多功能蜂窩活性炭廠家國內(nèi)外鋼渣處理與資源化利用技術發(fā)展現(xiàn)狀

　　多功能蜂窩活性炭廠家國內(nèi)外鋼渣處理與資源化利用技術發(fā)展現(xiàn)狀

　　多功能蜂窩活性炭生產(chǎn)廠家國內(nèi)外鋼渣處理與資源化利用技術發(fā)展現(xiàn)狀。研究背景：作為全球鋼鐵生產(chǎn)大國，我國2018年粗鋼產(chǎn)量高達9. 28億t，每噸鋼產(chǎn)出的同時，亦伴隨約150 kg的鋼渣以副產(chǎn)品的形式產(chǎn)出。然而，我國國內(nèi)鋼渣的綜合資源利用率仍處于較低水平，不僅占用大量工業(yè)用地，還會對大氣、土壤、水環(huán)境等造成極大壓力。為了解決這種現(xiàn)狀，我國的環(huán)保法規(guī)對工業(yè)“三廢”的排放和治理越來越嚴，2018 年實行的《環(huán)境保護稅法》規(guī)定對冶煉渣開征25元/t的環(huán)保稅。鋼鐵企業(yè)不能隨便外排廢渣，將促使鋼鐵企業(yè)認真考慮鋼渣的穩(wěn)定化處理和資源化利用工作。

　　為探索高效益、零排放鋼渣處理方式，本文對相關統(tǒng)計與研發(fā)工作進行梳理，介紹了目前國內(nèi)外對于鋼渣處理、管理及利用現(xiàn)狀，并進行深入探討和展望。以期為實現(xiàn)鋼渣的資源化利用，確保資源利用過程中的環(huán)境友好性，有效解決鋼渣大規(guī)模堆積的重大問題，實現(xiàn)工業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性提供數(shù)據(jù)支撐。

　　摘 要

　　我國每年有超過1億t的鋼渣副產(chǎn)品產(chǎn)出，但目前國內(nèi)鋼渣綜合利用率低，僅為30%左右，與發(fā)達國家之間差距較大，尤其是在道路建設和鋼鐵企業(yè)內(nèi)循環(huán)利用方面。針對鋼渣安定性以及尾渣資源化利用問題，對國內(nèi)外現(xiàn)有鋼渣預處理技術以及綜合利用技術進行了論述。而國內(nèi)新一代鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶技術,實現(xiàn)了鋼渣處理的裝備化、環(huán)境友好化和高效化，是處于世界先進水平的工藝，基本克服國內(nèi)外多種傳統(tǒng)技術存在的適用性小、安定性差以及污染等問題。同時,建議應開發(fā)高附加值、低排放的新型綜合利用技術,改變利用技術單一的現(xiàn)狀;對鋼渣進行深度的基礎研究，力爭解決鋼渣的低膨脹性問題,改變鋼渣無法在結構混凝土中應用的現(xiàn)狀。

　　01

　　國內(nèi)外鋼渣利用與管理現(xiàn)狀

　　1.國外鋼渣利用現(xiàn)狀

　　統(tǒng)計了發(fā)達國家美國、日本及歐盟3個地區(qū)的利用情況，如表1所示。發(fā)達國家的鋼渣利用普遍率較高，不存在鋼渣堆積引起的嚴重環(huán)境問題，其中日本的鋼渣利用率高達98.4%。

　　表1　國外鋼渣利用現(xiàn)狀

　　2.中國鋼渣利用與管理

　　圖1是我國鋼渣利用現(xiàn)狀。可知:我國在道路利用及鋼鐵企業(yè)內(nèi)循環(huán)方面的利用率較低，其中，鋼渣未得到有效利用的比例高達70%。按2018 年粗鋼產(chǎn)量計算，我國2018 年的鋼渣產(chǎn)出已遠遠超過1億t，故鋼渣利用管理方面任務較重。

　　圖1　中國鋼渣利用現(xiàn)狀

        近年來中國相關政府部門及行業(yè)出臺了一系列政策與法規(guī),涉及鋼渣的處理方式、儲存、應用以及強制性懲處措施等，列于表2中。

　　表2　中國有關限制鋼渣排放的政策與規(guī)定

　　02

　　國內(nèi)外鋼渣處理技術發(fā)展

　　安定性是鋼渣大規(guī)模應用的關鍵性限制問題。從鋼渣安定化預處理的機理看，鋼渣的處理技術主要分為兩類:熱悶自解法和機械破碎法。

　　1.國外鋼渣處理技術

　　在日本，鋼渣安定性處理的最常見方法是蒸汽陳化法。鑒于蒸汽陳化過程的周期較長，日本開發(fā)出一種熱悶罐蒸汽加速陳化方法，即將鋼渣放入壓力罐內(nèi)通入蒸汽，在0.6 MPa左右壓力下進行有壓陳化;與常規(guī)蒸汽陳化相比,該方法的處理效率大幅提高。德國主要以箱式熱潑的方法處理鋼渣。近些年德國企業(yè)開發(fā)出1種新型鋼渣處理方法：向熔融鋼渣中添加含有SO2的砂子和氧氣,將鋼渣中f-CaO和f-MgO固化，實現(xiàn)鋼渣安定化處理。目前，該方法已在德國杜伊斯堡鋼鐵企業(yè)成功應用。

