過去,鋼渣經簡單破碎磁選回收廢鋼后,由于尾渣體積安定性不良、鋼渣粉早期活性低、易磨性不佳等原因影響了其在水泥、混凝土中使用,主要用于工程回填或直接堆存、拋棄。“十二五”以來,隨著鋼渣處理、破碎磁選技術的推廣應用,以及鋼渣應用技術的突破,鋼渣微粉生產線,為鋼渣的深度綜合利用奠定了基礎。通過推廣應用鋼渣熱燜、滾筒渣等處理工藝,實現渣鐵分離、游離氧化鈣的消解,解決鋼渣不安定性(易膨脹性)問題,有利于鋼渣下一步的破碎磁選、尾渣的深度利用。據不完全統計,30萬噸鋼渣微粉生產線,鋼鐵企業自建的鋼渣處理及破碎磁選處理能力達5100萬噸以上;處理后的鋼渣采用“破碎—篩分—磁選—磁選后廢鋼回收”處理,廢鋼的回收率可達到85%以上。
一些先進企業通過磨細激發鋼渣尾渣的活性,代替水泥用于混凝土建筑工程,可降低混凝土水化熱而產生的裂縫,提高混凝土的后期強度以及耐磨性、抗凍性、耐腐蝕性能。為進一步延伸循環經濟產業鏈,聯合建材行業相繼開發了低熱鋼渣水泥、鋼渣道路水泥、鋼渣砌筑水泥等水泥品種。鞍鋼、武鋼、唐山新寶泰等企業相繼建成60余條鋼渣粉生產線,年處理利用鋼渣尾渣約2400萬噸;寶鋼、宣鋼、武鋼、西寧特鋼、陜西龍鋼等企業建立路基材料、透水磚、花磚、彩色地磚等生產線30余條,年處理利用鋼渣尾渣約600萬噸。綜合來看,具備40%以上鋼渣深度利用能力。
1.采用立磨粉磨鋼渣需要在磨盤上形成合適的料餅,這就需要在粉磨過程中,被磨物料內始終含有少量的液體水(一般2%以上)。在物料在高溫(100℃-300℃)潮濕的環境中,鋼渣微粉中游離氧化鈣和游離氧化鎂大部分被水化成高活性的氫氧化鈣和氫氧化鎂。
2.鋼渣微粉配合多礦渣微粉和多石膏體系使用,不要與水泥熟料配合。
在鋼渣微粉與大量礦渣微粉和脫硫石膏共同存在的條件下,混合粉體遇水后會迅速形成大量的鈣礬石和C-S-H凝膠。這個反應會迅速消耗掉鋼渣所提供的Ca(OH)2和Mg(OH)2,并在溶液中造成Ca(OH)2和Mg(OH)2的不飽和狀態。 Ca(OH)2和Mg(OH)2的不飽和狀態能夠促進鋼渣中殘余的游離氧化鈣和游離氧化鎂快速水化(不會形成Ca(OH)2或 Mg(OH)2包裹層)。
“不會形成Ca(OH)2或 Mg(OH)2包裹層”,滁州鋼渣微粉生產,不僅會在膠凝材料硬化前發生,并且能夠在膠凝材料硬化后發生。會進一步引起兩個提高體系安定性的正效應:
(1)增加鋼渣中殘留游離氧化鈣和游離氧化鎂與水直接接觸的機會,在膠凝材料硬化前進一步促進水化反應的進行。
(2)在這個體系中鋼渣中殘留游離氧化鈣和游離氧化鎂基本不經過固體Ca(OH)2或 Mg(OH)2階段,而是直接進入溶液形成鈣離子、鎂離子和氫氧根離子。因此基本不存在游離氧化鈣和游離氧化鎂水化成固體Ca(OH)2或 Mg(OH)2的固體膨脹過程。
因此,在這個體系中可以100%避免安定性不良問題。
活性低的問題
因此,在普通水泥混凝土體系中,鋼渣中所含的能在28天時間內水化并對混凝土強度起直接貢獻作用的物相總量少得可以忽略不計。
而粉煤灰,火山灰類物質和部分種類尾礦微粉在混凝土中,因為二次火山灰活性反應,都會對混凝土的強度增長有明顯貢獻。因此在這些原料充足的地區,將磨細鋼渣粉簡單賣給水泥廠或混凝土攪拌站是沒有市場的。
1 鋼鐵工業大宗固體廢物基本情況
鋼鐵工業是典型的能源、資源密集型工業。在鋼鐵生產中,每生產1噸粗鋼約消耗0.7~0.8噸煤炭、1.5~1.65噸鐵礦石,以及大量的石灰石等其他原料,同時排放大量的廢渣、廢水和廢氣。根據產生界面的不同,固體廢物主要有高爐渣、鋼渣、含鐵塵泥、環境塵泥、廢舊耐材、自備電廠粉煤灰和脫硫石膏等。據初步測算,每年鋼鐵工業固體廢物產生量約占全國工業固體廢物產生量的18%。
2 鋼鐵工業主要大宗固體廢物綜合利用進展
鋼鐵工業固體廢物呈現一些特點:一是產生量大;二是由于鋼鐵生產環境界面復雜,輥壓機鋼渣微粉生產工藝,固體廢物種類多、成分復雜。如不同工序產生的含鐵塵泥成分不同,冶煉不銹鋼與普鋼的鋼渣成分不同等;三是鋼鐵生產企業多、集中度不高(具有粗鋼冶煉能力企業500多家),單個企業對一些量小的固體廢物種類難以規模經濟利用。四是蘊含有價元素,有毒有害廢物少,易于收集、運輸、加工和處理,可作為原材料資源再利用。近年來,鋼鐵企業的觀念在逐漸發生變化,加大廢渣處理投資,將過去直接拋棄或簡單利用的固體廢物“變廢為寶”,絕大多數固體廢物得到了綜合利用,尤其以冶金渣、含鐵塵泥為代表的固體廢棄物資源化利用水平不斷提升。
