第九章冶金工業(yè)廢物

第九章冶金工業(yè)廢物9.1高爐渣

高爐渣BlastFurnaceSlag是高爐煉鐵過程中，由礦石中的脈石、燃料中的灰分和熔劑(一般是石灰石)中的非揮發(fā)組分形成的固體廢物。

高爐渣是冶金工業(yè)產(chǎn)生量最多的一種廢渣，其產(chǎn)生量與礦石品位、焦碳中的灰分含量、熔劑質(zhì)量以及冶煉工藝有關(guān)，通常每煉1t鐵可產(chǎn)生0.3-0.9t高爐渣。一、來源高爐煉鐵工藝流程

BlastFurnaceSlag

Blastfixed

SlagPot高爐渣主要成分是CaO、MgO、Al2O3和SiO2等組成的硅酸鹽和鋁酸鹽，占90%以上，個(gè)別含有TiO2、V2O5等。Al2O3和SiO2來自礦石中的脈石和焦炭中的灰分，CaO和MgO來自熔劑。

根據(jù)堿度，可以將高爐渣分為堿性渣、酸性渣和中性渣。堿度(R)表示為：

R=(CaO%+MgO%)/(Al2O3%+SiO2%)CaO、MgO、Al2O3、SiO2分別為各成分的百分含量。

一般，R＞1堿性渣；R＜1酸性渣；R＝1中性渣。我國高爐渣大部分為中性渣。高爐渣密度：普通生鐵渣為2.2-2.5t/m3(液態(tài))，2.3-2.6t/m3(固態(tài))。二、組成三、高爐渣的性能

高爐渣的性能依賴于高溫熔渣的處理方法。

ａ水渣(急冷法)

水渣即水淬渣，是高爐熔渣在大量冷卻水的作用下形成的海綿狀浮石類物質(zhì)。多數(shù)化合物形成玻璃態(tài)物質(zhì)，少數(shù)化合物形成穩(wěn)定的晶體。水渣活性率Mc＝Al2O3/SiO2

Mc>0.25為活性礦渣；Mc<0.25為低活性礦渣。

水淬工藝分為池式水淬和爐前水淬。ｂ重礦渣(慢冷法)

重礦渣也叫塊渣，是高爐熔渣自然冷卻或淋水冷卻形成的致密礦渣。重礦渣中許多化學(xué)成分在慢冷過程中變成穩(wěn)定的晶體，大多數(shù)不具備活性，其抗沖擊、抗凍性、穩(wěn)定性良好，耐磨性接近石灰和砂巖，熱穩(wěn)定性較天然碎石差。ｃ膨脹礦渣珠(半急冷法)

膨脹礦渣珠是熱熔高爐渣在高壓水沖擊下，經(jīng)滾筒快速甩入空氣中冷卻制成。

膨珠的外觀大都呈球形，珠內(nèi)有微孔，呈現(xiàn)由灰白到黑的顏色，顏色越淺，玻璃體含量越高。膨珠微孔互不貫通，吸水率低。爐前膨珠生產(chǎn)工藝crushingandscreeningaircooledironBlastFurnaceSlag19-75mmcrushingandscreeningexpandedironBlastFurnaceSlag9.5mmwashing,screeningandreductionofdeleteriousparticles

fromnaturalgravel25mmwashingandscreeningnaturalsand9.5mm四、高爐渣的利用a水泥混合材

利用?；郀t渣作水泥混合材，包括：礦渣硅酸鹽水泥、石膏礦渣水泥、石灰礦渣水泥。b生產(chǎn)礦渣磚

利用高爐水渣和磨細(xì)生石灰生產(chǎn)礦渣磚，參考配比(85-90％):(10-15％)。c生產(chǎn)礦渣碎石

重礦渣經(jīng)過挖掘機(jī)采掘，并經(jīng)破碎和篩分后得到不同粒徑礦渣碎石，抗壓強(qiáng)度相當(dāng)于一般的天然巖石，可用于礦渣碎石混凝土、地基工程、道路工程等。d礦渣棉

以礦渣為主要原料，經(jīng)熔化、高速離心法或噴吹法制成的一種白色絲棉狀礦物纖維材料。

具有質(zhì)輕、保溫、隔音、隔熱、防震等性能。

此外，高爐渣可用來生產(chǎn)微晶玻璃、白炭黑、鑄石、農(nóng)肥，還可利用高鈦礦渣作護(hù)爐材料。9.2鋼渣煉鋼過程排出的廢渣稱為鋼渣Steelscoria。一、鋼渣的來源：鐵水和廢鋼中的Si、Mn、P以及少量Fe被氧化后生成的氧化物及硫化物；

