钢厂矿渣和钢渣的资源利用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*, , , , , , ,*,钢厂的矿渣和钢渣的资源利用,钢厂的矿渣和钢渣的资源利用,1,高炉渣,高炉渣的概述,高炉渣的化学组成,高炉渣的矿物组成,高炉渣的性质,高炉渣的资源化途径,钢渣,钢渣的分类,钢渣的组成,钢渣的性质,钢渣的资源化途径,高炉渣,2,第一部分,高炉渣,采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.01.2,t,高炉矿渣；,用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出0.25,t,高炉矿渣。,炼铁高炉,铁矿石+焦碳+石灰石,铁水,生铁,熔融炉渣,高炉烟气,冷却,高炉渣,第一部分 高炉渣采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.01.,3,一、,高炉渣的概述,1.,高炉渣的分类,按冷却方式的不同,水渣,：高炉熔渣在,大量冷却水,作用下形成的海绵状浮石类物质。,膨珠,：高炉熔渣在,半急冷,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。,重矿渣,：高炉熔渣经,慢冷,作用形成的类石料矿渣。,渣罐,接渣槽,高压水管,流渣槽,滚筒,膨珠,14001600,高温的熔融体,一、高炉渣的概述按冷却方式的不同水渣：高炉熔渣在大量冷却水作,4,我国高炉渣大部分接近中性矿渣（,M,o,=0.991.08），,高碱性及酸性高炉渣数量较少。,按高炉渣的碱性率,（以,M,o,表示）,碱性,矿渣,：碱性率,M,o,1,的矿渣,中性,矿渣,，碱性率,M,o,=1,的矿渣；,酸性,矿渣,，碱性率,M,o,1,的矿渣,按冶炼生铁的种类,铸造生铁,矿渣,：冶炼铸造生铁时排出的矿渣,炼钢生铁,矿渣,：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣,特种生铁,矿渣,：用含有其他金属的铁矿石熔炼生铁时排出的矿渣。,我国高炉渣大部分接近中性矿渣（Mo=0.991.08），,5,二、高炉矿渣的化学组成,高炉渣含有15种以上化学成分，但主要是,CaO、MgO、Al,2,O,3,、SiO,2,四种，它们约占高炉渣总重量的95%。,CaO,和,MgO,主要来自助熔剂，,SiO,2,和,Al,2,O,3,主要来自铁精矿中的脉石和焦炭中的灰分。,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大。一般，生产过程主要控制分析,SiO,2,、Al,2,O,3,、CaO、MgO、FeO、MnO、S,七项指标，对一些特殊的高炉渣还需分析,TiO,2,、V,2,O,5,、Na,2,O、BaO、P,2,O,5,、Cr,2,O,3,、Ni,2,O,3,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。,高炉渣属于硅酸盐材料，它的组成与,天然岩石,和,硅酸盐水泥,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泥化学成分比较。,二、高炉矿渣的化学组成,6,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,CaO,SiO,2,Al,2,O,3,MgO,MnO,FeO,TiO,2,V,2,O,5,S,普通渣,3849,2642,617,113,0.11,0.070.89,0.21.5,高钛渣,2346,2035,915,210,1,2029,0.10.6,1.9,为高活性矿渣,k,=1.61.9,是中活性矿渣,k,0.25,为活性矿渣,M,c,0.25,为低活性矿渣,四、高炉渣的性质（1）水淬渣 水淬渣的化学活性表示用水淬渣活,9,（2）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。,孔洞：孔径大的350400,m，,小的80100,m。,隔热、保温、质轻、吸水率低、抗压强度和弹性模量高等,优点，因而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，玻璃体含量越高，灰白色膨珠，玻璃体含量达95%。生产水泥的原料。,（2）膨胀矿渣珠膨珠系半急冷作用形成。除孔洞外，其它部分是,10,(3)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，其块渣容重大多在1900,kg/m,3,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,代替碎石用于各种建筑工程,中。,(3)重矿渣,11,五、,高炉渣的资源化途径,高炉渣80%冲成水淬矿渣。