鋼鐵冶金渣的資源化鋼鐵冶金渣的資源化n一、高爐渣的資源化一、高爐渣的資源化n二、鋼渣的資源化二、鋼渣的資源化n三、鐵合金渣的資源化三、鐵合金渣的資源化n四、含鐵塵泥的資源化四、含鐵塵泥的資源化n鋼鐵冶金工業(yè)遍及全國(guó)各主要城市，所產(chǎn)生的固鋼鐵冶金工業(yè)遍及全國(guó)各主要城市，所產(chǎn)生的固體廢物占固體廢物總量的體廢物占固體廢物總量的1818，渣中含各種有用渣中含各種有用元素如元素如FeMnVCrMoNiAlFeMnVCrMoNiAl等金屬元素和等金屬元素和CaMgSiCaMgSi等非金屬元素，是一項(xiàng)可再利用的大等非金屬元素，是一項(xiàng)可再利用的大宗二次資源。宗二次資源。n鋼鐵冶金工業(yè)所產(chǎn)生的固體廢物主要有高爐渣鋼鐵冶金工業(yè)所產(chǎn)生的固體廢物主要有高爐渣鋼渣鋼渣鐵合金渣和塵泥等，目前已大部分得到了鐵合金渣和塵泥等，目前已大部分得到了利用，但缺乏全量和高附加值的利用技術(shù)，特別利用，但缺乏全量和高附加值的利用技術(shù)，特別是對(duì)共生符合礦爐渣中共生的金屬元素的是對(duì)共生符合礦爐渣中共生的金屬元素的 分離和分離和利用以及通過共生元素的分離全面經(jīng)濟(jì)地對(duì)爐渣利用以及通過共生元素的分離全面經(jīng)濟(jì)地對(duì)爐渣進(jìn)行綜合利用缺乏系統(tǒng)研究。進(jìn)行綜合利用缺乏系統(tǒng)研究。一、高爐渣的資源化一、高爐渣的資源化n高爐渣是冶金行業(yè)中產(chǎn)生數(shù)量最多的一種廢渣，目前，根據(jù)我國(guó)目前礦石品位和冶煉水平，冶煉1t鐵約產(chǎn)生高爐渣0.6-0.7t，我國(guó)每年排除量已達(dá)3000萬噸左右。80以上的高爐渣得到了利用，但利用的主要途徑是生產(chǎn)水泥和筑路材料。1.1.高爐渣的性質(zhì)和組成高爐渣的性質(zhì)和組成 高爐渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排除的一種廢渣。高爐渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排除的一種廢渣。在在高爐冶高爐冶煉過程中，從爐頂加入的鐵礦石煉過程中，從爐頂加入的鐵礦石熔劑熔劑和焦炭，在爐內(nèi)和焦炭，在爐內(nèi)高溫高溫(1300(13001500)1500)燃燒區(qū)變成液相，液相中浮在鐵水上燃燒區(qū)變成液相，液相中浮在鐵水上的熔渣，通過排渣口排除爐體，經(jīng)冷卻凝固后成為高爐渣，的熔渣，通過排渣口排除爐體，經(jīng)冷卻凝固后成為高爐渣，也稱高爐礦渣，如下圖所示。也稱高爐礦渣，如下圖所示。n n高爐煉鐵過程高爐煉鐵過程鐵礦石焦炭石灰石鐵礦石焦炭石灰石高爐渣高爐渣煉鐵高爐煉鐵高爐高爐煙氣高爐煙氣熔融爐渣熔融爐渣冷卻冷卻鐵水鐵水生鐵生鐵n高爐渣的產(chǎn)生量與鐵精礦品位的高低有關(guān)、高爐渣的產(chǎn)生量與鐵精礦品位的高低有關(guān)、焦炭中灰分的多少以及石灰石的質(zhì)量有關(guān)。焦炭中灰分的多少以及石灰石的質(zhì)量有關(guān)。也和煉鐵的工藝有關(guān)。也和煉鐵的工藝有關(guān)。n當(dāng)采用貧鐵礦煉鐵時(shí)，每得到當(dāng)采用貧鐵礦煉鐵時(shí)，每得到1 1噸生鐵產(chǎn)生噸生鐵產(chǎn)生出出1.01.01.21.2噸高爐渣；用富鐵礦煉鐵時(shí)，噸高爐渣；用富鐵礦煉鐵時(shí)，每得到一噸生鐵產(chǎn)出每得到一噸生鐵產(chǎn)出0.250.25噸高爐渣。噸高爐渣。高爐渣的冷卻方式高爐渣的冷卻方式 n常用的熔融高爐渣冷卻方法有急冷（也叫水淬）、常用的熔融高爐渣冷卻方法有急冷（也叫水淬）、半急冷和慢冷（又叫熱潑）三種，其對(duì)應(yīng)的成品半急冷和慢冷（又叫熱潑）三種，其對(duì)應(yīng)的成品渣分別稱為水渣、膨脹渣和重礦渣。渣分別稱為水渣、膨脹渣和重礦渣。n（1）急冷處理）急冷處理 即水淬處理，是將熔融狀態(tài)的高爐渣置于水中急即水淬處理，是將熔融狀態(tài)的高爐渣置于水中急速冷卻的方法，我國(guó)速冷卻的方法，我國(guó)80%的高爐渣沖成水渣。目的高爐渣沖成水渣。目前較普遍采用的是渣池水淬和爐前水淬。前較普遍采用的是渣池水淬和爐前水淬。