钢铁工业固体废弃物的处置

冶金环境保护概论第六章钢铁工业固体废弃物的处置6.1冶金粉尘和炉渣的产生与特征除尘（干法除尘得到粉尘，湿法除尘得到污泥）炉渣（高炉渣和钢渣）钢铁工业固体废弃物主要包括以下几类：1.烧结粉尘1）烧结粉尘的化学成分与产生地点有关。2）烧结粉尘的粒度组成与除尘设备有关。2高炉炉尘1）高炉炉尘含有40%左右的铁和10%的碳，碱性氧化物含量较多；电除尘捕集粉尘颗粒细、化学成分比较复杂。2）重力灰（旋风除尘和重力除尘）的粒度比较粗，一般都大于0.1mm，大多数为0.2~0.5mm；污泥的粒度比较细，一般都小于0.1mm。电除尘捕集的粉尘粒度大都在0.0001~0.01mm。3转炉炉尘1）含铁品位高，有害杂质少，含铁一般都在65%左右，最高可达68%，主要成分为FeO（未燃法，燃烧法得到的炉尘主要为Fe2O3）。2）粒度比较细，大多在0.1mm以下。4转炉钢渣1）转炉产渣量大，1t转炉钢约产生130~240kg钢渣，排放钢渣中含有10%左右的金属铁，喷溅严重时甚至超过50%的金属铁。2）钢渣含铁氧化物的量一般在20%~40%，由于炼钢过程造的渣主要为碱性渣，碱度一般都很高，因此渣中CaO含量高（40%~50%）；SiO2含量低（10%左右）；Al2O3含量（2%~6%左右）比较低。3）粒度比较粗。大多数为20~50mm，综合利用需要进行破碎。水淬渣可得到2~5mm的渣粒。4）P含量比较高，一般为0.4%左右。5高炉炉渣1）高炉渣的主要成分是由CaO、MgO、Al2O3、SiO2、MnO、Fe2O3等组成的硅酸盐和铝酸盐。2）高炉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，因此高炉渣是优质的水泥原料。6.2冶金粉尘和炉渣的综合利用方法6.2.1冶金粉尘的综合利用(1)粗粉尘可直接做烧结填料(2)细粉尘需要造球后再用于烧结填料，甚至用作炼钢冷料（代替废钢）6.2.2高炉渣的综合利用（1）矿渣水泥（2）矿渣微粉（3）多孔隔热材料（4）硅肥8我国通常是把高炉渣加工成：水渣矿渣碎石膨胀矿渣矿渣珠矿渣棉免烧砖9（1）制作水渣水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却的过程，主要有渣池水淬或炉前水淬两种方式。水渣作建材用于生产水泥和混凝土，由于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，可以作为优质的水泥原料，可制成：矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥、矿渣砖、矿渣混凝土等。10（2）制作矿渣碎石矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却，形成较为致密的矿渣后，经过挖掘、破碎、磁选和筛分而得到的一种碎石材料，生产工艺主要有热泼法和堤式法两种。11矿渣碎石在我国可以代替天然石料用于公路，机场，地基工程，铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等，可用于配制矿渣碎石混凝土,在软弱地基中应用用矿渣碎石作基料铺成的沥青路面既明亮且防滑性能好，还具有良好的耐磨性能制动距离缩短用于铁路道渣可以适当吸收列车行走时产生的振动和噪音。12（3）制作膨胀矿渣珠膨胀矿渣珠是用适量冷却水急冷高炉渣熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣，生产方法有喷射法、喷雾法、堑沟法、滚筒法。可用于做轻骨料，用来制作内墙板楼板等，也可用于承重结构。13（4）制作矿渣棉矿渣棉矿物棉的一种由钢铁高炉渣矿渣制成的短纤维。常用的原料有铁、磷、镍、铅、铬、铜、锰、锌、钛等矿渣。