第七章工业废物的利用课件.ppt

1、第一节第一节 高炉渣高炉渣采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.01.2t高炉矿渣；高炉矿渣；用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出0.25t高炉矿渣。高炉矿渣。炼铁高炉炼铁高炉铁矿石铁矿石+焦碳焦碳+石灰石石灰石铁水铁水生铁生铁熔融炉渣熔融炉渣高炉烟气高炉烟气冷却冷却高炉渣高炉渣第七章第七章 典型工业固体废物的处理与利典型工业固体废物的处理与利用用一、一、高炉渣的组成和性质高炉渣的组成和性质1.高炉渣的分类高炉渣的分类 按冷却方式的不同按冷却方式的不同水渣水渣：高炉熔渣在：高炉熔渣在大量冷却水大量冷却水作用下形成的海作用下形成的海绵状浮石类物质

2、。绵状浮石类物质。膨珠膨珠：高炉熔渣在：高炉熔渣在半急冷半急冷作用并通过成珠设备击作用并通过成珠设备击碎、抛甩到空气中，再受空气冷却形成的矿渣。碎、抛甩到空气中，再受空气冷却形成的矿渣。重矿渣重矿渣：高炉熔渣经：高炉熔渣经慢冷慢冷作用形成的类石料矿渣。作用形成的类石料矿渣。渣罐渣罐接渣槽接渣槽高压水管高压水管流渣槽流渣槽滚筒滚筒膨珠膨珠14001600高温的熔融体高温的熔融体322OAlSiOMgOCaOMO碱性率我国高炉渣大部分接近中性矿渣（我国高炉渣大部分接近中性矿渣（Mo=0.991.08），），高碱性及酸性高高碱性及酸性高炉渣数量较少。炉渣数量较少。按高炉渣的碱性率按高炉渣的碱性率（以

3、（以Mo表示）表示）碱性碱性矿渣矿渣：碱性率：碱性率Mo1的矿渣的矿渣中性中性矿渣矿渣，碱性率，碱性率Mo=1的矿渣；的矿渣；酸性酸性矿渣矿渣，碱性率，碱性率Mo1的矿渣的矿渣按冶炼生铁的种类按冶炼生铁的种类铸造生铁铸造生铁矿渣矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣炼钢生铁炼钢生铁矿渣矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣特种生铁特种生铁矿渣矿渣：用含有其他金属的铁矿石熔炼：用含有其他金属的铁矿石熔炼生铁时排出的矿渣。生铁时排出的矿渣。二、高炉矿渣的化学组成二、高炉矿渣的化学组成高炉渣含有高炉渣含有15种以上化学成分，但主要是种以上化学成分，但主要是

4、CaO、MgO、Al2O3、SiO2四种，它们约占高炉渣总重量的四种，它们约占高炉渣总重量的95%。CaO和和MgO主要来自助熔剂，主要来自助熔剂，SiO2和和Al2O3主要来自铁精矿中的脉主要来自铁精矿中的脉石和焦炭中的灰分。石和焦炭中的灰分。由于铁精矿品位及冶炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动较由于铁精矿品位及冶炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动较大。一般，生产过程主要控制分析大。一般，生产过程主要控制分析SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、MnO、S七项指标，对一些特殊的高炉渣还需分析七项指标，对一些特殊的高炉渣还需分析TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、C

5、r2O3、Ni2O3等。在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣等。在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣的化学成分变化不大，对综合利用有利。的化学成分变化不大，对综合利用有利。高炉渣属于硅酸盐材料，它的组成与高炉渣属于硅酸盐材料，它的组成与天然岩石天然岩石和和硅酸盐水泥硅酸盐水泥相似，相似，下表所示为我国大部分钢铁厂高炉渣的化学成分与天然岩石和硅酸盐水下表所示为我国大部分钢铁厂高炉渣的化学成分与天然岩石和硅酸盐水泥化学成分比较。泥化学成分比较。我国高炉渣与天然岩石、硅酸盐水泥化学成分比较（质量我国高炉渣与天然岩石、硅酸盐水泥化学成分比较（质量%）名称名称CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOTiO

6、2V2O5S普通渣普通渣384926426171130.110.070.89 0.21.5高钛渣高钛渣234620359152101 20290.10.61.9为高活性矿渣为高活性矿渣k=1.61.9是中活性矿渣是中活性矿渣k 0.25为活性矿渣为活性矿渣Mc0.25为低活性矿渣为低活性矿渣（2）膨胀矿渣珠）膨胀矿渣珠膨珠系半急冷作用形成。除孔洞外，其它部分是玻璃体。膨珠系半急冷作用形成。除孔洞外，其它部分是玻璃体。孔洞：孔径大的孔洞：孔径大的350400m，小的小的80100m。隔热、保隔热、保温、质轻、吸水率低、抗压强度和弹性模量高等温、质轻、吸水率低、抗压强度和弹性模量高等优点，因而优点

7、，因而是一种很好的建筑用轻骨料，也可作为防火隔热材料。是一种很好的建筑用轻骨料，也可作为防火隔热材料。玻璃体：膨珠呈现由灰白到黑的颜色，颜色越浅，玻璃体玻璃体：膨珠呈现由灰白到黑的颜色，颜色越浅，玻璃体含量越高，灰白色膨珠，玻璃体含量达含量越高，灰白色膨珠，玻璃体含量达95%。生产水泥的原。生产水泥的原料。料。(3)重矿渣重矿渣 重矿渣是高温熔渣在空气中自然冷却或淋少量水慢重矿渣是高温熔渣在空气中自然冷却或淋少量水慢速冷却而形成的致密块渣。速冷却而形成的致密块渣。重矿渣的物理性质与天然碎石相近，其块渣容重重矿渣的物理性质与天然碎石相近，其块渣容重大多在大多在1900kg/m3以上，其抗压强度、

