德国转炉炉渣的生产与利用

德国转炉炉渣的生产与利用1简介面对全世界日益苛刻的环保立法、资源短缺、昂贵的废料填埋费和降低炼钢成本的压力，炉渣的利用就显得越来越重要了。企业将来能否保住原有厂址并得到增产许可，从环境和经济角度看，利用炉渣是非常关键的方法。每年，德国钢铁业不仅生产约4900万t的钢，还生产超过1400万t的炉渣，其中大约400万t为转炉炉渣。按照炉渣碱度的要求，除磷成为炉渣生产中必要的流程，由此产生的炉渣产品中游离氧化钙的含量通常在3%～20%。由于氧化钙含量较高，炉渣的体积稳定性较差且易碎。这使炉渣在建筑，如筑路和水利方面的应用受到限制。经过适当的处理，炉渣具备了所需的体积稳定性后可作为高质量天然石料的替代品。当然，也可利用炉渣的这种特性用作农肥或烧结中的石灰替代品。2转炉炉渣的特性由于各公司使用原料、产品和操作的不同，炉渣的数量和化学成分也各有不同。但炉渣仍是由钙、硅和铁元素组成的混合物。从矿物学角度来说，熔渣结晶是一个碱性反应，熔融的氧化物主要由以下物质组成：硅酸钙[2CaO.SiO2和3CaO.SiO2]；铁酸钙[2CaO.Fe2O3]；铁的氧化物[(Ca,Fe,Mg,Mn)O]。另外还包括一部分游离氧化钙(CaOfree)和少量的游离氧化镁（方镁石，MgOfree）。由于水合反应，炉渣的体积会发生变化，这两种游离氧化物会影响炉渣的体积稳定性和应用范围。欧洲和德国的实验测量结果显示，炉渣的物理性质如下：高的原始密度(3.2～3.6g/cm3)；良好的抗冻融性（防护块石和碎石的质量百分比大约为0.1～0.5%）；高强度：综合强度可达300N/mm2，抗碎指数大约为9～14；耐磨性好，Micro-Deval系数为6～11；良好的微观和宏观表面粗糙度（PVS值为55～63）；晶形好，完全粒化（形状指数大约为3）。3保持体积稳定性的方法根据生产工艺流程，转炉炉渣或多或少的含有游离氧化钙。用于生产化肥的转炉炉渣应含有尽可能多的游离氧化钙，这样的炉渣易粒化，且有较大的表面反应面积。然而游离氧化钙使炉渣在建材方面的应用受到限制。近几十年来，针对此现象，多种处理方法应运而生：通过转炉中的炼钢工艺参数和转炉炉渣的X射线荧光分析，预测游离氧化钙的含量，并将炉渣按含量的高低分类；延长炉渣的自然风化时间可降低游离氧化钙的含量；向熔渣中喷射沙子和氧气；热闷炉渣（人工老化）降低游离氧化钙的含量；粒化转炉炉渣。如果使用的生产原料和工艺可知，就能较准确地估算出转炉炉渣中游离氧化钙的含量，X射线荧光分析法也具有相同的作用。这两种方法可将炉渣按游离氧化钙含量的高低进行分类，以便在下一道工序中使用。游离氧化钙含量低的炉渣可用作建材，而含量高的必须经过风化处理，即自然存放几个月或几年直到氧化钙的水和反应平衡，改善稳定性后可利用。4转炉炉渣的应用几十年来，转炉炉渣一直用作筑路的基层和基底层材料。要求基层粒度为0/32mm，基底层粒度为0/45mm。良好的晶形和水硬性能使路基缓慢固化，可用于铺设重载马路。转炉炉渣用于沥青产品的生产，与很多天然石料相比，炼钢炉渣具有好的抓牢力。这项技术在奥地利已经应用了几十年，而在德国在近几年才得到广泛应用。如今，炼钢炉渣从基层到沥青面层都适用。炼钢炉渣作为建材用于水利工程，可以控制水流或保护堤岸。根据水位的不同，建成不同的结构来控制水的流速。低水位时把水引入灌溉渠，高水位时便可以漫过。在不同的位置流速不同。高速水流会侵蚀河床，而低速水流会形成沉淀物。灌溉渠中的沉淀物必须清除以保持通畅。修缮河床时，炼钢炉渣可填充冲出的凹坑或垫高河床。除了上述应用，炉渣还可用作保护河床的外部结构。前面涉及的结构通常都是多层结构：细的渣粒作多层结构的核；大的渣粒作外部防护结构以防河水的侵蚀。在德国，炉渣也用于水利工程。较细的渣粒（0/11mm，5/80mm）用作过滤层；较粗的渣粒（45/125mm）用作防护层；作、做混合石料（0/180mm）。以上的应用涵盖了全部的渣粒尺寸。由于与其它天然石料相比，炉渣数量充足且性质优良，一直以来成功地用于水利工程。而且炉渣密度高、耐磨性好、表面粗糙且呈立方体形，能很好的抵抗水流和船只的冲击。然而，炉渣的碱性对其应用产生了影响。为避免对环境造成破坏，根据位置和建筑类型的不同，德国对炉渣在水利工程上的应用是有严格规定的，尤其在水流缓慢的流域。5结语近几年，采用很多加工工艺可产生体积稳定性好的转炉炉渣，这开辟了很多应用新领域。目前，转炉炉渣最流行的应用是作为筑路时的无约束层、沥青层和化学肥料。