主要用作绝热材料和吸音材料。也可用铁包装材料。矿渣棉是利用工业废料矿渣(高炉矿渣或铜矿渣、铝矿渣等)为主要原料，经熔化、采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维。它具有质轻、导热系数小、不燃烧、防蛀、价廉、耐腐蚀、化学稳定性好、吸声性能好等特点。可用于建筑物的填充绝热、吸声、隔声、制氧机和冷库保冷及各种热力设备填充隔热等。1415（5）制作免烧砖主要是利用河沙、矿渣、炉渣、粉煤灰、石粉、煤矸石、钢渣、建筑垃圾等原料压制免烧砖。压制的免烧砖符合国家标准。161、体积：240x115x50(mm)和普通砖一致，符合JC422－91部标77.5－15级非烧结免烧砖标准。2、重量：由于原料不同、重量稍有差别块重约（2.2－3.5）kg3、砖的粘力，吸水率（20%－30%）均优于粘土砖，能粘贴瓷片等各种建筑装饰。6.2.3钢渣的综合利用1含渣废钢的利用含渣废钢有较大的利用价值，从钢渣中回收1t含渣废钢其价格比一般废钢低30%~40%。钢渣中有80%是高炉冶炼的炉料，钢渣中有铁、锰等有利于冶炼的元素，而CaO、MgO的含量超过石灰石和白云石，此外，钢渣中有些成分可以降低高炉渣的黏度和改善冶炼过程。2.钢渣的综合利用1）代替天然碎石做路基材料2）生产钢渣水泥3）钢渣微粉4）用作农肥和土壤改良剂5）净水剂18高炉矿渣的性能取决于高温熔渣的处理方法。对高炉熔渣通常用急冷法、慢冷法和半急冷法三种方法处理，便得到了三种性能不同的高炉矿渣：•水淬渣(granulatedblastfurnaceslag)•块矿渣(granularoreslag)•膨胀矿渣（expandedslag）6.3高炉渣的处理工艺6.3.1高炉渣水淬工艺1池式法水淬生产工艺流程：从渣口流出的热熔渣经渣沟流入渣罐，然后由机车把盛满渣的渣够拉到水池旁，经砸渣机把渣罐的渣皮砸碎，倾倒渣罐，熔渣经流槽流入池内，熔渣遇水急剧冷却，淬成水渣．水池内水渣可用吊车抓出，放置于堆场上，脱去部分水分，然后直接装入车皮内外运。优点：设备简单可靠，设备损耗少、节约用水。缺点：1）容易产生大量渣棉和硫化氢气体污染环境。2）干渣量多。熔渣在渣罐内经受外界温度冷却，罐边与罐的面层均凝成一层渣壳，经常占渣量的10%~30%，需一套设备清理渣罐。清理出的干渣，必须进行破碎、去铁、筛分才能使用。3）需一套运渣罐设施4）倒渣中有放炮现象．伤人伤设备。6.3.1高炉渣水淬工艺2炉前水冲渣1)炉前渣池式2炉前水冲渣2)水力输送渣池式2炉前水冲渣3）滚筒法（CC法）2炉前水冲渣4)搅拌槽泵送法2炉前水冲渣5）INBA（印巴法）水淬6.3.2矿渣碎石生产工艺矿渣碎石是高炉熔渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣后，再经过挖掘、破碎，磁选和筛分而得到的一种碎石材料。1）热泼法2）堤式法6.3.3膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺1）喷雾器堑沟法生产膨胀矿渣2）流槽喷射法生产膨胀矿渣6.3.3膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺3）喷气水击法生产膨胀矿渣6.3.3膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺4）水击挡板法生产膨胀矿渣6.3.3膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺6）滚筒法生产膨胀矿渣珠6.3.3膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺7）振动流槽法生产膨胀矿渣珠6.4钢渣的处理工艺6.4.1钢渣水淬处理工艺1）宝钢转炉钢渣浅盘水淬法（ISC法）工艺过程流动性好的钢渣由遥控受渣车送至热泼处理间，再用遥控120t吊车把渣倒入渣盘中，此时溶渣温度在1500℃左右，渣在浅盘中静置3~5min，第一次喷水冷却，喷水2min，停3min，如此重复4次，耗水量为0.33m3/t，使炉渣表面温度下降到500℃左右，然后将渣盘中凝固并己破裂的钢渣倾倒于排渣车上．