n渣池水淬：高爐熔渣經(jīng)接渣槽進(jìn)入水池，遇水急渣池水淬：高爐熔渣經(jīng)接渣槽進(jìn)入水池，遇水急劇冷卻成為水渣。劇冷卻成為水渣。n爐前水淬：是在高爐爐臺(tái)前設(shè)置沖渣溝或槽，熔爐前水淬：是在高爐爐臺(tái)前設(shè)置沖渣溝或槽，熔渣在沖渣溝或槽內(nèi)經(jīng)高壓水冷卻成粒狀水渣，輸渣在沖渣溝或槽內(nèi)經(jīng)高壓水冷卻成粒狀水渣，輸送到沉渣池，再經(jīng)抓斗抓出，堆放脫水后外運(yùn)。送到沉渣池，再經(jīng)抓斗抓出，堆放脫水后外運(yùn)。（2 2）慢冷處理）慢冷處理n高爐熔渣再指定的渣坑或渣場(chǎng)自然冷卻或高爐熔渣再指定的渣坑或渣場(chǎng)自然冷卻或淋水冷卻形成重礦渣（也稱塊渣）的冷卻淋水冷卻形成重礦渣（也稱塊渣）的冷卻方法，處理后爐渣經(jīng)挖掘、破碎、磁選和方法，處理后爐渣經(jīng)挖掘、破碎、磁選和篩分可得到一種碎石材料。篩分可得到一種碎石材料。（3 3）半急冷處理）半急冷處理n高爐熔渣在適量水沖擊和成珠設(shè)備的配合作用下，高爐熔渣在適量水沖擊和成珠設(shè)備的配合作用下，被甩待空氣中使水蒸發(fā)成蒸汽并在內(nèi)部形成空間，被甩待空氣中使水蒸發(fā)成蒸汽并在內(nèi)部形成空間，再經(jīng)空氣冷卻形成一種多孔珠狀礦渣的處理方法，再經(jīng)空氣冷卻形成一種多孔珠狀礦渣的處理方法，處理后的高爐渣稱為膨脹渣或膨珠。處理后的高爐渣稱為膨脹渣或膨珠。n 膨脹渣的生產(chǎn)方法有濕坑法、噴霧器法、塹溝法、膨脹渣的生產(chǎn)方法有濕坑法、噴霧器法、塹溝法、流槽法、噴氣水擊法、水擊擋板法、滾筒法、和流槽法、噴氣水擊法、水擊擋板法、滾筒法、和離心機(jī)法等。我國(guó)常用爐前法和爐外滾筒法。離心機(jī)法等。我國(guó)常用爐前法和爐外滾筒法。膨珠生產(chǎn)工藝示意膨珠生產(chǎn)工藝示意1-渣罐渣罐 2-投渣槽投渣槽 3-流槽流槽 4-水管水管 5-滾筒滾筒 6-膨珠膨珠 123465高爐渣的組成高爐渣的組成（1 1）化學(xué)組成）化學(xué)組成高爐渣含有高爐渣含有1515種以上的化學(xué)成分，但其主要成分是種以上的化學(xué)成分，但其主要成分是CaOCaO、MgOMgO、Al2O3Al2O3、SiO2SiO2四種他們約占高爐總質(zhì)量的四種他們約占高爐總質(zhì)量的9595n高爐渣中的高爐渣中的SiO2SiO2和和Al2O3Al2O3主要來自礦石中的脈石和主要來自礦石中的脈石和焦炭的灰分，焦炭的灰分，CaOCaO和和MgOMgO主要來自自助熔劑石灰石主要來自自助熔劑石灰石等。等。n高爐礦渣屬于硅酸鹽質(zhì)材料，可代替天然巖石和高爐礦渣屬于硅酸鹽質(zhì)材料，可代替天然巖石和作為水泥生產(chǎn)原料等使用。作為水泥生產(chǎn)原料等使用。n通常，高爐渣化學(xué)成分中的主要堿性氧化物之和通常，高爐渣化學(xué)成分中的主要堿性氧化物之和與酸性氧化物之和的比值，稱為高爐渣的堿性率與酸性氧化物之和的比值，稱為高爐渣的堿性率或堿度，用或堿度，用M M。表示，即：堿性率。表示，即：堿性率MoMo（CaOCaOMgOMgO）/（SiO2SiO2Al2O3Al2O3），高爐渣，按其堿性率大），高爐渣，按其堿性率大小分為：小分為：n 堿性礦渣，堿性率堿性礦渣，堿性率Mo1Mo1的礦渣。的礦渣。n 中性礦渣，堿性率中性礦渣，堿性率MoMo1 1的礦渣。的礦渣。n 酸性礦渣，堿性率酸性礦渣，堿性率Mo1Mo1的礦渣。的礦渣。n 它比較直觀地反映了高爐渣中堿性氧化物和酸性它比較直觀地反映了高爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物含量地關(guān)系。氧化物含量地關(guān)系。（2 2）礦物組成）礦物組成n高爐渣中的各種氧化物成分以各種形式的硅酸鈣高爐渣中的各種氧化物成分以各種形式的硅酸鈣或鋁酸鈣礦物形式存在。堿性高爐渣中最主要礦或鋁酸鈣礦物形式存在。堿性高爐渣中最主要礦物有黃長(zhǎng)石、橄欖石、硅鈣石、硅輝煌石和尖晶物有黃長(zhǎng)石、橄欖石、硅鈣石、硅輝煌石和尖晶石。石。n酸性高爐渣由于冷卻的速凍不同，形成的礦物也酸性高爐渣由于冷卻的速凍不同，形成的礦物也不一樣。當(dāng)快速冷卻時(shí)全部凝結(jié)成玻璃體。