8、稳定性、耐磨性、以上，其抗压强度、稳定性、耐磨性、抗冻性、抗冲击能力（韧性）均符合工程要求，可以抗冻性、抗冲击能力（韧性）均符合工程要求，可以代替代替碎石用于各种建筑工程碎石用于各种建筑工程中。中。五、五、高炉渣的资源化途径高炉渣的资源化途径 高炉渣高炉渣80%冲成水淬矿渣。冲成水淬矿渣。一、水渣一、水渣 水渣具有水渣具有潜在的潜在的水硬胶凝性能，是优良的水硬胶凝性能，是优良的水泥原水泥原料料。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。水渣水渣烘干机烘干机粉磨机粉磨机渣粉渣粉粉碎机粉碎机含硅原料含硅原料含铁原料含铁原料粘粘 土土石石 灰灰 石石煅烧窑煅烧窑

9、熟料熟料粉磨机粉磨机石膏石膏硅酸盐水泥硅酸盐水泥混合磨混合磨矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥（1）生产水泥：）生产水泥：我国约有我国约有3/4的水泥中掺有粒状高炉渣。的水泥中掺有粒状高炉渣。目前我国利用高炉渣生产的水泥目前我国利用高炉渣生产的水泥矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：水泥熟料水泥熟料+20%70%高炉水渣高炉水渣+3%5%石膏石膏普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥：水泥熟料水泥熟料+不超过不超过15%高炉水渣高炉水渣+3%5%石膏石膏 石膏矿渣水泥：石膏矿渣水泥：少量水泥熟料少量水泥熟料+80%高炉水渣高炉水渣+15%石膏石膏 钢渣矿渣水泥：钢渣矿渣水泥：45%左右的钢渣左右的钢渣+40%的

10、高炉水渣的高炉水渣+适量的石膏适量的石膏（2）生产矿渣砖）生产矿渣砖水渣、石灰水渣、石灰搅拌搅拌矿渣砖矿渣砖轮碾轮碾成型成型蒸养蒸养一般要求石灰中一般要求石灰中氧化钙含量在氧化钙含量在60%以上，氧化以上，氧化镁应少于镁应少于10%。矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为21202160kg/m3。适用于适用于上下水或水中建筑，不适用于上下水或水中建筑，不适用于高于高于250的环境中使用。的环境中使用。二、膨胀矿渣二、膨胀矿渣膨胀矿渣主要是用作膨胀矿渣主要是用作混凝土轻骨料混凝土轻骨料，也可作，也可作防火隔防火隔热材料热材料。膨珠可以用

11、于膨珠可以用于轻混凝土制品及结构轻混凝土制品及结构，如用于制作砌，如用于制作砌块、楼板、预制墙板及其它轻质混凝土制品。块、楼板、预制墙板及其它轻质混凝土制品。直径小于直径小于3mm的膨珠与水渣的用途相同，可供水泥的膨珠与水渣的用途相同，可供水泥厂作厂作矿渣水泥的掺合料矿渣水泥的掺合料用，也可以作为用，也可以作为公路路基材料和公路路基材料和混凝土细骨料混凝土细骨料使用。使用。三、重矿渣三、重矿渣 矿渣碎石的用途很广，用量也很大，主要用于公路、机矿渣碎石的用途很广，用量也很大，主要用于公路、机场、地基工程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等代替天场、地基工程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等代替天然

12、碎石然碎石。（1）配制矿渣碎石混凝土）配制矿渣碎石混凝土 （2）重矿渣在地基工程中的应用）重矿渣在地基工程中的应用 （3）矿渣碎石在道路工程中的应用）矿渣碎石在道路工程中的应用 矿渣碎石还比普通碎石具有更高的耐热性能，更适用于喷矿渣碎石还比普通碎石具有更高的耐热性能，更适用于喷气式飞机的跑道上。气式飞机的跑道上。（4）矿渣碎石在铁路道碴上的应用）矿渣碎石在铁路道碴上的应用 用矿渣碎石作铁路道碴称为矿渣道碴。我国铁道线上用矿渣碎石作铁路道碴称为矿渣道碴。我国铁道线上采用矿渣道碴的历史较久。采用矿渣道碴的历史较久。第二节第二节 钢渣的资源化钢渣的资源化 钢渣是炼钢过程排出的废渣。钢渣是炼钢过程中的

13、必然钢渣是炼钢过程排出的废渣。钢渣是炼钢过程中的必然副产物，其排出量约为粗钢产量的副产物，其排出量约为粗钢产量的15%20%。一、钢渣的分类一、钢渣的分类按炼钢所用炉型按炼钢所用炉型转炉渣：转炉渣：平炉渣：初期渣、精炼渣、出钢渣和浇钢余渣平炉渣：初期渣、精炼渣、出钢渣和浇钢余渣电炉渣：氧化渣和还原渣电炉渣：氧化渣和还原渣按熔渣性质按熔渣性质碱性渣碱性渣：酸性渣酸性渣按碱度（按碱度（R）低碱度钢渣（低碱度钢渣（R2.5）522OPSiOCaO碱度按钢渣的形态按钢渣的形态水淬粒状钢渣水淬粒状钢渣块状钢渣块状钢渣粉状钢渣粉状钢渣二、钢渣的组成二、钢渣的组成不同的原料、不同的炼钢方法、不同的生产阶段、

