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钢渣

一种工业固体废物。炼钢排出的渣,依炉型分为转炉渣、 平炉渣、 电炉渣。排出量约为粗钢产量的15~20%。

成分

钢渣主要由钙、 铁、 硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体,还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。有的地区因矿石含钛和钒,钢渣中也稍含有这些成分。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同,有较大的差异。

钢渣在温度 1500~1700℃下形成,高温下呈液态,缓慢冷却后呈块状,一般为深灰、深褐色。有时因所含游离钙、镁氧化物与水或湿气反应转化为氢氧化物,致使渣块体积膨胀而碎裂;有时因所含大量硅酸二钙在冷却过程中(约为675℃时)由β型转变为 γ型而碎裂。如以适量水处理液体钢渣,能淬冷成粒。

处理方法

20世纪初期即开始研究钢渣的利用,但由于它的成分波动较大,迟迟未能实际应用。70年代初,美国首先把每年排放的1700万吨钢渣全部利用起来。目前,德意志联邦共和国,钢渣绝大部分已得到利用。英国、法国的钢渣利用率为60%左右,日本为50%左右,中国为10%左右。

世界许多国家处理钢渣的通行方法是热泼法,即将液体钢渣泼入专门的处理场,渣层厚度在30厘米以下,喷淋适量的水促其冷却,然后进行破碎、筛分、磁选,以回收其中金属,渣块则进行综合利用。美国伯利恒钢铁公司和中国一些钢厂都采用水力冲渣法使电炉渣、平炉前期渣实现粒化。冲水水压为2.5~8千克力/厘米2,渣和水之比为1比10以上。此法工艺简单,得到的钢渣粒度大多在1厘米以下,便于利用。但用水量大,须解决水的处理和循环利用问题。1974年以来,日本的新日本钢铁公司采用浅盘(ISC盘)水淬法(见图)处理转炉渣。处理方法是将液体钢渣泼入浅盘,渣层厚度约10厘米,喷水使渣冷却到500℃左右,固化后将渣倾倒在运渣车上,再度喷水使渣冷却到200℃左右,然后倒入泡渣池,冷却至常温。经过处理的渣,颗粒大多在10厘米以下。此法节省处理场地,操作较水力冲渣法安全,周转快,节省投资和设备,对环境的污染程度较轻。

图用途

钢渣的用途因成分而异。美国每年以排渣量的2/3作为炼铁熔剂,直接加入高炉或加入烧结矿,在钢铁厂内部循环使用。钢渣的成分中,除硅无用和磷有害外,钙、铁、镁和锰(共占钢渣总量的80%)都得到利用。但硫、磷含量较高的钢渣作为熔剂,会使高炉炼铁的利用系数降低,焦比增加。法国、德意志联邦共和国、加拿大等国都把这类钢渣用作铁路道碴和道路材料。做法是先将加工后的钢渣存放3~6个月,待体积稳定以后使用。这类钢渣广泛用于道路路基的垫层、结构层,尤宜用作沥青拌合料的骨料铺筑路面层。钢渣筑路,具有强度高,耐磨性和防滑性好,耐久性好,维护费用低等优点。西欧各国用高磷钢渣作肥料有悠久的历史。钢渣中的钙、硅、锰以及微量元素均有肥效,可作为渣肥施于酸性土壤。各类钢渣均可作为填坑、填海造地材料。中国目前生产少量钢渣水泥,多用转炉钢渣掺50%左右高炉粒化渣,10%左右石膏,磨制无熟料钢渣水泥,或以15%左右水泥熟料代替钢渣磨制少熟料水泥。中国有些地方利用电炉钢渣生产白钢渣水泥。日本、德意志联邦共和国利用钢渣作为水泥生料,焙烧铁酸盐水泥,可节约能源。此外,钢渣还可制造砖、瓦、碳化建筑材料等。