在緩不一樣。當(dāng)快速冷卻時(shí)全部凝結(jié)成玻璃體。在緩慢冷卻時(shí)（特別石弱酸性的高爐渣）往往出現(xiàn)結(jié)慢冷卻時(shí)（特別石弱酸性的高爐渣）往往出現(xiàn)結(jié)晶的礦物相，如黃長(zhǎng)石、假硅灰石、輝石和斜長(zhǎng)晶的礦物相，如黃長(zhǎng)石、假硅灰石、輝石和斜長(zhǎng)石等。石等。CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2的三元體系的三元體系 n甲型硅灰石甲型硅灰石2CaO2CaOSiOSiO2 2n硅鈣石硅鈣石3CaO3CaOSiOSiO2 2n假硅灰石假硅灰石CaOCaOSiO2SiO2n鈣鎂橄欖石鈣鎂橄欖石CaOCaOMgOMgOSiOSiO2 2n尖晶石尖晶石MgOMgOAlAl2 2O O3 3n鎂薔薇輝石鎂薔薇輝石3CaO3CaOMgOMgOSiOSiO2 2n鎂方柱石鎂方柱石2CaO2CaOMgOMgO2SiO2SiO2 2n鋁方柱石鋁方柱石2CaO2CaOAlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2n斜頂灰石斜頂灰石MgOMgOSiOSiO2 2n透灰石透灰石CaOCaOMgOMgO2SiO2SiO2 2高爐渣的性質(zhì)高爐渣的性質(zhì)n高爐熔渣的冷卻方式不同，得到的高爐渣性能不高爐熔渣的冷卻方式不同，得到的高爐渣性能不同。同。n1.1.水渣水渣 水渣即水淬渣，是在高爐溶渣置于水中急速冷卻后的形成的海水渣即水淬渣，是在高爐溶渣置于水中急速冷卻后的形成的海綿狀的浮石類物質(zhì)。綿狀的浮石類物質(zhì)。n高爐溶渣在大量冷卻水的作用下急冷形成的海綿狀浮石類物質(zhì)。高爐溶渣在大量冷卻水的作用下急冷形成的海綿狀浮石類物質(zhì)。在急冷過程中，熔渣中的絕大部分化合物來不及形成穩(wěn)定化合物，在急冷過程中，熔渣中的絕大部分化合物來不及形成穩(wěn)定化合物，而以玻璃體狀態(tài)將熱能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能封存其內(nèi)，從而構(gòu)成了潛在而以玻璃體狀態(tài)將熱能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能封存其內(nèi)，從而構(gòu)成了潛在的化學(xué)活性。的化學(xué)活性。n水渣的化學(xué)活性主要取決于其化學(xué)成分和水渣的化學(xué)活性主要取決于其化學(xué)成分和礦物結(jié)構(gòu)，其活性大小通常用水淬渣活性礦物結(jié)構(gòu)，其活性大小通常用水淬渣活性率（率（McMc）或水淬渣質(zhì)量系數(shù)（）或水淬渣質(zhì)量系數(shù)（k k）表示，即：）表示，即：nMc Mc Al2O3/SiO2 Al2O3/SiO2 nk k（CaOCaOMgOMgOAl2O3/SiO2Al2O3/SiO2MnOMnO）n當(dāng)當(dāng)Mc0.25Mc0.25為活性礦渣，為活性礦渣，Mc0.25Mc0.25為低活為低活性礦渣；性礦渣；k1.9k1.9為高活性礦渣，為高活性礦渣，k=1.6k=1.61.91.9是中活性礦渣，是中活性礦渣，k1.6k1.6為低活性礦渣。為低活性礦渣。n不同化學(xué)成分、不同礦物結(jié)構(gòu)的水渣，其化學(xué)活不同化學(xué)成分、不同礦物結(jié)構(gòu)的水渣，其化學(xué)活性具有一定差異。堿性水渣含大量的硅酸二鈣而性具有一定差異。堿性水渣含大量的硅酸二鈣而具有良好的活性。酸性水渣中具有良好的活性。酸性水渣中Al2O3Al2O3含量高，其在含量高，其在水淬急冷過程中極利于形成玻璃體，因而酸性水水淬急冷過程中極利于形成玻璃體，因而酸性水渣也具有良好的活性。氧化鎂能降低礦渣的黏度，渣也具有良好的活性。氧化鎂能降低礦渣的黏度，在急冷過程中易進(jìn)入玻璃體，堆水渣活性有利，在急冷過程中易進(jìn)入玻璃體，堆水渣活性有利，而氧化錳堆玻璃體形成不利，因而堆水渣活性有而氧化錳堆玻璃體形成不利，因而堆水渣活性有不理影響。不理影響。n水渣具有潛在的水硬膠凝性能，在水泥熟料、石水渣具有潛在的水硬膠凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激發(fā)劑作用下可顯示出水硬膠凝性能。