　　加拿大、英國和印度則多采用熱潑法，具體過程是將熱態(tài)鋼渣直接傾倒在空地上，噴灑水冷卻，使鋼渣因急冷形成內(nèi)應力而破碎。

　　2.中國鋼渣處理技術與應用

　　熱潑法是我國較常見的鋼渣處理方法，但此方法污染物排放較大，對大氣、水等資源污染嚴重。鑒于我國環(huán)保壓力較大，一些處理效果較好且能實現(xiàn)低排放的鋼渣處理新工藝被研發(fā)出來，如滾筒法、風淬法和池式熱悶法。目前，這些新工藝在國內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)的具體應用情況及優(yōu)缺點列于表3中。

　　表3　中國鋼鐵企業(yè)對鋼渣處理技術應用現(xiàn)狀

　　近些年，為了提高裝備化水平、處理效率和安定化能力，國內(nèi)開發(fā)了鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶技術。其詳細工藝流程如圖2所示。

　　圖2　鋼渣輥壓破碎-余熱有壓熱悶技術流程示意

　　與傳統(tǒng)池式熱悶技術相比，熱悶壓力提高了20倍以上，極大提高了鋼渣處理效率;輥壓破碎區(qū)和熱悶區(qū)均能保證密閉性，易進行煙塵處理，更加潔凈化;處理后鋼渣安定性問題基本解決。此外，該技術還實現(xiàn)了水蒸氣的熱能回收，為鋼渣顯熱回收提供條件。該技術在真正意義上實現(xiàn)了鋼渣處理工藝的裝備化、環(huán)境友好化、高效化、安定化，為后期鋼渣深加工制備高附加值產(chǎn)品創(chuàng)造了有益條件。

　　03

　　尾渣資源化利用技術發(fā)展現(xiàn)狀

　　在國內(nèi)現(xiàn)有處理流程中，熔融鋼渣通過預處理后，經(jīng)破碎、磁選、篩分得到渣鋼和一定粒度的尾渣。其中渣鋼基本直接回收循環(huán)利用于燒結流程;尾渣則根據(jù)應用領域的具體需求，制備成不同的性能材料。

　　1.傳統(tǒng)資源化利用技術

　　1)道路建設。

　　由于鋼渣擁有較高耐磨性和硬度，安定性較好的鋼渣可以路基材料的形式用于公路建設。在美國，近50%的鋼渣被用于公路行業(yè);英國則使用98%鋼渣用作道路骨料。烏魯木齊市新建鋼渣瀝青混凝土試驗段，結果表明，該段滿足《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》技術要求。基于國內(nèi)先進鋼渣預處理技術，鋼渣在道路方面的應用在技術上已趨于成熟。鋼鐵企業(yè)應多與公路協(xié)會以及相關單位交流，展示鋼渣在道路方面應用的優(yōu)越性，加快拓展鋼渣的大規(guī)模應用。

　　2)生產(chǎn)鋼渣水泥和混凝土。

　　由于存在C3S、C2S等成分，鋼渣的水硬凝膠性較好，是一種價格較為低廉的凝膠材料，可應用于水泥和混凝土的生產(chǎn)。由于鋼渣活性較低，通常需要通過活性激發(fā)技術增加鋼渣活性，較為常見的激發(fā)技術有物理激發(fā)、化學激發(fā)等。由于鋼渣存在安定性問題,鋼渣在混凝土領域的應用要極其謹慎，尤其是結構混凝土方面。目前，國內(nèi)因為使用不合格鋼渣發(fā)生了許多建筑方面的安全性事件，如墻面、道路開裂等。

　　3)生產(chǎn)微晶玻璃。

　　適當添加鋼渣粉，可制備性能更為優(yōu)異的微晶玻璃。迄今為止，國內(nèi)外有許多大型企業(yè)已工業(yè)化生產(chǎn)微晶玻璃。與普通玻璃相比，微晶玻璃的晶化過程可以被控制，可促進玻璃產(chǎn)品的耐磨、抗風化、抗熱震、耐腐蝕、強度等指標的提高。

　　4)燒結配加料。

　　由于鋼渣主要成分為SiO2、MgO、FeO、Fe2O3、Al2O3、CaO等，適當添加鋼渣于燒結原料中，可以節(jié)省大量的石灰石和白云石，降低原料成本。由于鋼渣自身質(zhì)量原因,國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在燒結料中的配加量相對較低,是相關研究亟需改善的利用方向之一。

　　2.新興資源化利用技術

　　1)土壤修復。

　　鋼渣堿度較高，含有一定量的Ca(OH)2和Mg(OH)2等堿性氧化物，使鋼渣具有與酸性土壤發(fā)生中和反應的特性，具有應用于土壤修復的工程潛力。

　　2)污水重金屬吸附。

　　由于多孔結構、較大比表面積、自由能高等特性，鋼渣能夠應用于環(huán)境污水中磷、銅、鎳、鎘、鉛和砷等元素的脫除。此外，相比其他材料，鋼渣密度較大，易從污水中分離。包勇超選用100目鋼渣粉末作為吸附劑進行水中重金屬的去除，發(fā)現(xiàn)鋼渣代替石灰時，不僅去除效果好，而且產(chǎn)生污泥量小，污泥含水率低，可以實現(xiàn)“以廢治廢”的目的。

　　3)CO2 捕集和存儲。

　　目前二氧化碳礦物碳酸化固定技術是鋼渣綜合利用新技術的研究熱點。鋼渣CO2捕集主要分為兩種：干法固化CO2和浸出后固化CO2。鋼渣中存在大量的CaO和MgO等氧化物，利用鋼渣的碳酸化原理將CO2捕集并固定到鋼渣中。這項技術成本廉價，原料易獲取，易反應和工藝流程短。

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