14、不同的钢种生产以不同的原料、不同的炼钢方法、不同的生产阶段、不同的钢种生产以及不同的炉次等，所排出的钢种的组成与产生量是不同的。及不同的炉次等，所排出的钢种的组成与产生量是不同的。（1）转炉钢渣）转炉钢渣转炉钢渣是钢渣的主要部分，在我国，约占钢渣总量的转炉钢渣是钢渣的主要部分，在我国，约占钢渣总量的65%。目前，。目前，生产生产1吨转炉钢约产生吨转炉钢约产生130240kg钢渣。表所示为我国几个大型钢铁企业钢渣。表所示为我国几个大型钢铁企业转炉钢渣的化学成分。转炉钢渣的化学成分。表表 我国几个大型钢铁企业转炉钢渣的化学成分，我国几个大型钢铁企业转炉钢渣的化学成分，%炼钢厂炼钢厂CaOMgOSi

15、O2A12O3FeOFe2O3MnOP2O5f-CaO宝钢宝钢马钢马钢上钢上钢邯钢邯钢404945504551425447455123813171011810122013140.6126112210185204184107105102.513560.52.51.52.51211.435230.21.329.5511410210转炉钢渣的矿物组成取决于它的化学成分。当钢渣的碱度转炉钢渣的矿物组成取决于它的化学成分。当钢渣的碱度R为为0.781.8时，主要矿物为时，主要矿物为CMS（镁橄榄石）、镁橄榄石）、C3MS2（镁蔷薇辉石）。碱度为镁蔷薇辉石）。碱度为1.82.5时，主要矿物为时，主要矿物为

16、C2S（硅酸二钙）及硅酸二钙）及RO相（二价金属氧化物固熔相（二价金属氧化物固熔体）。碱度为体）。碱度为2.5以上时，主要矿物为以上时，主要矿物为C3S（硅酸三钙）、硅酸三钙）、C2S及及RO相。不相。不同碱度转炉钢渣的矿物组成如表所示。同碱度转炉钢渣的矿物组成如表所示。表表 不同碱度转炉钢渣的矿物组成，不同碱度转炉钢渣的矿物组成，%碱度碱度C3SC2SCMSC3MS2C2ASCaCO3RO4.243.072.732.622.562.111.2450603545303520301525少量少量 155102030102020252030510 2025 2030 510 51015201520

17、35152040501520715（2）平炉钢渣）平炉钢渣 平炉炼钢周期比转炉长，分氧化期、精炼期与出钢期，并且每期终了平炉炼钢周期比转炉长，分氧化期、精炼期与出钢期，并且每期终了都要出渣。氧化期排出的渣称初期渣，精炼期排出的渣称精炼渣，出钢后都要出渣。氧化期排出的渣称初期渣，精炼期排出的渣称精炼渣，出钢后排出的渣称出钢渣，精炼渣与出钢渣又合称为末期渣。下表所示为马鞍山排出的渣称出钢渣，精炼渣与出钢渣又合称为末期渣。下表所示为马鞍山钢铁公司平炉渣化学成分。钢铁公司平炉渣化学成分。表表 马鞍山钢铁公司平炉渣化学成分，马鞍山钢铁公司平炉渣化学成分，%渣种渣种CaOMgOSiO2FeOFe3O4Mn

18、OA12O3P2O5初期渣初期渣精炼渣精炼渣出钢渣出钢渣1830425550605861247934102010182731102061045511462312121225236113837目前，每生产目前，每生产1吨平炉钢约产生钢渣吨平炉钢约产生钢渣170210kg，其中初期渣约占其中初期渣约占60%，精炼渣占，精炼渣占10%，出钢渣占，出钢渣占30%。平炉钢渣矿物组成与转炉钢渣组成规律基本相似，平炉钢渣矿物组成与转炉钢渣组成规律基本相似，CaO含量低、碱度含量低、碱度小的初期钢渣，矿物组成以橄榄石、蔷薇辉石为主；小的初期钢渣，矿物组成以橄榄石、蔷薇辉石为主；CaO含量高、碱度大含量高、碱度

19、大的末期渣，矿物组成主要是的末期渣，矿物组成主要是C3S、C2S及及RO相。相。（3）电炉钢渣）电炉钢渣电炉炼钢是以废钢为原料，主要生产特殊钢。电炉生产周期也长电炉炼钢是以废钢为原料，主要生产特殊钢。电炉生产周期也长，分氧化期和还原期，并分期出渣，所出渣分别称氧化渣和还原渣。，分氧化期和还原期，并分期出渣，所出渣分别称氧化渣和还原渣。下表为成都钢铁厂和上钢电炉渣的化学成分，其特征是氧化渣中下表为成都钢铁厂和上钢电炉渣的化学成分，其特征是氧化渣中氧化氧化钙钙含量低，含量低，氧化亚铁氧化亚铁含量高，而还原渣则相反。电炉钢渣矿物组成规含量高，而还原渣则相反。电炉钢渣矿物组成规律与平炉渣相似。目前，每

20、生产律与平炉渣相似。目前，每生产1吨电炉钢约产生吨电炉钢约产生150200kg的钢渣，的钢渣，其中氧化渣约占其中氧化渣约占55%。表表 电炉钢渣化学成分，电炉钢渣化学成分，%单位单位渣种渣种CaOMgOSiO2FeOA12O3MnOP成钢成钢上钢上钢氧化渣氧化渣还原渣还原渣2933445512148131517112019220.51.534101845 0.20.4三、钢渣的性质三、钢渣的性质钢渣是一种由多种矿物组成的固熔体，其性质与其化学成分有密切的关系。钢渣是一种由多种矿物组成的固熔体，其性质与其化学成分有密切的关系。（1）密度）密度 由于钢渣含铁较高，因此比高炉渣密度高，一般在由于钢渣