排渣车运到第二次冷却站进行第二次喷水冷却，喷水4min，耗水量为0.08m3/t，此时炉渣温度已下降到200℃左右。然后将钢渣倒入水池内进行第三次冷却，冷却时间约34min，耗水量为0.04m3/t，此时炉渣温度降至50~70℃，用皮带运输机送至粒铁回收生产线。6.4.1钢渣水淬处理工艺优点：(1)用水强制快速冷却，处理时间短，每炉渣在1.5~2.5h可处理完，处理能力大；(2)整个过程采用喷水和水池浸泡，减少粉尘对环境污染；(3)熔渣经3次水冷却后，大大减少渣中矿物组成和游离氧化钙及氧化镁等所造成的膨胀性，从而改善了渣的稳定性；(4)处理后钢渣粒度小(5)采用分段水冷却处理，蒸汽可以自由扩散，操作安全；(6)整个处理工序紧凑，并采用无线电远距离操作和配有工业电视监视，劳动条件好。缺点:蒸汽较多，蒸汽对厂房设备有影响，对起重视寿命有影响；最重要的是不能够回收钢渣显热。2）济钢转炉钢渣水淬处理和利用工艺6.4.2滚筒法液态钢渣处理工艺6.4.3钢渣热泼与破碎、磁选配套处理工艺鞍钢钢渣处理工艺渣的前期处理工艺以热泼法为主，流动性好的溶渣泼渣后可形成薄渣层，喷水冷却使之龟裂，成为粒径50mm左右的渣块。流动性不好的糊状渣和渣坨采用热碎法，翻渣以后也可喷水，由于温差冲击效应，同样发生龟裂，但块度较大。热泼碎裂后用挖掘机把渣挖出，运住破碎磁选加工车间。温差冲击效应作用：(1)“热胀冷缩”作用，即渣坨表面被水冷却迅速收缩，而内部温度仍很高，体积末变，收缩的表面“顶”裂；(2)冷却水沿表层裂缝流进热的渣内部并在瞬间汽化，产生“水爆”作用，进一步使渣坨碎裂。6.4.4钢渣罐式热焖法处理工艺当大块钢渣冷却到300~600℃时，把它装入翻斗汽车内，运至焖罐车间，倾入焖罐内，然后盖上罐盖。在罐盖的下面安装有能自动旋转的喷水装置，间断地往热渣上喷水，使罐内产生大量蒸汽。罐内的水和蒸汽与钢渣产生复杂的物理化学反应，水与蒸汽能使钢渣发生淬裂。同时由于钢渣是一种不稳定的废渣，在内部含有游离氧化钙，该化合物遇水后会消解成氢氧化钙，发生体积膨胀，使钢渣崩解粉碎。钢渣在罐内经一段时间焖解后，一般粉化效果都能达到60％~80％（20mm以下），然后用反铲挖掘机挖出，后经磁选和筛分，把废钢回收，钢渣也分成不同的颗粒级。该工艺的特点机械化程度较高，劳动强度低；采用湿法处理钢渣，环境污染少，还可以回收部分热能；钢渣处理后，渣、钢分离好，可提高废钢回收串，由于钢渣经过焖解处理，部分游离氧化钙经过消解，钢渣的稳定性得到改善，有利于钢渣的综合利用。6.4.5钢渣风淬处理工艺液态钢渣流至渣盆（渣罐）内，用吊车吊起渣盆慢慢翻入中间罐内，在中间罐的底部开有—个小孔，该小孔是为控制渣的流量，渣从孔中流出后自由落下，受到设置于下方的空气粒化器喷出的高速气流冲击，液态钢渣经风冲击吹散为细小的液态渣滴。这些渣滴在表面张力作用下，收缩为球状颗粒，并随气流在空中飞行。在飞行过程中，渣粒表面受到周围空气的冷却，表面温度急剧下降，逐渐变为固态。6.4.5钢渣风淬处理工艺装置主要有：风淬车间(包括安全保护设施)、吊车、渣盆、中间罐、压缩空气机、链板运输机、皮带运输机以及磁选与筛分设备。主要缺点：风淬工艺的要求是钢渣必须是液态，为了控制渣的流量，渣必须通过中间罐，因此一般钢渣可以风淬的量不会超过渣量的50％；还有大于50％流动差的钢渣尚需采用其他方法处理，而且有大量废钢残留在流动差的渣内。