月22日—23日等5项标准审定会在北京召开, 我国的钢渣产品标准体系已开始建立。
1. 4 钢渣综合利用面临的难题
尽管这些尝试和探索起到了一定的推进作用, 但到目前为止尚未找到大规模资源化合理利用钢渣资源的有效途径。而且, 。影响钢渣在钢铁、、烧结熔剂、, 且对渣中P 、S 等元素的含量有严格限制; 经过处理的钢渣在道路建设中作为路面垫层使用, 但常常发生体积膨胀, 导致路面破坏; 经过处理的钢渣用作农用肥料成本过高; 在水泥行业中作为水泥熟料生产的校正原料用量很小, 而钢渣作为水泥混合材和混凝土掺合料使用存在3个主要性质缺陷:过高的游离氧化钙含量、过高的铁氧化物含量(质量分数20%~40%) 和较低的水硬活性。用作水泥混合材, 钢渣本身活性不高且又会影响水泥的稳定性等。因此, 要彻底解决我国钢渣充分利用、实现钢渣完全循环再利用问题, 还有很多方面的课题要研究, 有许多问题要解决。
3 结 语
金融危机考验了我国钢铁企业, 使得钢企更加成熟, 也为我国的钢渣利用工作带来了前进的动力。目前我国的钢渣综合利用工作取得了一定进展, 也还有很大发展潜力, 这需要不断提高利用的技术水平, 完善利用的标准, 不断推进我国钢渣利用工作, 为我国的低碳经济发展做出贡献。
[参考文献]
[1] 宁新周, 张计民, 张维召, 等. 国内钢渣处理和应用方式的调
查分析[J].冶金环境保护,2007(2) :45247. [2] 宋喜民. 冶金渣加工设备的发展现状及国产设备的研制和
应用[J].冶金环境保护,2006(1) :44248. [3] 凌庆璋. 钢渣与钢渣水泥[J].江苏建材,2003(1) :17218. [4] 李军华. 钢渣微粉在水泥及混凝土中的作用[J].山东建材,
2002(4) :21222. [5] 朱桂林, 孙树杉. 钢渣粉作混凝土掺合料的研究[J].废钢
铁,2002(4) :29232. [6] 蔡雪军, 袁晓露, 陈 晶. 利用钢渣矿渣研制标准砖[J].新
2 钢渣综合利用前景展望2. 1 钢渣综合利用的趋势
钢渣综合利用目前存在上述的各种技术问
题, 需要逐个进行解决。从长期利用钢渣的角度来说, 钢渣综合利用的趋势逐渐显现, 钢渣逐渐朝着钢渣粉末化以满足水泥建材使用的需要, 另一方面钢渣利用需要无害化成套处理技术, 即钢渣原渣的加工需要满足钢渣在道路工程中应用的成套技术, 涉及钢渣破碎筛分磁选技术和钢渣基层、面层材料组成设计专有技术(包括微表处技术) 。这就要求:1) 改善对热态渣的预处理技术, 从近年生产实际来看, 国内转炉钢渣预处理工艺以滚筒
型建筑材料,2006, (8) :23225. [7] 周 佳, 倪 文, 李建平. 无水泥钢渣路面透水砖研制[J].
非金属矿,2004,27(6) :16218. [8] 张 明, 曹明礼, 陈吉春, 等. 掺膨胀珍珠岩电炉钢渣制小
型空心砌块[J].非金属矿,2004,27(4) :21222,31. [9] 柯昌君. 不同纯度石膏对低碱度钢渣制品强度影响的研究
[J].非金属矿,2005,28(4) :28230.
[10]许远辉, 陆文雄, 王秀娟, 等. 钢渣活性激发的研究现状与发
展[J].上海大学学报,2004,10(1) :91296. [11]樊传刚, 徐 兰, 朱思伟, 等. 碱性激发钢渣水化活性的研究
[J].安徽工业大学学报,2006,23(1) :30233.
・54・武钢技术
[J].武汉理工大学学报,2001,23(6) :10214.