,一、水渣,水渣具有,潜在的,水硬胶凝性能，是优良的,水泥原料,。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。,五、高炉渣的资源化途径,12,水渣,烘干机,粉磨机,渣粉,粉碎机,含硅原料,含铁原料,粘 土,石 灰 石,煅烧窑,熟料,粉磨机,石膏,硅酸盐水泥,混合磨,矿渣硅酸盐水泥,（1）生产水泥：,我国约有3/4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,矿渣硅酸盐水泥：,水泥熟料+ 20%70%高炉水渣+ 3%5% 石膏,普通硅酸盐水泥：,水泥熟料+ 不超过15%高炉水渣+ 3%5% 石膏,石膏矿渣水泥：,少量水泥熟料+ 80%高炉水渣+ 15% 石膏,钢渣矿渣水泥：,45%左右的钢渣+40%的高炉水渣+适量的石膏,水渣烘干机粉磨机渣粉粉碎机含硅原料煅烧窑熟料粉磨机石膏硅酸盐,13,（2）生产矿渣砖,水渣、石灰,搅拌,矿渣砖,轮碾,成型,蒸养,一般要求石灰中氧化钙含量在60%以上，氧化镁应少于10%,。,矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为21202160,kg/ m,3,。,适用于,上下水或水中建筑，不适用于高于250的环境中使用。,（2）生产矿渣砖水渣、石灰搅拌矿渣砖轮碾成型蒸养一般要求石灰,14,二、膨胀矿渣,膨胀矿渣主要是用作,混凝土轻骨料,，也可作,防火隔热材料,。,膨珠可以用于,轻混凝土制品及结构,，如用于制作砌块、楼板、预制墙板及其它轻质混凝土制品。,直径小于3,mm,的膨珠与水渣的用途相同，可供水泥厂作,矿渣水泥的掺合料,用，也可以作为,公路路基材料和混凝土细骨料,使用。,二、膨胀矿渣,15,三、重矿渣,矿渣碎石的用途很广，用量也很大，主要用于公路、机场、地基工程、铁路道碴、混凝土骨料和沥青路面等代替天然碎石,。,（1）配制矿渣碎石混凝土,（2）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。,（4）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。我国铁道线上采用矿渣道碴的历史较久。,三、重矿渣,16,第二节 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必然副产物，其排出量约为粗钢产量的15%20%。,一、钢渣的分类,按炼钢所用炉型,转炉渣：,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,按熔渣性质,碱性渣,：,酸性渣,第二节 钢渣的资源化 钢渣是炼钢过程排出的废渣。,17,按碱度（,R）,低碱度钢渣（,R2.5）,按钢渣的形态,水淬粒状钢渣,块状钢渣,粉状钢渣,按碱度（R）低碱度钢渣（R100,mm,300,mm,钢渣,格筛,双层振动筛,磁选机,破碎机,磁选机,双层振动筛,规格渣,击碎机,20,mm,磁选机,破碎机,100mm300mm钢渣格筛双层振动筛 磁选机破碎机磁选,26,规格渣,钢渣,格筛,磁选机,渣钢,磁选机,自磨机,双层振动筛,废钢,振动筛,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 .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含铁量高达80%以上，规格渣棱角少，更适合作级配渣用。,规格渣钢渣格筛磁选机渣钢磁选机自磨机双层振动筛 废钢振动筛,27,实例1：,宝山钢铁厂钢渣粒铁回收工艺,精矿粉,磁选机,活用渣：1330,mm、313mm、100,mm,300,mm,落锤来料,ISC,来料,喷溅炉下渣,300,mm,孔筛,100/30,mm,孔筛,返回落锤,磁选机,2号破碎机,磁选机,磁选机,1号破碎机,棒磨机,15,mm,孔筛,13/3,mm,孔筛,10,mm,孔筛,2,mm,孔筛,NJS,粒铁,2,mm,孔筛,磁选机,残渣,残渣,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。,实例1：宝山钢铁厂钢渣粒铁回收工艺 精矿粉磁选机活用渣：1,28,实例2：,唐山钢铁公司钢渣粒铁回收工艺,60,mm,经预处理300,mm,热泼炸与陈渣钢渣,磁选机,渣钢,磁选机,自磨机,规格渣,一次筛分,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。从自磨机取出的渣钢，含铁90%以上，为转炉使用精料提供了条件。,实例2：唐山钢铁公司钢渣粒铁回收工艺 60mm,29,2.,钢渣作冶炼熔剂,（1）钢渣部分,替代石灰石,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，利用颗粒小于10,mm,的分级钢渣可部分替代烧结熔剂。,钢渣中含有40%50%,CaO，1,吨钢渣相当于700750,kg,的石灰石。