灰、石膏等激發(fā)劑作用下可顯示出水硬膠凝性能。（2 2）重礦渣）重礦渣 高溫熔渣在空氣中自然冷卻或淋少量水慢速冷卻高溫熔渣在空氣中自然冷卻或淋少量水慢速冷卻而形成的致密塊渣。重礦渣的物理性質(zhì)與天然碎而形成的致密塊渣。重礦渣的物理性質(zhì)與天然碎石相近，其塊渣容重大多在石相近，其塊渣容重大多在1900kg/m31900kg/m3以上，其抗以上，其抗壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐磨性、抗凍性、抗沖擊能力壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐磨性、抗凍性、抗沖擊能力（韌性）、均符合工程要求，可以代替碎石用于（韌性）、均符合工程要求，可以代替碎石用于各種建筑工程中。各種建筑工程中。n重礦渣系緩慢冷卻形成的結(jié)晶相，絕大多數(shù)礦物重礦渣系緩慢冷卻形成的結(jié)晶相，絕大多數(shù)礦物不具備活性，但是重礦渣中的多晶型硅酸二鈣，不具備活性，但是重礦渣中的多晶型硅酸二鈣，硫化物和石灰，會(huì)出現(xiàn)晶型變化和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。硫化物和石灰，會(huì)出現(xiàn)晶型變化和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)含量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致礦渣結(jié)構(gòu)破壞，這種現(xiàn)象當(dāng)含量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致礦渣結(jié)構(gòu)破壞，這種現(xiàn)象成為重礦渣分解。成為重礦渣分解。因此，在使用重礦渣時(shí)，特別因此，在使用重礦渣時(shí)，特別時(shí)作為混凝土骨料使用時(shí)，必須認(rèn)真分析檢驗(yàn)重時(shí)作為混凝土骨料使用時(shí)，必須認(rèn)真分析檢驗(yàn)重礦渣的組成，防止重礦渣分解現(xiàn)象的出現(xiàn)。礦渣的組成，防止重礦渣分解現(xiàn)象的出現(xiàn)。（3 3）膨珠）膨珠 膨珠大多呈球形，表面有釉化玻璃質(zhì)光澤，珠內(nèi)膨珠大多呈球形，表面有釉化玻璃質(zhì)光澤，珠內(nèi)有微孔，孔徑大的有微孔，孔徑大的350350400um 400um，小的小的8080100 100 um um，其堆積密度為，其堆積密度為4004001200kg/m31200kg/m3。膨珠呈現(xiàn)由。膨珠呈現(xiàn)由灰白到黑的顏色，顏色越淺，玻璃體含量越高，灰白到黑的顏色，顏色越淺，玻璃體含量越高，灰白色膨珠，玻璃體含量大灰白色膨珠，玻璃體含量大9595。玻璃體微孔互。玻璃體微孔互不連通，吸水率低。不連通，吸水率低。n 由于膨珠系半急冷作用形成，珠內(nèi)存有氣體和化由于膨珠系半急冷作用形成，珠內(nèi)存有氣體和化學(xué)能，其除了具有水渣相同的化學(xué)活性外，還具學(xué)能，其除了具有水渣相同的化學(xué)活性外，還具有隔熱、保溫、質(zhì)輕、吸水率低、抗壓抗壓強(qiáng)度有隔熱、保溫、質(zhì)輕、吸水率低、抗壓抗壓強(qiáng)度和彈性模量高等優(yōu)點(diǎn)，因而是一種很好的建筑用和彈性模量高等優(yōu)點(diǎn)，因而是一種很好的建筑用骨料和生產(chǎn)水泥的原料，也可作為防火隔熱材料。骨料和生產(chǎn)水泥的原料，也可作為防火隔熱材料。2 2 高爐渣的資源化途徑高爐渣的資源化途徑n高爐渣的資源化途徑取決于高爐渣的冷卻高爐渣的資源化途徑取決于高爐渣的冷卻方式。冷卻方式不同，高爐渣的特性不同，方式。冷卻方式不同，高爐渣的特性不同，資源化途徑液不同。高爐渣的資源化在我資源化途徑液不同。高爐渣的資源化在我國(guó)已有幾十年的歷史，目前利用率國(guó)已有幾十年的歷史，目前利用率8080左左右。右。