钢铁冶金渣的资源化课件

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,2020-09-24,*,#,6,钢铁冶金渣的资源化,钢铁冶金渣：,钢铁冶金工业所产生的固体废物。,主要包括：高炉渣,钢渣,铁合金渣,尘泥等。,6 钢铁冶金渣的资源化 钢铁冶金渣：钢铁冶金工业所产,1,6.1高炉渣的资源化,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,6.1高炉渣的资源化 采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.0,2,6.1.1,高炉渣的组成和性质,一、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,6.1.1高炉渣的组成和性质按冷却方式的不同水渣：高炉熔渣在,3,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），,4,二、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，表6.1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,5,表6.1 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,重矿渣本身的结合力时，重矿渣开裂、酥碎，甚至粉化。,硅酸盐分解：硅酸二钙晶型转变、体积膨胀所导致的重矿渣自动碎,11,硫化物分解：,重矿渣中当含有,FeS,与,MnS,等硫化物时，便会在水解作用下生成相应氢氧化物，体积相应增大38%和24%，导致块渣开裂和粉化的现象。,石灰分解：,若重矿渣中夹有石灰颗粒，遇水消解，也能产生体胀，导致重矿渣碎裂。,因此，作混凝土骨料使用时，必须认真分析检验重矿渣分解的可能性。,硫化物分解：重矿渣中当含有FeS与MnS等硫化物时，便会在,12,6.1.2,高炉渣的资源化途径,高炉渣80%冲成水淬矿渣，大部分用作水泥混合材料和无熟料水泥的原料，少部分用来生产矿渣砖、瓦等。其余用作道路路渣、铁路道渣及混凝土骨料，少量用于生产矿渣棉、膨胀矿渣珠等。,一、水渣,水渣具有,潜在的,水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下可显示出水硬胶凝性能，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。,6.1.2高炉渣的资源化途径,13,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,14,（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,15,二、膨胀矿渣的利用,膨胀矿渣主要是用作,混凝土轻骨料,，也可作,防火隔热材料,，用膨胀矿渣制成的轻质混凝土，不仅可以用于建筑物的围护结构，而且可以用于承重结构。,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。由于膨珠内孔隙封闭，吸水少，混凝土干燥时产生的收缩就很小，这是,膨胀页岩或天然浮石,等轻骨料所不及的。,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。生产膨胀矿渣和膨珠与生产粘土陶粒、粉煤灰陶粒等相比较，具有工艺简单，不用燃料，成本低廉等优点。,二、膨胀矿渣的利用,16,三、矿渣碎石的利用,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,矿渣碎石配制的混凝土具有与普通混凝土相近的物理力学性能，而且还有良好的保温、隔热、耐热、抗渗和耐久性能。矿渣碎石混凝土的应用范围较为广泛，可以作预制、现浇和泵送混凝土的骨料。,配制矿渣混凝土的方法与普通混凝土相似,，但用水量稍高，其增加的用水量，一般按重矿渣重量的1%2%计算。一般用矿渣碎石配制的混凝土与天然骨料配制的混凝土强度相同时，其混凝土容重减轻20%。,矿渣碎石混凝土的抗压强度随矿渣容重的增加而增高。矿渣混凝土的使用在我国已有五十多年历史，在许多重大建筑工程中都采用了矿渣混凝土，实际效果良好。,三、矿渣碎石的利用,17,（2）重矿渣在地基工程中的应用,重矿渣用于处理软弱地基。由于矿渣的块体强度一般都超过50,MPa，,相当或超过一般质量的,天然岩石,，因此组成矿渣垫层的颗粒强度完全能够满足地基的要求。一些大型设备基础的混凝土，如高炉基础、轧钢机基础、桩基础等，都可用矿渣碎石作骨料。,（3）矿渣碎石在道路工程中的应用,矿渣碎石具有缓慢的水硬性，这个特点在修筑公路时可以利用。矿渣碎石含有许多小气孔，对光线的漫反射性能好，摩擦系数大，用它作,集料铺成的沥青路面,既明亮，制动距离又短。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，目前矿渣道碴在我国钢铁企业专用铁路线上已广泛得到应用。鞍山钢铁公司从1953年开始就在专用铁路线上大量使用矿渣道碴，现已广泛应用于木轨枕、预应力钢筋混凝土轨枕和钢轨枕等各种线路，使用过程中没有发现任何弊病。在国家一级铁路干线上的试用也已初见成效。,（2）重矿渣在地基工程中的应用,18,6.2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,6.2钢渣的资源化 钢渣是炼钢过程排出的废渣。钢渣是炼,19,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,28,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3.32 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,29,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：1,30,表3.6 钢渣分选后得到的产品及用途,序号,产品名称,规格,利用途径,1,2,3,4,5,6,7,8,粒铁,粒铁,精矿粉,水钢渣,活用渣,活用渣,活用渣,残渣,含铁92%，粒径10,mm,含铁92%，粒径210,mm,含铁56%,粒径50100,mm,粒径1330,mm,粒径313,mm,粒径 3,mm,回转炉作冷却剂,钢锭模垫铁剂,回烧结作原料,回填工程及除锈磨料,回填工程及路基材料,水泥掺和料、小砌块料,水泥掺和料、代黄砂,混入 3,mm,的活用砂中,表3.6 钢渣分选后得到的产品及用途序号产品名称规格利用途,31,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,32,二、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,