21、含铁较高，因此比高炉渣密度高，一般在3.13.6g/cm3。（2）容重容重 钢渣容重不仅受其密度影响，还与粒度有关。通过钢渣容重不仅受其密度影响，还与粒度有关。通过80目标准筛目标准筛的渣粉，平炉渣为的渣粉，平炉渣为2.172.20g/cm3，电炉渣为电炉渣为1.62 g/cm3左右，转炉渣为左右，转炉渣为1.74 g/cm3左右。左右。（3）易磨性）易磨性 由于钢渣致密，因此较耐磨。易磨指数：标准砂为由于钢渣致密，因此较耐磨。易磨指数：标准砂为1，钢渣，钢渣为为0.96，而高炉渣仅为，而高炉渣仅为0.7，钢渣比高炉渣要耐磨。，钢渣比高炉渣要耐磨。（4）活性）活性 C3S、C2S等为活性矿物，

22、具有水硬胶凝性。当钢渣中成分比等为活性矿物，具有水硬胶凝性。当钢渣中成分比值（碱度）值（碱度）R大于大于1.8时，便含有时，便含有60%80%的的C3S和和C2S，并且碱度值的提高并且碱度值的提高，C3S含量也增加，当碱度达到含量也增加，当碱度达到2.5以上时，钢渣的主要矿物为以上时，钢渣的主要矿物为C3S。用碱度用碱度高于高于2.5的钢渣加的钢渣加10%的石膏研磨制成的水泥，强度可达的石膏研磨制成的水泥，强度可达325号。因此，号。因此，C3S和和C2S含量高的高碱度钢渣，可作水泥生产原料和制造建材制品。含量高的高碱度钢渣，可作水泥生产原料和制造建材制品。（5）稳定性）稳定性 钢渣含游离氧化

23、钙钢渣含游离氧化钙(f-CaO)、MgO、C3S、C2S等，这些组分等，这些组分在一定条件下都具有不稳定性。碱度高的熔渣在缓冷时，在一定条件下都具有不稳定性。碱度高的熔渣在缓冷时，C3S会在会在1250到到1100时缓慢分解为时缓慢分解为C2S和和f-CaO；C2S在在675时时-C2S要相变为要相变为-C2S，并且发生体积膨胀，膨胀率达并且发生体积膨胀，膨胀率达10。另外，钢渣吸水后，另外，钢渣吸水后，f-CaO要消解为要消解为Ca(OH)2，体积将膨胀体积将膨胀100300，MgO会变成氢氧化镁，体积也要膨胀会变成氢氧化镁，体积也要膨胀77。因此，含。因此，含f-CaO、MgO的常温钢渣是

24、不稳定的，只有的常温钢渣是不稳定的，只有f-CaO、MgO消解完或含量很少时，才消解完或含量很少时，才会稳定。会稳定。钢渣的不稳定性钢渣的不稳定性，使在处理和应用钢渣时必须，使在处理和应用钢渣时必须注意注意以下几点：以下几点：用作生产水泥的钢渣用作生产水泥的钢渣C3S含量要高，因此在处理时最好不采用缓冷技术含量要高，因此在处理时最好不采用缓冷技术含含f-CaO高的钢渣不宜用作水泥和建筑制品生产及工程回填材料；高的钢渣不宜用作水泥和建筑制品生产及工程回填材料；利用利用f-CaO消解膨胀的特点，可对含消解膨胀的特点，可对含f-CaO高的高的钢渣采用余热自解的处理钢渣采用余热自解的处理技术。技术。四

25、、四、钢渣的资源化途径钢渣的资源化途径钢渣的性质不同，利用途径不同。如钢渣的性质不同，利用途径不同。如含磷高的钢渣适宜作磷肥含磷高的钢渣适宜作磷肥、含磷含磷低的钢渣可作钢铁冶炼的熔剂、碱度高的钢渣适宜作水泥原料等低的钢渣可作钢铁冶炼的熔剂、碱度高的钢渣适宜作水泥原料等。目前。目前经济效果较好的是将钢渣作高炉、转炉炉料，在钢铁厂内循环使用。经济效果较好的是将钢渣作高炉、转炉炉料，在钢铁厂内循环使用。1.钢渣中选钢渣中选渣钢渣钢 钢渣经破碎、磁选、筛分等分选技术可回收其中钢渣经破碎、磁选、筛分等分选技术可回收其中90%以上的废钢。以上的废钢。磁选出的渣钢，一般含铁在磁选出的渣钢，一般含铁在55%以

26、上。以上。钢渣机械破碎回收渣钢钢渣机械破碎回收渣钢钢渣中选渣钢钢渣中选渣钢钢渣自磨分选回收渣钢钢渣自磨分选回收渣钢100mm300mm钢渣钢渣格筛格筛双层振动筛双层振动筛 磁选机磁选机破碎机破碎机磁选机磁选机双层振动筛双层振动筛 规格渣规格渣击碎机击碎机20mm磁选机磁选机破碎机破碎机20mm渣钢渣钢 粗破碎常用颚式破碎机，细破碎用圆锥式破碎机。磁选机和振筛粗破碎常用颚式破碎机，细破碎用圆锥式破碎机。磁选机和振筛的使用，主要视加工条件和要求而定。的使用，主要视加工条件和要求而定。图图 钢渣机械破碎回收渣钢工艺流程钢渣机械破碎回收渣钢工艺流程 规格渣规格渣钢渣钢渣格筛格筛磁选机磁选机渣钢渣钢磁选