2.1 2.1 水渣的資源化水渣的資源化n 水渣具有潛在的水硬膠凝的性能水渣具有潛在的水硬膠凝的性能,在水在水泥熟料、石灰、石膏等激發(fā)劑作用下可顯泥熟料、石灰、石膏等激發(fā)劑作用下可顯示出水硬膠凝的性能示出水硬膠凝的性能,是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原料料,因而廣泛的用語生產(chǎn)水泥和混凝土等因而廣泛的用語生產(chǎn)水泥和混凝土等.(1)(1)生產(chǎn)水泥生產(chǎn)水泥n在前蘇聯(lián)和日本在前蘇聯(lián)和日本,50%,50%的高爐渣用于水泥生產(chǎn)的高爐渣用于水泥生產(chǎn).我國(guó)我國(guó)約有約有3/43/4的水泥摻有高爐渣的水泥摻有高爐渣.目前目前,我國(guó)利用高爐渣我國(guó)利用高爐渣生產(chǎn)的水泥主要有礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽生產(chǎn)的水泥主要有礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、石膏礦渣水泥、石灰礦渣水泥和鋼渣礦渣水泥、石膏礦渣水泥、石灰礦渣水泥和鋼渣礦渣水泥等五種水泥等五種.n礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥,簡(jiǎn)稱礦渣水泥簡(jiǎn)稱礦渣水泥,是我國(guó)水泥產(chǎn)量是我國(guó)水泥產(chǎn)量最大的水泥品種最大的水泥品種.它由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t它由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t渣加渣加3%3%5%5%石膏混合、磨細(xì)或分別磨細(xì)后再加以石膏混合、磨細(xì)或分別磨細(xì)后再加以混合均勻制成的水硬性膠凝材料混合均勻制成的水硬性膠凝材料 礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥特點(diǎn)：特點(diǎn)：n較較強(qiáng)強(qiáng)的的抗抗溶溶出出性性和和抗抗硫硫酸酸鹽鹽侵侵蝕蝕性性能能。能能適適用用水水上上工工程程、海海港港及及地地下下工工程程等等，但但在在含含酸酸性性及及含含鎂鎂鹽鹽的的水水中中，礦礦渣渣水水泥的抗侵蝕性較普通水泥差；泥的抗侵蝕性較普通水泥差；n水化熱較低。適合于澆筑大體積混凝土；水化熱較低。適合于澆筑大體積混凝土；n耐耐熱熱性性較較強(qiáng)強(qiáng)。使使用用在在高高溫溫車車間間及及高高爐爐基基礎(chǔ)礎(chǔ)等等容容易易受受熱熱的的地地方比普通水泥好；方比普通水泥好；n生產(chǎn)成本低；生產(chǎn)成本低；n但但在在循循環(huán)環(huán)受受干干濕濕或或凍凍融融作作用用條條件件下下，其其抗抗凍凍性性不不如如硅硅酸酸鹽鹽水泥，所以不適宜用在水位時(shí)常變動(dòng)的水工混凝土建筑中。水泥，所以不適宜用在水位時(shí)常變動(dòng)的水工混凝土建筑中。(2)(2)生產(chǎn)礦渣磚生產(chǎn)礦渣磚n主要原料是水渣和激發(fā)劑主要原料是水渣和激發(fā)劑,水渣既是礦渣磚水渣既是礦渣磚的膠結(jié)材料又是骨料的膠結(jié)材料又是骨料,用量占用量占85%85%以上以上.常用常用激發(fā)劑有堿性激發(fā)劑激發(fā)劑有堿性激發(fā)劑(石灰、水泥石灰、水泥)和硫酸和硫酸鹽激發(fā)劑鹽激發(fā)劑(石膏石膏)兩種兩種.(3)(3)濕碾礦渣混凝土濕碾礦渣混凝土n以水渣為主要原料配入激發(fā)劑以水渣為主要原料配入激發(fā)劑(水泥、石灰、水泥、石灰、石膏石膏),),放在輪碾機(jī)中加水碾磨放在輪碾機(jī)中加水碾磨,制成沙漿后制成沙漿后與粗骨料拌和而成的一種混凝土。與粗骨料拌和而成的一種混凝土。