被侵蝕剝落的爐襯及補(bǔ)爐材料；

金屬爐料帶入的雜質(zhì)，如泥砂等；

為調(diào)整鋼渣性質(zhì)而加入的造渣材料，如石灰石、鐵礦石等。

鋼渣按冶煉方法可分為平爐鋼渣(初期渣，后期渣)、轉(zhuǎn)爐鋼渣和電爐鋼渣(氧化渣、還原渣)。鋼渣產(chǎn)量約為粗鋼量的15-20％，在冶金工業(yè)中僅次于高爐渣，其成分復(fù)雜多變，利用困難。BasicSteelMaking二、鋼渣的主要化學(xué)成分：包括CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO和P2O5，有的含V2O5、TiO2等。

鋼渣的堿度：

以Ｒ=CaO/(SiO2+P2O5)的比值表示堿度：

Ｒ=0.78-1.8，低堿度鋼渣；

Ｒ=1.8-2.5，中堿度鋼渣；

Ｒ>2.5，高堿度鋼渣。

堿度大的鋼渣活性大，適于做鋼渣水泥原料。鋼渣的性質(zhì)：鋼渣是由多種礦物組成的固熔體。

(1)密度3.1-3.6g/cm3，比高爐渣密度高。

(2)易磨性鋼渣致密，比高爐渣耐磨。

(3)穩(wěn)定性含f-CaO、MgO的鋼渣不穩(wěn)定，吸水后，f-CaO消解為Ca(OH)2，體積膨脹1-3倍，MgO變成Mg(OH)2，體積膨脹77%?？蓪琭-CaO高的鋼渣采用余熱自解的技術(shù)處理。三、鋼渣預(yù)處理工藝：

主要有盤潑、水淬、熱潑、風(fēng)碎、冷棄技術(shù)等。不同的預(yù)處理工藝，鋼渣性質(zhì)不同。鋼渣加工處理過程：

破碎，需按綜合利用目的選擇破碎機(jī)械，主要包括自磨機(jī)、球磨機(jī)。分選，包括磁選(除去其中的廢鋼)和篩分。

陳化，是為了使f-CaO等進(jìn)一步消解，使鋼渣趨于穩(wěn)定。新鋼渣一般要陳化半年以上。鋼渣加工工藝流程如圖：其中：粗破碎用顎式破碎機(jī)，細(xì)破碎用圓錐式破碎機(jī)；磁選機(jī)有吊掛式磁選機(jī)和桶形電磁鐵式磁選機(jī)；篩子有格篩、單層振動篩和雙層振動篩；設(shè)備之間用皮帶運(yùn)輸機(jī)和提升機(jī)連接。四、鋼渣綜合利用：

根據(jù)鋼渣的不同性質(zhì)有多種用途，主要包括冶金(煉鐵原料)、建筑材料(鋼渣碎石)、農(nóng)業(yè)利用(磷肥)、回填等。五、鋼渣處理利用中存在的問題：

(1)鋼渣成分波動大，不利于利用；f-CaO含量高的鋼渣消解產(chǎn)生體積膨脹。

(2)鋼渣比高爐水渣、水泥熟料難磨。鋼渣硬度大，易將機(jī)器卡住或損壞。

(3)多種鋼渣混合堆放給鋼渣的利用造成困難。crushingandscreeningSteelFurnaceSlag

9.3赤泥有色金屬在冶煉過程中排放廢渣。

有色金屬礦石品位低，廢渣的排放比例大，利用率低；有的含有鉻、鎘、鉛等毒性大的金屬，對土壤、水體、大氣的污染比較嚴(yán)重。赤泥redsludge是鋁土礦提煉氧化鋁后排棄的泥漿。每生產(chǎn)1t氧化鋁，約排出1-2t赤泥赤泥的化學(xué)組成較為復(fù)雜，主要包括CaO(40-50%)、SiO2(約20%)、Al2O3、Fe2O3、TiO2、Na2O，還含有少量稀有金屬和放射性元素。

赤泥的礦物組分主要包括硅酸二鈣和硅酸三鈣。硅酸二鈣含量多，具有水硬膠凝性能。赤泥顆粒直徑0.08-0.25mm，真比重2.3-2.7g/cm3，比表面積0.5m2/g。

赤泥排放量大、含水率高、堿性強(qiáng)，屬危險(xiǎn)固體廢物。赤泥呈紅色，固液比為1:(3-4)，所含液相稱為附液，具有較高的堿性，pH值為10-12。赤泥的綜合利用：ａ生產(chǎn)水泥

主要品種有普通硅酸鹽水