10冶金与化工典型固体废物的处理与利用

第十章冶金与化工典型固体废物的处理与利用第一节高炉渣高炉渣是高炉炼铁时矿石中的脉石、燃料中的灰分和助熔剂（石灰石）等炉料中的非挥发组分形成的废弃物。高炉渣是冶金工业中数量最多的一种渣，目前我国每年排出量已达2000多万吨（按照我国当前高炉的冶炼水平，一吨铁平均排出700千克渣），发达国家渣铁比比较低，一般为0.27-0.23，。高炉渣产率与矿石品位有关。一.成分高炉渣中含有15种以上化学成分，其中占95%的是以下四种：SiO2（30-40%）、Al2O3（10%）来自脉石和焦碳的灰分，CaO（40%）、MgO（10%）主要来自熔剂。高炉渣中含有许多氧化物，把碱性氧化物的重量百分数与酸性氧化物的重量百分数之比叫碱度（Mo），通常用下式表示：Mo=（CaO%+MgO%）/（SiO2%+Al2O3%）分子上两个为碱性氧化物，分母上两个为酸性氧化物。当MgO与含量在炼铁过程中变化不大时：Mo=CaO%/SiO2%二.分类1.按碱度：分为酸性高炉渣（Mo1）、中性高炉渣（Mo=1）、碱性高炉渣（Mo1）。2.按冶炼出的铁的品种：分为铸造生铁渣，其CaO含量高，温度较高；炼钢生铁渣，其温度比铸造生铁渣低；特种生铁渣，是用含其他金属的铁矿石炼铁排出的炉渣。3.按高温炉渣的处理方法：a.水渣（水淬渣）：是高炉熔渣在大量冷却水的作用下形成的海绵状浮石类物质。急冷过程中，大部分化合物以玻璃态保留，少数为晶体，活性最好。b.重矿渣：缓慢冷却形成，晶体结构较好，活性低。c.膨珠：受半急冷作用，玻璃体达95%。三.利用1.水渣：用于生产水泥、混凝土矿渣硅酸盐水泥：水泥熟料+30-70%水渣+3-5%石膏混合磨碎。矿渣混凝土：水渣+激发剂（水泥熟料、石灰、石膏）+骨料+水拌和。2.重矿渣：作骨料和路材用重矿渣制成的混凝土具有良好的保温隔热和抗渗性能。3.膨珠：作骨料配制混凝土膨珠作粗细骨料+水泥+粉煤灰，制成的混凝土强度好、容重轻、保温性能好、弹性好、成本低、可以作内强板、楼板等。第二节.钢渣一.钢渣的形成：钢和铁都是铁碳合金，两者主要区别在于含碳量道贺杂质的多少，生铁含碳量都在1.7%以上，大约围%左右，钢的含碳量在1.7%以下。由于生铁含碳量较高所以性质变脆而不易加工，必须进一步冶炼。另外Si、Mn等也应控制在允许范围内。把铁进一步冶炼成钢的过程中产生了钢渣，主要来源于以下四个方面：1.金属料中Si、Mn、P与少量铁氧化后生成的氧化物。2.为了使炉渣具备所需要的性质，向炉内加入的造渣材料如石灰、莹石、石灰、白云石。3.被浸蚀、剥落下来的炉衬材料，主要是CaO、MgO等。4.炉料带入的泥沙等。二.性质：炼钢炉渣是多种氧化物体系的饿固熔体，其中主要组成是：CaO、SiO2、FeO、Fe2O3其次是MgO、MnO、P2O5，有的钢渣还有V2O5、Cr2O3或TiO2，组成钢渣的氧化物中CaO和SiO2占60-70%，常以二者的浓度之比表示碱度（R）：R=CaO%/SiO2%根据钢渣碱度的高低，可将钢渣分成三类：1.低碱度钢渣：R=1.3-1.8；2.中碱度钢渣：R=1.8-2.5；3.高碱度钢渣：R=2.5以上。三.资源化1.作熔剂：可以代替部分石灰石，增加生铁产量。2.作水泥：35%以上钢渣+高炉渣+石膏或水泥熟料。3.作骨料和路材：钢渣碎石有容重大、强度高、表面粗糙、稳定性好、不滑移、耐腐蚀等优点，可代替碎石作路材和填充料。4.农用：作钢渣磷肥，一般为黑色或棕色粉末（80%过100目筛），含磷（以P2O5计）8-14%，主要成分为磷酸四钙与硅酸钙的复盐，因含石灰呈强碱性，成品中Fe、Si、Mn、Zn、Cu等营养元素，是一种多成分的弱酸性磷肥。该磷肥在土壤中酸性根系分泌物和有机酸等作用下逐步释放出磷，供作物吸收。其反应式如下：Ca4P2O4·CaSiO3+6CO2+4H2O—2CaHPO4+Ca(HCO3)2+SiO2钢渣磷肥宜在酸性土壤中作基肥,每亩用量30-40kg,不宜作种肥.