2.2 2.2 重礦渣的資源化重礦渣的資源化n(1)(1)配制礦渣碎石混凝土配制礦渣碎石混凝土n礦渣碎石配制的混凝土具有與普通混凝土相近的礦渣碎石配制的混凝土具有與普通混凝土相近的物理力學(xué)性能物理力學(xué)性能,而且還有良好的保溫、隔熱、耐熱、而且還有良好的保溫、隔熱、耐熱、抗?jié)B和耐久性能抗?jié)B和耐久性能.n配制礦渣混凝土的方法與普通混凝土相似配制礦渣混凝土的方法與普通混凝土相似,但用水但用水量稍高量稍高,其增加的用水量其增加的用水量,一般按質(zhì)量的一般按質(zhì)量的1%1%2%2%計(jì)計(jì)算算.n(2)(2)重礦渣在地基工程中的應(yīng)用重礦渣在地基工程中的應(yīng)用n礦渣的塊體強(qiáng)度一般都超過礦渣的塊體強(qiáng)度一般都超過50MPa50MPan(3)(3)礦渣碎石在道路工程中的應(yīng)用礦渣碎石在道路工程中的應(yīng)用n(4)(4)礦渣碎石在鐵路道渣上的應(yīng)用礦渣碎石在鐵路道渣上的應(yīng)用3 3 高爐渣資源化利用的新技術(shù)高爐渣資源化利用的新技術(shù)n（1 1）生產(chǎn)礦渣棉）生產(chǎn)礦渣棉 n（2 2）生產(chǎn)微晶玻璃）生產(chǎn)微晶玻璃：礦渣微晶玻璃主要成分為礦渣微晶玻璃主要成分為CaO-MgO-CaO-MgO-Al2O3-SiO2Al2O3-SiO2系統(tǒng)系統(tǒng)n（3 3）生產(chǎn)硅肥）生產(chǎn)硅肥：硅肥是一種以含氧硅（：硅肥是一種以含氧硅（SiO2SiO2）和氧化鈣）和氧化鈣(CaO)(CaO)為主的礦物質(zhì)肥料，它是水稻等作物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)為主的礦物質(zhì)肥料，它是水稻等作物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素之一，被國(guó)際土壤學(xué)界確認(rèn)為繼氮（養(yǎng)元素之一，被國(guó)際土壤學(xué)界確認(rèn)為繼氮（N N）、磷（）、磷（P2O5P2O5）、）、鉀（鉀（K2OK2O）、后的第四大元素肥料。）、后的第四大元素肥料。n（4 4）生產(chǎn)高爐渣微粉）生產(chǎn)高爐渣微粉：n所謂高爐渣微粉是指高爐水渣經(jīng)烘干、破碎、粉磨、篩分而所謂高爐渣微粉是指高爐水渣經(jīng)烘干、破碎、粉磨、篩分而得到的比表面積在得到的比表面積在3000cm2/g3000cm2/g以上的超細(xì)高爐渣粉末。以上的超細(xì)高爐渣粉末。n我國(guó)我國(guó)2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代就可代替年代就可代替5050的熟料生產(chǎn)礦渣水泥。高爐的熟料生產(chǎn)礦渣水泥。高爐渣粒度越細(xì)，水化能力越強(qiáng)。渣粒度越細(xì)，水化能力越強(qiáng)。n一般，高爐渣微粉粒度要求達(dá)到比表面積為一般，高爐渣微粉粒度要求達(dá)到比表面積為300030005000cm2/g5000cm2/g或更細(xì)，因此，粉磨設(shè)備的選擇很關(guān)鍵。或更細(xì)，因此，粉磨設(shè)備的選擇很關(guān)鍵。二二 鋼渣的資源化鋼渣的資源化n 鋼渣是煉鋼過程中排出的廢渣。該過程鋼渣是煉鋼過程中排出的廢渣。該過程石出去生鐵中的碳、氧、磷和硫等雜質(zhì)，石出去生鐵中的碳、氧、磷和硫等雜質(zhì)，使鋼具有特定性能的過程，也是造渣材料使鋼具有特定性能的過程，也是造渣材料和冶煉反應(yīng)物以及熔融的爐襯材料生成融和冶煉反應(yīng)物以及熔融的爐襯材料生成融合物的過程。因此鋼渣石煉鋼過程的必然合物的過程。因此鋼渣石煉鋼過程的必然副產(chǎn)物，其排出量約為粗鋼產(chǎn)量的副產(chǎn)物，其排出量約為粗鋼產(chǎn)量的15152020。1 1 鋼渣的組成和性質(zhì)鋼渣的組成和性質(zhì)n目前，我國(guó)采用的煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐、目前，我國(guó)采用的煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐煉鋼。在鋼渣中，平爐渣又可平爐和電爐煉鋼。在鋼渣中，平爐渣又可分為初期渣和末期渣（包括精煉渣和出鋼分為初期渣和末期渣（包括精煉渣和出鋼渣），電爐渣又可分為氧化渣和還原渣。渣），電爐渣又可分為氧化渣和還原渣。n 鋼渣石一種由多種礦物組成的固熔體，其鋼渣石一種由多種礦物組成的固熔體，其性質(zhì)與其化學(xué)成分由密切關(guān)系。鋼渣冷卻性質(zhì)與其化學(xué)成分由密切關(guān)系。鋼渣冷卻后呈塊狀和粉狀。低堿度鋼渣呈黑色，質(zhì)后呈塊狀和粉狀。