27、机磁选机自磨机自磨机双层振动筛双层振动筛 废钢废钢振动筛振动筛 图图 钢渣自磨分选工艺流程图钢渣自磨分选工艺流程图 钢渣自磨分选工艺是利用钢渣在旋转的自磨机内互相碰撞而破碎钢渣自磨分选工艺是利用钢渣在旋转的自磨机内互相碰撞而破碎.粒度小于自磨机周边出料孔径的钢渣自行漏出。未能磨小漏出的渣粒度小于自磨机周边出料孔径的钢渣自行漏出。未能磨小漏出的渣钢，达到一定量时卸出。其特点是工艺简单，而且自磨机出来的渣钢，达到一定量时卸出。其特点是工艺简单，而且自磨机出来的渣钢含铁量高达钢含铁量高达80%以上，规格渣棱角少，更适合作级配渣用。以上，规格渣棱角少，更适合作级配渣用。实例实例1：宝山钢铁厂钢渣粒铁回

28、收工艺宝山钢铁厂钢渣粒铁回收工艺 精矿粉精矿粉磁选机磁选机活用渣：活用渣：1330mm、313mm、100mm300mm落锤来料落锤来料ISC来料来料喷溅炉下渣喷溅炉下渣300mm孔筛孔筛100/30mm孔筛孔筛返回落锤返回落锤磁选机磁选机2号破碎机号破碎机磁选机磁选机磁选机磁选机1号破碎机号破碎机棒磨机棒磨机15mm孔筛孔筛13/3mm孔筛孔筛1 0 mm孔筛孔筛2mm孔筛孔筛NJS粒铁粒铁2mm孔筛孔筛磁选机磁选机残渣残渣残渣残渣特点：特点：在每次破碎后，筛分前或后都要进行磁选，以便把铁尽量选出来。在每次破碎后，筛分前或后都要进行磁选，以便把铁尽量选出来。实例实例2：唐山钢铁公司钢渣粒铁回

29、收工艺唐山钢铁公司钢渣粒铁回收工艺 60mm经预处理经预处理300mm热泼炸与陈渣钢渣热泼炸与陈渣钢渣磁选机磁选机渣钢渣钢磁选机磁选机自磨机自磨机规格渣规格渣一次筛分一次筛分二次筛分二次筛分采用自磨工艺回收渣钢，工艺简单、占地面积小，一台自磨机可采用自磨工艺回收渣钢，工艺简单、占地面积小，一台自磨机可以代替几台机械破碎机。以代替几台机械破碎机。对钢渣适应性强，不会有大块废钢损坏破碎机，操作安全。破碎对钢渣适应性强，不会有大块废钢损坏破碎机，操作安全。破碎的规格渣无棱角，更适于作级配料使用。的规格渣无棱角，更适于作级配料使用。自磨机破碎钢渣的过程，也是渣钢提纯的过程。从自磨机取出的自磨机破碎钢渣

30、的过程，也是渣钢提纯的过程。从自磨机取出的渣钢，含铁渣钢，含铁90%以上，为转炉使用精料提供了条件。以上，为转炉使用精料提供了条件。2.钢渣作冶炼熔剂钢渣作冶炼熔剂（1）钢渣部分）钢渣部分替代石灰石替代石灰石作烧结熔剂作烧结熔剂由铁矿石制备烧结矿时，一般需加石灰石等作为助熔剂，利用颗粒小由铁矿石制备烧结矿时，一般需加石灰石等作为助熔剂，利用颗粒小于于10mm的分级钢渣可部分替代烧结熔剂。的分级钢渣可部分替代烧结熔剂。钢渣中含有钢渣中含有40%50%CaO，1吨钢渣相当于吨钢渣相当于700750kg的石灰石。的石灰石。而且钢渣具有软化温度低、物而且钢渣具有软化温度低、物相均匀的优点，能促进烧结过

31、程中烧结矿的液相生成，增加粘结相，有相均匀的优点，能促进烧结过程中烧结矿的液相生成，增加粘结相，有利于烧结成球、提高烧结速度等，从而得到较高转鼓指数和粒度组成均利于烧结成球、提高烧结速度等，从而得到较高转鼓指数和粒度组成均匀的优质烧结矿，同时还可提高烧结机的利用系数，降低煤耗，再利用匀的优质烧结矿，同时还可提高烧结机的利用系数，降低煤耗，再利用钢渣中钢渣中Fe、Ca、Mn等有用元素。等有用元素。钢渣作烧结矿熔剂，主要是利用钢渣的钢渣作烧结矿熔剂，主要是利用钢渣的CaO、MgO、MnO、吨吨Fe等有益成分，降低燃料消耗和烧结矿的生产成本。以钢渣含吨等有益成分，降低燃料消耗和烧结矿的生产成本。以钢

32、渣含吨Fe15%计计，每利用，每利用1吨钢渣，可代替吨钢渣，可代替60%的铁精矿的铁精矿250kg。另外由于钢渣中含有大另外由于钢渣中含有大量的量的CaO和和SiO2，在生产一定碱度的烧结矿时，可节约部分石灰石。在生产一定碱度的烧结矿时，可节约部分石灰石。（2）钢渣）钢渣部分替代石灰石部分替代石灰石作高炉熔剂作高炉熔剂 高炉中使用钢渣作熔剂，利用加工分选出高炉中使用钢渣作熔剂，利用加工分选出1040mm粒径钢渣返回粒径钢渣返回高炉，回收钢渣中的高炉，回收钢渣中的Fe、Ca、Mn元素，不但可减少高炉炼铁熔剂（元素，不但可减少高炉炼铁熔剂（石灰石、白云石、萤石）消耗，而且对改善高炉运行状况有一定的

