「聚焦」鋼渣作爲可利用資源，鋼渣處理大起底，看看其他國家是怎麼處理！

鋼渣是鍊鋼過程中的副產品，根據目前國內外鍊鋼水平，其產量爲粗鋼產量的10%~15%，2014年全球粗鋼總產量爲16.6億噸，鋼渣總產生量爲2億噸左右。迄今爲止，人們已開發出了近40種有關鋼渣綜合利用的方法，但到目前尚未找到大規模資源化利用鋼渣資源的有效途徑，鋼渣實現“零排放”是世界鋼鐵行業的難題。

國外鋼渣利用的研究開展的比較早，國外發達國家鋼渣利用已達到排用平衡；而國內鋼渣相對利用率低，還是以回收廢鋼、磁選鐵精粉、用作熔劑等鋼廠內部循環利用方式爲主，使用量有限，目前約有70%的鋼渣處於堆存和填埋狀態，存在環境污染、資源浪費等問題。

鋼渣應用所面臨的問題

鋼渣的主要化學成分是由CaO、SiO2、FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3、MnO、P2O5和f-CaO（遊離CaO）等氧化物。由於處理方法和分選方法不同，鋼渣的成分、性能會有很大的差別，影響鋼渣的利用途徑。在鋼渣利用過程中產生的一些問題未能得到有效解決，制約了鋼渣的大規模應用。

首先是鋼渣的穩定性不良。鋼渣形成的溫度高、時間短，渣中含有遊離氧化鈣和遊離氧化鎂，遇水水化反應生成氫氧化鈣和氫氧化鎂，體積膨脹；鋼渣中的C2S（硅酸二鈣）是一種多晶礦物，在鋼渣冷卻過程中，其晶型由β型向γ型轉變，使體積增大。將其應用於道路、建材等行業，會出現開裂現象。

其次是鋼渣的密度大。鋼渣的密度爲3.5t/m3左右，是普通建材的1.2~1.4倍，這決定了鋼渣用於建築工程中，其運輸、使用時的能耗要增加10%左右。

再其次是鋼渣中金屬鐵含量高。鋼渣中金屬鐵的存在，一方面增加了鋼渣的磨礦難度，造成粗大顆粒存在；另一方面，在使用過程中易出現鐵鏽現象。這也限制了尾渣在建築、建材方面的利用。

最後是鋼渣成分波動大。鋼渣成分的複雜性和波動性，造成其使用難度增大。

基於以上原因，鋼渣在很多方面的利用受限，利用率低。

鋼渣處理技術分類

目前，鋼渣處理工藝有冷棄法、盤潑水冷法、熱潑法、水淬法、風淬法、熱悶法、滾筒法和加壓蒸汽陳化法等。其中，冷棄法陳化時間長，處理後的鋼渣塊度大，不利於鋼渣的利用和加工；盤潑水冷法處理成本高，工藝複雜，污染腐蝕大；水淬、風淬法易發生爆炸，對鋼渣的流動性要求高，存在操作環境惡劣等缺陷。這些方法未能在國內外大規模推廣。目前，國內外鋼渣處理常用的方法是熱潑法、滾筒法、熱悶法和加壓蒸汽陳化法。其中，加壓蒸汽陳化法是國外利用較多的處理工藝。

熱潑法。該工藝將熱熔鋼渣倒入渣罐後，用車輛運到鋼渣熱潑車間，利用吊車將渣罐的液態渣分層潑倒在渣牀上（或渣坑內），噴淋適量的水，使高溫爐渣急冷碎裂並加速冷卻，然後用裝載機、電鏟等設備進行挖掘裝車，再運至棄渣場。需要加工利用的，則運至鋼渣處理車間進行粉碎、篩分、磁選等工藝處理。

雖然熱潑法佔地面積大，處理後的鋼渣穩定性不好，尾渣需陳化後才能再利用，但此工藝技術成熟、生產線流程簡單、運行成本低、設備投資較少、安全可靠，經破碎、篩分、磁選出鋼粒、精礦粉和熔劑能達到鋼渣量的50%左右。從鋼鐵企業經濟效益分析，該工藝投資少，安全易操作，企業採用較多。