第48卷
[12]朱珍芳. 二灰钢渣在路面基层中的应用研究[J].山西建筑,
2006,32(15) :3002301.
[13]王纪曾, 谢容月. 钢渣在宝钢三期工程道路基层中应用研究
[J].冶金工业部建筑研究总院院刊,1997(1) :30236. [14]王晋成, 李长丽, 卜欣宗, 等. 二灰钢渣在城市道路建设中的
应用[J].冶金环境保护,2005(4) :46249. [15]谢产庭、杨圣明. 石灰粉煤灰稳定首钢钢渣基层材料的研究
与应用[J].市政技术,1999,101(4) :10216. [16]王元纲, 李 芸, 张 澎. 掺钢渣的石灰粉煤灰稳定碎石抗
[19]杨玉霞, 李爱群. 利用冶金渣研制渣肥的探讨[J].太钢科
技,2000(4) :85291. [20]宋业文, 舒 红, 李东雷, 等, 高炉废渣在水稻施肥上的利用
[J].环境保护,1999(3) :43244. [21]吴志宏, 邹宗树, 王承智. 转炉钢渣在农业生产中的再利用
[J].矿产综合利用,2005(6) :25228.
[22]李灿华. 用冶金渣制备聚硅硫酸铁的研究[J].胶体与聚合
压强度的研究[J].森林工程,2006,22(2) :43245. [17]高 飞. 钢渣在路面基层及底基层中的应用[J].中国公路,
2005(12) :92293. [18]丁庆军, 李 春, 彭 波, 等. 钢渣做沥青混凝土集料的研究
物,2006,24(1) :29230.
[23]李灿华. 钢渣吸附剂的制备及应用研究[J ].重钢技术,
2007,50(4) :12216.
(收稿日期:2010201222)
专利信息
专利号:01138224.4
专利权人:, 具体说是一种铁损P 1. 5与现行普通冷轧无取向硅钢低, 而磁感B 5000则较各对应牌号高0. 12T 以上的高磁感低铁损系列冷轧无取向电工钢的成分及生产方法。通过调整主合金元素含量, 降低气体夹杂及氮化物形成元素含量, 添加偏析元素, 采用低温热轧、一次法冷轧、按T Ann =786. 83K +61. 04Si (%) 确定退火均热温度、在干气或增湿气氛中进行成品退火, 使0. 50mm 产品P 1. 5为2. 70~13. 00W/kg , 而B 5000达1. 76~1. 82T , 具有良好铁损和磁感配合。本系列电工钢适宜作各类大、中、小型普通电机及高效率电机铁芯。
大线能量低焊接裂纹敏感性系列钢及其生产方法
专利号:02115877
专利权人:武汉钢铁(集团) 公司
本发明涉及一种60kg 及70kg 级大线能量低焊接裂纹敏感性系列高强钢及其生产方法, 属低合金钢制造领域。本发明钢采用低碳、Ti -Nb -B 复合加入及Ni -V -Cu -Mo -Zr -RE 中的两种或两种以上复合加入, 分别控制P cm ≤0. 21%和P cm ≤0. 23%。采用调质热处理得到高强韧性回火索氏体组织, 利用Ti 、Nb 和O 、N 形成高熔点第二相质点及复合析出相抑制焊接粗晶区的长大。本发明钢经轧制及调质热处理, 具有极优的综合性能、冷热加工性、抗50~150kJ /cm 大线能量焊接性能。采用手弧焊、埋弧焊、气保焊、电渣焊或气电焊焊接, 能有效地减低焊接施工强度, 大幅度地提高焊接效率, 本发明钢适用于石化、化工、冶金、城建、能源、交通、机械、水电及船舶等行业。
电池壳用极薄钢带及生产方法
专利号:02139076.2
专利权人:武汉钢铁(集团) 公司
本发明涉及一种电池壳用极薄钢带及其生产方法, 属低合金钢制造领域。采用Mn 固溶强化, 复合添加微量Nb 和Ti , 并控制过剩w (Ti )
(武钢知识产权管理部供稿)