低堿度鋼渣呈黑色，質(zhì)量較輕，氣孔較多；高堿度鋼渣呈黑灰色、量較輕，氣孔較多；高堿度鋼渣呈黑灰色、灰褐色、灰白色，密度堅(jiān)硬?；液稚?、灰白色，密度堅(jiān)硬。來源來源 金屬爐料中的金屬爐料中的SiSi、MnOMnO、P P和少量和少量 FeFe氧化氧化后生成的氧化物；后生成的氧化物；向爐內(nèi)加入的各種造渣材料如石灰石、白向爐內(nèi)加入的各種造渣材料如石灰石、白云石、鐵礦石、硅石等，是爐渣的主要來源；云石、鐵礦石、硅石等，是爐渣的主要來源；被侵蝕、剝落下來的爐襯材料和補(bǔ)爐爐被侵蝕、剝落下來的爐襯材料和補(bǔ)爐爐料如料如CaO CaO、MgOMgO等等 金屬爐料帶入的雜質(zhì)如泥砂等。金屬爐料帶入的雜質(zhì)如泥砂等。我國(guó)主要鋼廠鋼渣的化學(xué)成分（）我國(guó)主要鋼廠鋼渣的化學(xué)成分（）化學(xué)組成化學(xué)組成 鋼渣的特點(diǎn)：鐵氧化物是以鋼渣的特點(diǎn)：鐵氧化物是以FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的形式存在，而以的形式存在，而以FeOFeO為為主，總量在主，總量在25%25%以下。以下。鋼渣形成反應(yīng)過程鋼渣形成反應(yīng)過程 鋼鋼渣渣礦礦物物組組成成：橄橄欖欖石石（初初期期渣渣）薔薔薇薇輝輝石石（后后期期渣）渣）硅酸二鈣硅酸二鈣硅酸三鈣硅酸三鈣 +RORO相相 +游離游離CaOCaO冶煉初期冶煉初期：鋼渣以SiO2、FeOFe2O3、CaO三系統(tǒng)為主（因部分鐵水氧化）冶煉后期冶煉后期：鋼渣的利用鋼渣的利用n（1 1）從鋼渣中分選回收廢鋼和鋼粒。從鋼渣中分選回收廢鋼和鋼粒。n（2 2）鋼渣用做冶煉熔劑鋼渣用做冶煉熔劑n（3 3）用做筑路材料用做筑路材料n（4 4）生產(chǎn)水泥、鋼渣轉(zhuǎn)生產(chǎn)水泥、鋼渣轉(zhuǎn)2.2.鋼渣的資源化途徑鋼渣的資源化途徑n迄今，人們已經(jīng)開發(fā)了多種有關(guān)鋼渣綜合利用迄今，人們已經(jīng)開發(fā)了多種有關(guān)鋼渣綜合利用途徑，主要包括回收廢鋼鐵和鋼粒、冶金、建途徑，主要包括回收廢鋼鐵和鋼粒、冶金、建筑材料、農(nóng)業(yè)利用、回填等幾個(gè)領(lǐng)域。筑材料、農(nóng)業(yè)利用、回填等幾個(gè)領(lǐng)域。n（1 1）從鋼渣中分選回收廢鋼和鋼粒）從鋼渣中分選回收廢鋼和鋼粒n鋼渣中一般含鋼渣中一般含7%7%10%10%的廢鋼，經(jīng)破碎、磁選、的廢鋼，經(jīng)破碎、磁選、篩分等分選技術(shù)可回收其中篩分等分選技術(shù)可回收其中90%90%以上的廢鋼及部以上的廢鋼及部分磁性氧化物。分磁性氧化物。n(2)(2)鋼渣用作冶煉熔劑鋼渣用作冶煉熔劑n鋼渣常含有很高的鋼渣常含有很高的CaOCaO、鐵及一定比例的、鐵及一定比例的MgOMgO、MnOMnO。若用于煉鐵，這些成分能有效地降低溶劑、礦石若用于煉鐵，這些成分能有效地降低溶劑、礦石的消耗及能耗。作為溶劑用于高爐冶煉和紹介的的消耗及能耗。作為溶劑用于高爐冶煉和紹介的鋼渣量，以美國(guó)為最多，占鋼總量的鋼渣量，以美國(guó)為最多，占鋼總量的5656以上。以上。n（3 3）鋼渣用作筑路材料）鋼渣用作筑路材料n（4 4）生產(chǎn)水泥）生產(chǎn)水泥n（5 5）生產(chǎn)鋼渣磚）生產(chǎn)鋼渣磚 n（6 6）用做農(nóng)肥和酸性土壤改良劑）用做農(nóng)肥和酸性土壤改良劑n（7 7）富集和提取鋼渣中的稀有元素）富集和提取鋼渣中的稀有元素三三 鐵合金渣的資源化鐵合金渣的資源化n鐵合金渣是鐵合金冶煉過程中生產(chǎn)的廢渣。鐵合金渣是鐵合金冶煉過程中生產(chǎn)的廢渣。我國(guó)每年約生產(chǎn)我國(guó)每年約生產(chǎn)100100萬噸各種鐵合金渣。鐵萬噸各種鐵合金渣。鐵合金渣的種類較多，根據(jù)冶煉工藝分為火合金渣的種類較多，根據(jù)冶煉工藝分為火法冶煉渣和浸出渣法冶煉渣和浸出渣.根據(jù)鐵合金品種，分為根據(jù)鐵合金品種，分為高爐錳鐵渣、錳硅合金渣、硅鐵合金渣、高爐錳鐵渣、錳硅合金渣、硅鐵合金渣、硅鉻合金渣、中碳鉻鐵渣等。其中以高碳硅鉻合金渣、中碳鉻鐵渣等。其中以高碳錳鐵渣為最多，其次是錳硅合金渣。錳鐵渣為最多，其次是錳硅合金渣。