33、益石灰石、白云石、萤石）消耗，而且对改善高炉运行状况有一定的益处，同时也能达到节能的目的。钢渣中的处，同时也能达到节能的目的。钢渣中的MnO和和MgO也有利于改善高也有利于改善高炉渣的流动性。炉渣的流动性。分选钢渣还可部分替代作为化铁炉熔剂和转炉炼钢熔剂，均有助于加分选钢渣还可部分替代作为化铁炉熔剂和转炉炼钢熔剂，均有助于加快成渣速度，提高炉龄，降低耐火材料和熔剂的消耗。快成渣速度，提高炉龄，降低耐火材料和熔剂的消耗。3.富集和提取钢渣中的稀有元素富集和提取钢渣中的稀有元素平炉钢渣平炉钢渣磁选机磁选机焙烧焙烧球磨机球磨机混合配料混合配料废钢废钢浸出浸出过滤过滤残渣残渣加酸沉淀加酸沉淀V2O5产

34、品产品食盐、铁磷、苏打、硝酸钠食盐、铁磷、苏打、硝酸钠图图 某厂化学浸取提钒工艺流程某厂化学浸取提钒工艺流程4.钢渣作建筑材料钢渣作建筑材料（1）钢渣砖）钢渣砖钢渣砖是以粉状钢渣或水淬钢渣为主要原料，掺入部分高炉水渣或粉钢渣砖是以粉状钢渣或水淬钢渣为主要原料，掺入部分高炉水渣或粉煤灰和激发剂（石灰、石膏粉），加水搅拌，经轮碾、压制成型、蒸养而煤灰和激发剂（石灰、石膏粉），加水搅拌，经轮碾、压制成型、蒸养而制成的建筑用砖。钢渣砖参考配比如表所示。制成的建筑用砖。钢渣砖参考配比如表所示。表表 钢渣砖参考配比钢渣砖参考配比原材料配比，原材料配比，%抗压强度抗压强度Mpa抗折强度抗折强度MPa钢渣砖标

35、钢渣砖标号号钢渣钢渣高炉水高炉水渣渣粉煤粉煤灰灰石灰石灰石膏石膏6067633020300-0-105103522.022.623.92.252.503.2175100150 生产钢渣砖的主要设备有磁选机、球磨机、搅拌机、轮碾机、压砖机。生产钢渣砖的主要设备有磁选机、球磨机、搅拌机、轮碾机、压砖机。设备的选用主要根据砖厂的生产规模确定。钢渣砖可用于民用建筑中砌设备的选用主要根据砖厂的生产规模确定。钢渣砖可用于民用建筑中砌筑墙体、柱子、沟道等。筑墙体、柱子、沟道等。（2）钢渣矿渣水泥）钢渣矿渣水泥储库储库钢渣钢渣一级破碎一级破碎磁选磁选料仓料仓钢渣预磨钢渣预磨二级破碎二级破碎磁选磁选计量配料计量

36、配料粉磨粉磨水渣水渣烘干烘干储库储库计量配料计量配料熟料熟料破碎破碎储库储库计量配料计量配料石膏石膏破碎破碎储库储库计量配料计量配料水泥库水泥库包装包装成品成品图图 钢渣矿渣水泥生产工艺流程钢渣矿渣水泥生产工艺流程钢渣的最少掺入量（以质量计）不少于钢渣的最少掺入量（以质量计）不少于30%，钢渣和高炉矿渣的总掺，钢渣和高炉矿渣的总掺入量不少于入量不少于60%。(3）钢渣白水泥）钢渣白水泥钢渣白水泥，是以电炉还原渣为主要原料，掺入适量经钢渣白水泥，是以电炉还原渣为主要原料，掺入适量经700800煅煅烧的石膏，经混合磨细制成的一种新型胶凝材料。电炉还原渣具有碱度烧的石膏，经混合磨细制成的一种新型胶凝

37、材料。电炉还原渣具有碱度高，在空气中缓慢冷却后能高，在空气中缓慢冷却后能自行粉化成白色的粉末，渣色白、活性高自行粉化成白色的粉末，渣色白、活性高的的特点。特点。钢渣白水泥配合比，是以水泥中钢渣白水泥配合比，是以水泥中SO3含量为含量为810%来控制的。当来控制的。当SO3含量少于含量少于8%时，强度不足时，强度不足400#。当。当SO3含量大于含量大于10%时，出现石膏膨胀时，出现石膏膨胀现象，导致水泥不安定。现象，导致水泥不安定。钢渣白水泥的生产工艺，按照流程大体可分为三个工序，即钢渣的钢渣白水泥的生产工艺，按照流程大体可分为三个工序，即钢渣的分选（包括磁选）、石膏的煅烧和粉碎、配料、粉磨和

38、包装。分选（包括磁选）、石膏的煅烧和粉碎、配料、粉磨和包装。还原钢渣还原钢渣筛分筛分配料配料磁选磁选磨机磨机水泥库水泥库料仓料仓包装出厂包装出厂外加剂外加剂料仓料仓破碎破碎煅烧煅烧石膏石膏 钢渣白水泥主要用作建筑物外墙装饰材料和用于生产彩色水磨石制品，还钢渣白水泥主要用作建筑物外墙装饰材料和用于生产彩色水磨石制品，还可生产人造大理石。可生产人造大理石。（4）路基垫层）路基垫层 钢渣具有容重大、表面粗糙不易滑移、抗压强度高、抗腐蚀钢渣具有容重大、表面粗糙不易滑移、抗压强度高、抗腐蚀和耐久性好的特点，被广泛用于各种路基材料、工程回填、修砌加和耐久性好的特点，被广泛用于各种路基材料、工程回填、修砌加

