钢渣的生态设计

钢渣的生态设计钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石等，以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。钢渣的主要成分是钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物所组成。一、钢渣的处理1、钢渣的预处理工艺钢渣预处理是将熔融态的钢渣处理成小于300mm的常温块体，以便后续加工利用。常见的预处理工艺有热泼法、盘泼水冷法、水淬法、风淬法、滚筒法等。1）热泼法将熔渣倒在坡度为3—5％的热泼床上或直接倒在地上，熔渣自流形成渣饼，加水急冷。2）盘泼水冷法将流动性较好的A、B、C渣通过渣罐，运到热泼车间后倒人渣盘形成100mm厚渣层，洒水急冷，待温度降至500℃左右翻人排渣车，洒水二次冷却，温度降至200℃以下后倒人渣池，冷却至50～70℃以下用斗车捞出，待后续处理。3）水淬法水淬工艺可采取渣罐倾翻法、渣罐开孔法、喷水轮式法等多种形式。由于水淬是急冷过程，钢渣中β—C2S产生相变形成γ一C2S以及C3S分解成C2S和f-CaO均受到抑制，因此水淬渣属于高温介稳状态，安定性好，活性也较高。4）风淬法液态钢渣经中间罐流出，受到下方空气粒化器喷出的高速气流冲击、吹撒，成为细小的液态钢渣粒。5）滚筒法液态钢渣自转炉倒入渣罐后，经渣罐车运输至渣处理场，用吊车将渣罐中的渣以一定速度倒入滚筒装置内，钢渣在滚筒内同时完成冷却、固化、破碎等过程，经板式输送机排出到渣场。2、钢渣的加工工艺钢渣加工可采用机械破碎和自磨两种工艺。其作用是将经预处理的钢渣再破碎、磁选、筛分，选出渣钢，分级成符合要求的规格渣。1）机械破碎法钢渣加工所使用的破碎机类型有颚式、圆锥式、反击式和双辊式等；磁选机的类型有悬挂式和带式；筛分机有格筛、单层振动筛和双层振动筛等。2）自磨法利用钢渣在旋转的自磨机内互相碰撞而破碎。3、钢渣的养护工艺钢渣养护是使钢渣中f-CaO等进一步消解，使其具有体积稳定性，以确保钢渣用于道路工程和建材产品的安全性。通常采用消除f-CaO方法有以下几种：1）自然堆放2）温水养护3）热闷养护4）蒸汽养护二、钢渣的生态设计1、将钢渣用于冶金原料1）将钢渣用作烧结材料烧结矿配加钢渣代替熔剂，不仅可回收利用钢渣中残钢、FeO、CaO、MgO、MnO等有价成分，还可用作烧结矿的增强剂。烧结矿中适量配人钢渣后，可显著改善烧结矿的质量，使转鼓指数和结块率提高，风化率降低，成品率增加。2）将钢渣用作高炉熔剂钢渣直接返回高炉作熔剂的主要优点是利用渣中CaO代替石灰石，节约了熔剂消耗，但由于目前高炉大都使用高碱度烧结矿，基本上不加石灰石，所以钢渣返回高炉的用量受到限制。此外，钢渣中较高的铁含量可代替部分铁矿石；钢渣中的MgO可置换部分白云石，增加炉渣的流动性和稳定性。钢渣中的MnO可回收进入铁水。3）将钢渣用作炼钢返回渣料钢渣返回转炉冶炼能提高炉龄、促进化渣、缩短冶炼时间，又可降低副原料消耗，并减少转炉总的渣量。2、将钢渣用于道路工程钢渣用于筑路是钢渣综合利用的一个主要途径。钢渣碎石的硬度和颗粒形状都很符合道路材料的要求，与粉煤灰、高炉水渣、水泥、石灰等配料后，可用作道路的基层、垫层及面层。此外，钢渣在沥青混凝土中有很高的耐磨性、防滑性和稳定性，是公路建设中有价值的材料。钢渣还适用于冬季修补路面的热拌沥青拌合料，因为钢渣冬季不结冰、热耗低、容重大、固定性好，用于修补路面时修补处能很好地固定在原位。3、将钢渣用于生产建材1）用钢渣生产水泥由于钢渣中含有和水泥相类似的硅酸三钙、硅酸二钙及铁酸钙等活性矿物，具有水硬胶凝性，因此可以成为生产无熟料水泥或少熟料水泥的原料，也可以作为水泥掺合料。水泥熟料是由石灰石、黏土和铁粉等高温焙烧而成。钢渣用于水泥生产可以有效降低能耗，减少温室气体排放。钢渣水泥不仅具有与矿渣水泥相同的物理力学性能，还具有水化热低、耐磨、抗冻、耐腐蚀、抗折强度高等优良特性。2）将钢渣用作混凝土掺和料钢渣形成于炼钢高温，因此渣中的硅酸二钙和硅酸三钙矿物结晶完整，晶粒粗大致密，水化硬化速度较慢。为了提高钢渣的水硬活性，需要用特殊的磨粉工艺和设备。粉磨过程不仅是颗粒减少的过程，还伴随着晶体结构及物化性质的变化。粉磨能量中一部分转化为物料新颗粒的内能和表面能，同时产生晶体晶格的位错、缺陷或在表面形成易溶于水的非晶态结构，加速水化反应。3）用钢渣生产建材制品将具有活性的钢渣与粉煤灰等按一定比例配合、磨细、成型和养护，即可生产出不同规格的砖、瓦、砌块和板等各种建材制品。生产建材制品的钢渣，要主要控制f-CaO含量和碱度。4、将钢渣用于地基回填和软土地基加固钢渣做地基回填料主要控制钢渣在地基的膨胀性能，钢渣的膨胀性能是长期的，主要与钢渣的物化性质有关。当钢渣挤入软土时，压密了桩问土。然后钢渣又与软土发生了物理和化学反应，钢渣进行吸水、发热、体积膨胀，钢渣周围的水分被吸附道桩体中来，直到毛细吸力达到平衡为止。与此同时，桩周围的软土受到脱水和挤密作用。钢渣人土后水化后经过凝结、硬化，产生强度，提高了地基加固的复合效果，这样就加固了软土地基。5、将钢渣用于生产钢渣肥料和土壤改良剂钢渣中含有P、Si、Ca、Mg等元素，可有不同的用途。P和Si是水稻生长必需的元素，钢渣中含SiO2，经磨细至60目以下，即可作为硅肥用于水稻田，每亩施用100kg，可增产水稻10％左右。中高磷铁水炼钢时得到的钢渣可以用于制备钢渣磷肥，其成分除被作物吸收的磷元素外，还有镁、硅、锰等多种元素，对农作物也有很好的肥效作用，所以钢渣磷肥是一种多营养成分的化学肥料。钢渣磷肥不仅在酸性土壤中施用效果好，在缺磷的碱性土壤施用也有增产效果，并且施用于水田和旱田。此外，钢渣因为呈碱性，钢渣磨细后还可用作酸性土壤改良剂，同时也利用了钢渣中硅、磷等有益元素。6、将钢渣应用到海洋工程钢渣在海洋工程方面的应用是一个比较新的领域，但可以预见有广阔的前景。1）人造岩块钢渣岩块有下列两方面用途：一是可以吸收CO2，制作岩块所用CO2可以用工业尾气；二是钢渣岩块在海水中可以促进海洋植物的生长。2）钢渣促进海水吸收温室气体。综上所述，我们充分利用了钢渣的特点，将其运用到各个发挥它作用的领域，这样我们既解决了环境保护问题，又通过此产生了新的经济效益。