1.1.鐵合金渣的組成與性質(zhì)鐵合金渣的組成與性質(zhì)n鐵合金渣產(chǎn)品的種類很多，其生產(chǎn)工藝各不相同。鐵合金渣產(chǎn)品的種類很多，其生產(chǎn)工藝各不相同。同一種產(chǎn)品由于原料品味不同，采用的生產(chǎn)工藝同一種產(chǎn)品由于原料品味不同，采用的生產(chǎn)工藝可能不同，因此，鐵合金渣的化學(xué)成分各不同?？赡懿煌?，因此，鐵合金渣的化學(xué)成分各不同。我國(guó)鐵合金渣的主要化學(xué)成分為我國(guó)鐵合金渣的主要化學(xué)成分為CaOCaO、SiO2SiO2、Al2O3Al2O3、MgOMgO、MnOMnO等各種金屬氧化物。等各種金屬氧化物。n鐵合金渣的礦物組成主要以硅酸鈣為主。鐵合金渣的礦物組成主要以硅酸鈣為主。n我國(guó)大多數(shù)高爐錳鐵渣我國(guó)大多數(shù)高爐錳鐵渣/電爐錳鐵渣和幾乎全部的電爐錳鐵渣和幾乎全部的硅錳合金渣是采用水淬法冷卻的。硅錳合金渣是采用水淬法冷卻的。2 2 合金渣的資源化途徑合金渣的資源化途徑n(1)(1)做水泥混合材做水泥混合材n(2(2）生產(chǎn)鑄石制品）生產(chǎn)鑄石制品 （3 3）制作耐火材料）制作耐火材料 （4 4）回收化工原料或做農(nóng)肥）回收化工原料或做農(nóng)肥四四 含鐵塵泥的資源化含鐵塵泥的資源化n含鐵塵泥，通常是燒結(jié)塵泥、高爐瓦斯灰、含鐵塵泥，通常是燒結(jié)塵泥、高爐瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐塵泥、平爐塵泥及軋鋼鐵皮的總稱。轉(zhuǎn)爐塵泥、平爐塵泥及軋鋼鐵皮的總稱。一般，含鐵塵泥占鋼產(chǎn)量的一般，含鐵塵泥占鋼產(chǎn)量的6 68 8。它。它是廢氣、廢水處理的回收產(chǎn)品，含有較多是廢氣、廢水處理的回收產(chǎn)品，含有較多的鐵氧化物和堿性氧化物，近似鐵礦粉。的鐵氧化物和堿性氧化物，近似鐵礦粉。1 1 含鐵塵泥的組成和性質(zhì)含鐵塵泥的組成和性質(zhì)n 塵泥中塵泥中Fe/FeOFe/FeO的比值一般波動(dòng)在的比值一般波動(dòng)在0.950.9538.138.1之間，含鐵高達(dá)之間，含鐵高達(dá)76.3%76.3%86.17%86.17%。n 含鐵塵泥的堆積密度為含鐵塵泥的堆積密度為1.251.252g/cm32g/cm3 2 2 含鐵塵泥的資源化途徑含鐵塵泥的資源化途徑 含鐵塵泥中含鐵和堿性氧化物較多，有害雜含鐵塵泥中含鐵和堿性氧化物較多，有害雜質(zhì)少，近似鐵礦粉，有很大利益價(jià)值。質(zhì)少，近似鐵礦粉，有很大利益價(jià)值。（1 1）做煉鐵原料做煉鐵原料（2)2)返回?zé)掍摖t做造渣原料返回?zé)掍摖t做造渣原料 (3)(3)制團(tuán)代替平爐礦制團(tuán)代替平爐礦作作 業(yè)業(yè)1.1.什么是冶金工業(yè)固體廢物？它主要包括哪些廢物？什么是冶金工業(yè)固體廢物？它主要包括哪些廢物？2.2.高爐渣的化學(xué)組成高爐渣的化學(xué)組成 和礦物組成主要包括哪些成分？和礦物組成主要包括哪些成分？3.3.高爐渣分哪三種類型？高爐渣分哪三種類型？4.4.水水淬淬渣渣、重重礦礦渣渣和和膨膨珠珠是是如如何何形形成成的的？它它們們各各有有哪哪些些主主要特性？要特性？5.5.什么是重礦渣的硅酸鹽分解、鐵錳分解和石灰分解？什么是重礦渣的硅酸鹽分解、鐵錳分解和石灰分解？6.6.水水淬淬渣渣有有哪哪些些利利用用途途徑徑？為為什什么么水水淬淬渣渣可可以以用用來來生生產(chǎn)產(chǎn)礦礦渣硅酸鹽水泥渣硅酸鹽水泥？7.7.重重礦礦渣渣有有哪哪些些利利用用途途徑徑？利利用用重重礦礦渣渣作作混混凝凝土土骨骨料料和和地地基時(shí)需要注意什么問題？基時(shí)需要注意什么問題？8.8.膨珠有哪些用途？膨珠有哪些用途？9.9.鋼渣的化學(xué)組成主要包括哪些成分？有何特點(diǎn)？鋼渣的化學(xué)組成主要包括哪些成分？有何特點(diǎn)？10.10.鋼渣的礦物組成主要包括哪些成分？有何特點(diǎn)？鋼渣的礦物組成主要包括哪些成分？有何特點(diǎn)？11.11.鋼鋼渣渣有有哪哪些些利利用用途途徑徑？為為什什么么鋼鋼渣渣可可以以用用來來生生產(chǎn)產(chǎn)鋼鋼渣渣水水泥？泥？