39、固堤坝、填海工程等方面代替天然碎石。固堤坝、填海工程等方面代替天然碎石。钢渣具有一定活性，能板结成大块，适于沼泽地筑路。钢渣具有一定活性，能板结成大块，适于沼泽地筑路。钢渣疏水性好，是电的不良导体而不会干扰铁路系统电讯工作钢渣疏水性好，是电的不良导体而不会干扰铁路系统电讯工作，所筑路床不生杂草，干净整洁，不易被雨水冲刷而产生滑移，是，所筑路床不生杂草，干净整洁，不易被雨水冲刷而产生滑移，是铁路道渣的理想材料。铁路道渣的理想材料。钢渣在路基上能否得到广泛使用，决定于钢渣是否符合道路钢渣在路基上能否得到广泛使用，决定于钢渣是否符合道路工程的各项使用要求。钢渣在路基垫层中应用，其工程的各项使用要求。

40、钢渣在路基垫层中应用，其粒度粒度应控制在应控制在60mm以下，自然堆放或稍加喷淋以下，自然堆放或稍加喷淋3个月以上其粒度基本符合要求个月以上其粒度基本符合要求。钢渣中。钢渣中游离游离CaO随着钢渣龄期的增长而明显减少，随着钢渣龄期的增长而明显减少，3个月后基本个月后基本稳定在稳定在5.5%的水平，其粉化率亦不断下降，稳定性提高。的水平，其粉化率亦不断下降，稳定性提高。5.作农肥和酸性土壤改良剂作农肥和酸性土壤改良剂 钢渣中的钢渣中的P、Si、Ca、Mg等有利用价值元素，其等有利用价值元素，其P、Si虽不溶于水，但虽不溶于水，但具有较好的拘溶性，可根据钢渣中有效元素含量作不同的利用。具有较好的拘

41、溶性，可根据钢渣中有效元素含量作不同的利用。中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣条件下所得钢渣可用于制备钢中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣条件下所得钢渣可用于制备钢渣磷肥。钢渣中的渣磷肥。钢渣中的F可降低渣中可降低渣中P2O5的拘溶率，因此要求钢渣中的拘溶率，因此要求钢渣中F含量应含量应4%，细磨后可作为低磷肥使用，相当于等，细磨后可作为低磷肥使用，相当于等量磷的效果，而超过钙镁磷肥的增产效果。量磷的效果，而超过钙镁磷肥的增产效果。除用作农肥外，钢渣还可用作酸性土壤改良剂。含除用作农肥外，钢渣还可用作酸性土壤改良剂。含Ca、Mg高的钢渣细高的钢渣细磨后可用作土壤改良剂，同时也达到利用钢渣中磨后

42、可用作土壤改良剂，同时也达到利用钢渣中P、Si等有益元素的目的。等有益元素的目的。钢渣中微量重金属等以固熔体形式存在，不易被浸出，因此普遍认为钢渣中微量重金属等以固熔体形式存在，不易被浸出，因此普遍认为钢渣是无毒的。但相关的长期性对地下水的污染以及对生物毒理学的研究钢渣是无毒的。但相关的长期性对地下水的污染以及对生物毒理学的研究不多，目前还缺少钢渣对环境影响的基础性定量研究。因此钢渣产品作为不多，目前还缺少钢渣对环境影响的基础性定量研究。因此钢渣产品作为农用肥应慎重考虑，至于钢渣作为非农用土壤改良剂则可另当别论了。农用肥应慎重考虑，至于钢渣作为非农用土壤改良剂则可另当别论了。第三节第三节 赤泥

43、的资源化赤泥的资源化赤泥赤泥铝土矿铝土矿炼铝炼铝氧化铝氧化铝每生产每生产1 t氧化铝，约排出氧化铝，约排出12t赤泥。赤泥。一、赤泥的组成一、赤泥的组成 表表 赤泥的化学组成，赤泥的化学组成，名称名称Al2O3SiO2CaOFe2O3Na2OTiO2K2O赤泥（碱石灰烧结法）赤泥（碱石灰烧结法）赤泥（联合法）赤泥（联合法）赤泥（拜尔法）赤泥（拜尔法）575.47.5132519222020.55104448444715318126.17.5213722.52.83 0.63.722.567.7 0.50.73 矿物组成矿物组成：主要包括硅酸二钙，约占主要包括硅酸二钙，约占5060%，还有，还有

44、Fe2O3、石英、石英、霞石、钠硅石、含水铝酸三钙、方解石、钙钛矿和部分附着碱等。如山东霞石、钠硅石、含水铝酸三钙、方解石、钙钛矿和部分附着碱等。如山东铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是-硅酸二钙（硅酸二钙（-2CaOSiO2）5060%、钙铝榴石（钙铝榴石（3CaOA12O3xSiO2yH2O）510%、氧化铁氧化铁（Fe2O3xH2O）47%、方解石（方解石（CaCO3）210%、钠硅渣钠硅渣（Na2OA12O31.7xSiO22H2O）510%、钙钛矿（钙钛矿（CaOTiO2）25%。二、赤泥的性质二、赤泥的性质 赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一

