高炉炉渣综合利用方案.docxVIP

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高炉炉渣综合利用方案 高炉矿渣(简称高炉渣)是炼铁生产过程的副产品。在炼铁生产时, 除了向高炉中加入铁矿石、 燃料(焦碳)等入炉原料外, 在烧结生产配 料中,还需要加入相当数量的石灰石、白云石作为助溶剂和造渣剂。 当炉温达 1400~1600℃时,助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁 和炉渣。高炉渣就是由脉石、灰分、助溶剂和其他不能进入生铁中的 杂质所组成的易熔物质。 从化学成分看, 高炉矿渣是属于硅酸盐质材 料。随着矿石品位和冶炼方法的不同,渣铁比为0.3~1.2/t 生铁。随 着我国钢铁工业的发展, 高炉渣的排放量日益增大, 并且高炉渣的日 益堆积对环境造成了污染, 随着世界范围内资源不断减少, 需要实行 可持续发展战略和循环经济的发展模式。 对高炉渣的综合利用, 变废 为宝,刻不容缓。 1、高炉渣性能概况 高炉渣化学组成主要有氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝 (Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化铁(Fe2O3)及氧化锰(MnO)等,特殊的高 炉渣还含有二氧化钛(TiO2)和五氧化二钒(V2O5)等。 国内有关钢铁企 业不同种类高炉渣的化学成分,如表 1 所示。 表 1 高炉渣化学组成(%) 高炉渣的化学成分随着冶炼条件和炉料情况的不同而不同, 当冶 炼炉料稳定及冶炼条件完善时, 高炉渣成分变化趋势很小, 对其综合 利用十分有利。我国高炉渣大部分都属于中性渣,碱度(M0)一般为 0.98~1.08。根据碱度,可以将高炉渣分为碱性矿渣(M01)、中性矿 渣(M0≈1)和酸性矿渣(M01),这样可以比较直观的反映炉渣中碱性 氧化物和酸性氧化物的比例关系。 2、高炉渣综合利用概况 高炉渣的回收利用已经越来越重要, 很多用途都是按照高炉渣的 类别进行的,按照高炉渣的分类方法,见表2。 表 2 高炉渣的分类 高炉渣 80%冲成水淬炉渣,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。其余用作道路路碴、铁路 道碴及混凝土骨料,少量用于生产矿渣棉、膨胀矿渣珠等。 1)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。 (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 产的水泥有以下几种: ò矿渣硅酸盐水泥:水泥熟料+20%~70%高炉水渣+3%~5%石膏 ò普通硅酸盐水泥:水泥熟料+不超过 15%高炉水渣+3%~5%石膏 ò石膏矿渣水泥:少量水泥熟料+80%高炉水渣+15%石膏 ò钢渣矿渣水泥: 45%左右的钢渣+40%的高炉水渣+适量的石膏 (2)生产矿渣砖 矿渣砖具有良好的物理力学性能,但容重较大,一般为2120~ 2160kg/m3。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)高炉膨胀矿渣的利用 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, 可用于建筑物的围护结构和承重结构。 膨 珠可以用于轻混凝土制品及结构,如制作砌块、楼板、预制墙板等。 由于膨珠本身性能决定, 混凝土干燥时产生的收缩小, 这是一些天然 轻骨料所不及的。直径小于 3mm 的膨珠可供水泥厂作矿渣水泥的掺合 料用, 与水渣的用途相同; 也可以作为公路路基材料和混凝土细骨料 使用。 膨胀矿渣和膨珠的生产工艺比黏土陶粒、 粉煤灰陶粒的工艺简 单、成本低廉,并且不用燃料。 3)矿渣碎石的利用 矿渣碎石用途广、 用量大, 主要用于各种道路铺设以代替天然碎 石。主要可以用于: 配制矿渣碎石混凝土; 重矿渣用于处理软弱地基; 矿渣碎石用于修筑各类公路;矿渣碎石作铁路道碴。 为了能够充分利用液态高炉渣的热量, 国内外专家进行了不少的 研究,主要有干式粒化工艺、风淬法、滚筒转鼓法、离心粒化法和化 学粒化工艺等, 这些工艺方法, 在回收高炉渣潜热方面存在以下缺点: a.不易实现工业化生产; b.设备庞大、结构复杂以及设备寿命低、热效率不高等问题; c.以空气为冷却介质,耗气量大,动力消耗大; d.化学粒化工艺过程中, 热量回收的过程中伴随有化学反应而热 效率低。 利用高炉熔渣直接生产矿渣棉, 将高炉熔渣潜热的利用与矿渣棉 生产结合在一起,可回收 70%的潜热。这一方法在高炉渣的显热回收 方面有较大的优势, 并且矿渣棉的生产工艺经过多年的发展, 已经比 较成熟, 项目研究的关键是根据液态高炉渣特点, 对其进行适当的加 热、调质处理, 既达到高效回收高炉渣的作用,又充分利用了液态高 炉渣所带的热量, 满足矿渣棉原料生产的要求, 实现利用液态高炉渣 生产矿渣棉的工业化生产,达到综合利用高炉渣的目的。

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