,而且钢渣具有软化温度低、物相均匀的优点，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,Fe、Ca、Mn,等有用元素。,钢渣作烧结矿熔剂，主要是利用钢渣的,CaO、MgO、MnO、,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,Fe15%,计，每利用1吨钢渣，可代替60%的铁精矿250,kg。,另外由于钢渣中含有大量的,CaO,和,SiO,2,，,在生产一定碱度的烧结矿时，可节约部分石灰石。,2.钢渣作冶炼熔剂,30,（2）钢渣,部分替代石灰石,作高炉熔剂,高炉中使用钢渣作熔剂，利用加工分选出1040,mm,粒径钢渣返回高炉，回收钢渣中的,Fe、Ca、Mn,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益处，同时也能达到节能的目的。钢渣中的,MnO,和,MgO,也有利于改善高炉渣的流动性。,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,平炉钢渣,磁选机,焙烧,球磨机,混合配料,废钢,浸出,过滤,残渣,加酸沉淀,V,2,O,5,产品,食盐、铁磷、苏打、硝酸钠,图 某厂化学浸取提钒工艺流程,（2）钢渣部分替代石灰石作高炉熔剂3.富集和提取钢渣中的稀有,31,4.,钢渣作建筑材料,（1）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。,表 钢渣砖参考配比,原材料配比，%,抗压强度,Mpa,抗折强度,MPa,钢渣砖标号,钢渣,高炉水渣,粉煤灰,石灰,石膏,60,67,63,30,20,30,0,-,0,-,10,5,10,3,5,22.0,22.6,23.9,2.25,2.50,3.21,75,100,150,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筑墙体、柱子、沟道等。,4.钢渣作建筑材料原材料配比，%抗压强度抗折强度钢渣砖标号钢,32,（2）钢渣矿渣水泥,储库,钢渣,一级破碎,磁选,料仓,钢渣预磨,二级破碎,磁选,计量配料,粉磨,水渣,烘干,储库,计量配料,熟料,破碎,储库,计量配料,石膏,破碎,储库,计量配料,水泥库,包装,成品,图 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30%，钢渣和高炉矿渣的总掺入量不少于60%,。,（2）钢渣矿渣水泥储库钢渣一级破碎磁选料仓钢渣预磨二级破碎磁,33,(3,）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700800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,的特点。,钢渣白水泥配合比，是以水泥中,SO,3,含量为810%,来控制的。当,SO,3,含量少于8%时，强度不足400,#,。当,SO,3,含量大于10%时，出现石膏膨胀现象，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,筛分,配料,磁选,磨机,水泥库,料仓,包装出厂,外加剂,料仓,破碎,煅烧,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，还可生产人造大理石。,(3）钢渣白水泥还原钢渣筛分配料磁选磨机水泥库料仓包装出厂外,34,（4）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工程的各项使用要求。钢渣在路基垫层中应用，其,粒度,应控制在60,mm,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。钢渣中,游离,CaO,随着钢渣龄期的增长而明显减少，3个月后基本稳定在5.5%的水平，其粉化率亦不断下降，稳定性提高。,（4）路基垫层,35,5.,作农肥和酸性土壤改良剂,钢渣中的,P、Si、Ca、Mg,等有利用价值元素，其,P、Si,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。,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,F,可降低渣中,P,2,O,5,的拘溶率，因此要求钢渣中,F,含量应4%，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。,除用作农肥外，钢渣还可用作酸性土壤改良剂。含,Ca、Mg,高的钢渣细磨后可用作土壤改良剂，同时也达到利用钢渣中,P、Si,等有益元素的目的。,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。,5.作农肥和酸性土壤改良剂,36,