45、般为赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为1：34，所含液，所含液相称为附液，具有较高的碱性，相称为附液，具有较高的碱性，pH值为值为1012，颗粒直径为，颗粒直径为0.080.25mm，其中其中-200目占目占94%，最高，最高98%。因此，。因此，赤泥属于强碱性高分赤泥属于强碱性高分散的废渣。散的废渣。粉状赤泥比重为粉状赤泥比重为2.32.7，容重为，容重为0.731.0g/cm3，熔点为熔点为12001250，比表面积，比表面积0.5 m2/g左右。左右。三、赤泥中有价金属的综合回收三、赤泥中有价金属的综合回收赤泥赤泥干燥干燥酸浸酸浸生铁生铁焦碳、石灰石焦碳、石灰石硫酸硫酸烧结造块烧结

46、造块还原熔炼还原熔炼石灰石石灰石炉渣炉渣过滤过滤滤渣滤渣滤液滤液萃取萃取萃取剂萃取剂有机相有机相反萃反萃碳酸钠碳酸钠无机相无机相无机相无机相有机相有机相水解水解Ti（OH）4灼烧灼烧TiO2蒸发干燥蒸发干燥富锆稀有金属富锆稀有金属 综合回收赤泥中有价元素工艺流程综合回收赤泥中有价元素工艺流程 水解水解煅烧煅烧TiO2滤渣滤渣赤泥、赤泥、石灰石、碳酸钠与煤石灰石、碳酸钠与煤磨细磨细还原焙烧还原焙烧粉碎粉碎水浸水浸过滤过滤滤液滤液强磁选强磁选磁性部分磁性部分非磁性部分非磁性部分硫酸浸出硫酸浸出还原熔炼还原熔炼生铁生铁钛氧硫酸盐溶液钛氧硫酸盐溶液Fe 2O3、Al2O3混合混合物物HCl气体气体富富

47、Ti浸渣浸渣赤泥赤泥过滤过滤富富Al、Fe浸浸液液盐酸浸出盐酸浸出水解水解煅烧煅烧TiO2蒸发焙烧蒸发焙烧硫酸浸出硫酸浸出钛氧硫酸盐溶钛氧硫酸盐溶液液图图 赤泥直接浸出工艺流程赤泥直接浸出工艺流程 图图 赤泥的焙烧还原赤泥的焙烧还原-磁选磁选-浸出工艺流程浸出工艺流程 富富Ti浸渣浸渣赤泥赤泥过滤过滤富富Al、Fe浸液浸液盐酸浸出盐酸浸出生产生产TiO2沉淀硅酸沉淀硅酸氢氟酸氢氟酸HF硅酸硅酸生成冰晶石生成冰晶石氯化钠氯化钠NaCl蒸发结晶蒸发结晶冰晶石冰晶石图图 赤泥直接浸出生产赤泥直接浸出生产冰晶石冰晶石工艺流程工艺流程Na3AlF6赤泥赤泥干燥干燥混合混合NaKCO3、Na2B4O7焙烧

48、焙烧盐酸浸出盐酸浸出过滤过滤浸渣浸渣浸液浸液离子交换吸附离子交换吸附低浓度盐酸解吸低浓度盐酸解吸含含Fe、Al、Ca、Si、Ti、Na溶液溶液高浓度盐酸解吸高浓度盐酸解吸含含Sc、Y溶液溶液萃取萃取含含Sc有机相有机相反萃反萃含含Sc无机相无机相Sc2O3产品产品含含Y无机相无机相含含Y产品产品化学法分离提取各种金属化学法分离提取各种金属图图 赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程 四、赤泥生产水泥四、赤泥生产水泥赤泥浆、砂岩、铁粉、石灰赤泥浆、砂岩、铁粉、石灰原料磨原料磨料浆库料浆库烧成窑烧成窑水泥磨水泥磨普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥煤磨煤磨煤煤石膏石膏烘干机烘

49、干机矿渣矿渣水泥库水泥库图图 利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥工艺流程利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥工艺流程 赤泥浆经过滤、脱水后，以赤泥（赤泥浆经过滤、脱水后，以赤泥（2040%）、砂岩、石灰石、铁）、砂岩、石灰石、铁粉四组分粉四组分配成生料，配成生料，共同磨制成生料浆，调整到符合技术指标后，用流共同磨制成生料浆，调整到符合技术指标后，用流入法在蒸发机中除去大部分水分后，再进入（或直接喷入）回转窑在温入法在蒸发机中除去大部分水分后，再进入（或直接喷入）回转窑在温度度14001450烧成烧成水泥熟料。熟料与高炉水渣、石膏水泥熟料。熟料与高炉水渣、石膏共同在水泥磨中共同在水泥磨中混合碾磨到一定

50、细度即得到水泥产品。混合碾磨到一定细度即得到水泥产品。用水泥熟料、赤泥、石膏按用水泥熟料、赤泥、石膏按50：42：8的配比生产的赤泥硅酸盐水泥，的配比生产的赤泥硅酸盐水泥，与矿渣硅酸盐水泥一样成为水泥工业的一种重要产品，广泛地用于工农与矿渣硅酸盐水泥一样成为水泥工业的一种重要产品，广泛地用于工农业建筑工程中。业建筑工程中。五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝赤泥浆赤泥浆通氧通氧筛选筛选硫酸浸出硫酸浸出过滤过滤聚硅酸铁铝混凝剂聚硅酸铁铝混凝剂聚硅酸聚硅酸滤液滤液混合混合图图 赤泥制备出聚硅酸铁铝混凝剂工艺流程赤泥制备出聚硅酸铁铝混凝剂工艺流程 赤泥筛选，得到粒度赤泥筛选，得到