滾筒法。該工藝是由俄羅斯研製，寶鋼購買了該項專利技術，建成了世界上第一臺滾筒法處理液態鋼渣的工業化裝置。該工藝將鋼渣倒入渣罐後，由吊車吊至滾筒前，順着溜槽將高溫熔渣倒入筒體，滾筒邊旋轉邊向桶內急速噴水使尾渣冷卻，尾渣落下後被筒內鋼球擠壓破碎，然後隨水從筒下部出口流出滾筒。

該工藝優點是鋼渣粒度細小，廢鋼與渣分離完全，遊離氧化鈣含量低，爐渣不需陳化便可直接利用，自動化程度高，勞動強度低。缺點是設備複雜、維修難度大、運行費用較高、推廣難度大，目前寶鋼和酒鋼正在採用此方法。

熱悶法。該工藝將熱熔鋼渣用吊車將渣傾倒在熱悶池或熱悶罐中，壓蓋密封后適量間歇噴水冷卻，利用池內渣的餘熱產生大量飽和蒸汽，與鋼渣中不穩定的f-CaO、f-MgO（遊離MgO）發生水化等反應，加上C2S等冷卻過程中體積增大，使得鋼渣自解粉化，同時渣鋼分離。處理完後用挖掘機或抓鬥從池內挖出外運。熱悶法分悶罐法和熱悶池法。其中，悶罐法處理效率和機械化水平低，目前採用此法的較少；熱悶池法應用較多。此工藝的優點在於鋼渣熱悶工藝適應性強，液態、半固態都能處理，處理後渣鐵分離好、渣性能穩、粒度小，便於後續綜合利用。

加壓蒸汽陳化法。該工藝是由日本住友金屬工業公司研發，爲了提高鋼渣陳化效率，將鋼渣置於封閉容器中，飽和蒸汽溫度升高，加壓蒸汽陳化水化反應速度比敞開式堆場蒸汽陳化速度提高24倍，在0.5MPa下穩態陳化時間僅爲2小時。該工藝佔地面積小，可以完全自動化，使勞動強度大大降低，同時鋼渣穩定性高，粒度較小且均勻。

日、德、美鋼渣利用走在前列

國外鋼渣利用的研究開展的比較早，世界著名的幾個產鋼大國鋼渣的主要利用途徑是選鐵、做水泥原料、築路材料、市政工程材料、肥料、土壤調節劑，一部分鋼渣返高爐、燒結作熔劑等，各國鋼渣的綜合利用發展並不平衡。

日本鋼渣資源化利用情況。日本鋼渣大部分粉碎後磁選回收廢鋼，剩餘尾渣幾乎全部被用於水泥、道路工程、混凝土骨料和土建材料等方面。同時，日本鋼渣在改善海洋環境方面開發了一些新工藝———利用鋼渣修復海域環境。鋼渣中含有大量的海藻生長所需的2價鐵(FeO)和SiO2，可將鋼渣作爲在營養貧化海域製造海藻場的基質材料和肥料。同時，鋼渣中含有CaO，將導致封閉性海域營養富化的磷元素變成磷灰石進行固化；鋼渣呈鹼性並含有鐵，具有抑制沉積在疏浚凹地和海底的硫化物還原爲硫化氫的功能。因此，鋼渣可用來抑制富營養物的產生，改善海底質量。住友金屬、新日鐵等鋼鐵企業正在採用此法改善日本鄰海。利用鋼渣造人工礁由JFE鋼鐵公司成功開發，該公司將鋼渣粉碎回收部分廢鋼鐵後，通過噴吹CO2與尾渣中CaO反應形成CaCO3塊狀物且帶孔，將其沉入近海的海底，海藻類附在帶孔漁礁上生長，有利於改善海洋生態環境，該法現已在日本海岸的近海推廣。

德國鋼渣資源化利用情況。德國鋼渣利用率較高，可以替代土木工程、道路工程、水利工程和鐵路工程技術的礦質材料，也可以用作農肥以及配入燒結和高爐進行再利用。德國鋼渣處理主要有熱潑法堆存和其它特殊處理法，對於安定性好的鋼渣採用超慢冷卻，獲取到直徑爲100mm~500mm的粒度，滿足水利工程所需的粗粒徑。

美國鋼渣資源化利用情況。美國的鋼渣已達到排用平衡，37%用於路基工程，22%用於回填工程，22%用於瀝青混凝土集料，剩餘鋼渣用於鋼鐵企業內部循環利用、生產水泥和改善土壤的肥料。

英國鋼渣資源化利用情況。英國在鋼渣處理上，開發了乾式成粒法工藝。鋼渣主要用於瀝青混凝土、大體積混凝土、柏油路骨架料、道路建築材料。乾式顆粒可作爲水泥補充劑或填料。

其他國家利用情況。加拿大的鋼渣少部分配入燒結和高爐等再利用和道路建設，大部分用於就地堆積或者運往其他地方進行回填；土耳其等國也開始將鋼渣作爲水泥摻合料進行研究，但還未見大規模應用的報道；南非土壤是酸性的，其鋼渣一部分做土壤改良劑，其它填埋、堆存；瑞典通過向熔融鋼渣中加入碳、硅和鋁質材料對鋼渣進行成分重構後，回收渣中渣鋼尾渣用於水泥生產。

從國外鋼渣應用情況可以看出，各國鋼渣的資源化利用目前着重放在建築和建材行業，在水泥、混凝土、路面和建材製品中的利用是鋼渣利用的發展方向，市場前景廣闊。鋼鐵工業較爲發達的國家在鋼渣利用方面研究較深，投入較多，成果顯著，基本達到了鋼渣“零排放”。但其他國家大部分堆存，利用情況不理想。

我國鋼渣利用前景可期

目前，我國鋼渣的利用率還很低，約有70%的鋼渣處於堆存和填埋狀態。

國內鋼渣以回收廢鋼、磁選鐵精粉、用作熔劑作爲各鋼廠內部循環利用的首選，但使用量有限。部分鋼鐵企業在鋼渣利用方面研究較多。目前國內鋼渣中全鐵含量在20%左右，其中金屬鐵約佔10%，通過破碎磁選回收各種粒度的廢鋼是大部分中小型鋼鐵企業利用鋼渣的主要手段，其餘鋼渣則外賣或堆存渣場。此外，小粒度、含鐵量高的尾渣經過進一步破碎、球磨、幹法或溼法磁選可獲得鐵精粉，含鐵量大於65%，可以直接用於燒結。鋼渣中含40%～50%的CaO、6%～10%的MgO等, 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，可以作爲鍊鋼前期化渣劑、冷卻劑等；可以作爲燒結礦的增強劑，因爲其本身是熟料，且含有一定數量的鐵酸鈣，對燒結礦的強度有一定的改善作用。很多大中型鋼鐵企業均利用鋼渣做燒結礦熔劑，取得了良好的經濟效益和社會效益。

除了內部循環利用，我國鋼渣外部循環利用主要是生產鋼渣微粉、用於公路材料、制磚、用作碳化鋼渣制建築材料、製作微晶玻璃、處理廢水、改良土壤土質、做特種型砂等。用於生產水泥、磚、混凝土摻和料、築路材料是鋼渣資源化利用的發展方向，這方面不僅適用範圍廣，而且需求量大，能夠消化鋼渣的巨大產量。此外，我國是海洋大國，海岸線有1.8萬公里，近年來海洋環境污染較重，我國沿海鋼鐵企業分佈較多，開發鋼渣新產品改善海洋環境成爲我國鋼渣大規模利用的新方向。

當前，我國要實現大規模資源化合理利用鋼渣和“零排放”的目標，當務之急是要加大對鋼渣有效處理工藝的研究。比較目前鋼渣處理工藝，熱悶法和加壓蒸汽陳化法處理效果較好，渣鐵分離較徹底，穩定性較好，但也存在一些問題，投資和運行成本高，熱悶法易爆炸等。鋼渣處理的發展方向是：最大化的把渣鐵分離，需要鋼渣冷卻過程中粉化；去除鋼渣中的遊離氧化鈣、氧化鎂，在處理過程中游離氧化鈣和氧化鎂與水或者其它物質完全反應。