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全面提升數(shù)據(jù)價(jià)值
賦能業(yè)務(wù)提質(zhì)增效
摘要:我國(guó)是世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó),每年產(chǎn)生的鋼渣數(shù)量巨大,不僅占用大量土地,還給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染,因此鋼渣的回收利用一直是我國(guó)鋼企的難題。目前鋼渣種類(lèi)多樣,再生利用的途徑多,我國(guó)鋼渣利用率低,部分技術(shù)問(wèn)題尤待解決。
鋼渣主要產(chǎn)生于鋼鐵冶煉的過(guò)程,是煉鋼時(shí)排出的由特定氧化物組成的固體廢棄物,其中造渣材料是鋼渣的主要來(lái)源。目前鋼渣是鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)生的數(shù)量最大的固廢之一,同時(shí)也是再利用效果較差的大宗固廢之一,其排量約為粗鋼產(chǎn)量的12%-15%。2018年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量為9.28億噸,產(chǎn)生鋼渣超1億噸,新增占用上萬(wàn)畝的土地。這些鋼渣不僅占用的土地規(guī)模大,而且對(duì)環(huán)境造成了較嚴(yán)重的污染。
鋼渣種類(lèi)多樣 我國(guó)鋼渣利用率低
鋼渣的主要化學(xué)成分為氧化硅、氧化鈣、氧化鋁以及氧化鎂,此外還有部分氧化錳、氧化鐵等氧化物,其主要成分與水泥熟料相似。鋼渣的礦物組成主要有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵酸二鈣和固溶體。鋼渣種類(lèi)的不同,其主要化學(xué)和礦物組成存在一定的差異,因此在對(duì)鋼渣進(jìn)行資源化處理時(shí),需要預(yù)先分析其組成再選擇合理的處理方式。
我國(guó)鋼鐵企業(yè)眾多,由于不同鋼企使用的原料和煉鋼方法不同,其產(chǎn)生的鋼渣也存在差異。目前主要有三種鋼渣的分類(lèi)方法:根據(jù)冶煉的方法不同,可以將鋼渣分為平爐鋼渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣以及電爐鋼渣三種。平爐鋼渣來(lái)源于平爐煉鋼,其又可以細(xì)分為四種鋼渣,分別為出鋼渣、初期渣、精煉渣以及澆鋼余渣;轉(zhuǎn)爐鋼渣來(lái)源于轉(zhuǎn)爐煉鋼;而電爐鋼渣則來(lái)源于轉(zhuǎn)爐煉鋼,其又細(xì)分為氧化渣及還原渣兩類(lèi)。根據(jù)鋼渣堿度的不同,又可以將鋼渣分為低、中、高三種堿度。鋼渣主要成分中堿性氧化物與酸性氧化物的比值叫做堿度值,堿度值小于1.8時(shí)的鋼渣被稱(chēng)為低堿度鋼渣,堿度值介于1.8和2.5之間的鋼渣被稱(chēng)為中堿度鋼渣,堿度值大于2.5的鋼渣為高堿度鋼渣。鋼渣堿度在一定程度上反映了其化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)鋼渣的形態(tài)不同,又可將其分為塊狀鋼渣、粉狀鋼渣以及水淬鋼渣三種。鋼渣在形態(tài)上的差異是由于在處理鋼渣時(shí)采用的工藝不同。
鋼渣作為一種潛在的資源,一直未得到充分利用,若能采取行之有效的利用措施,不僅可以解決占用土地及污染環(huán)境等問(wèn)題,提高資源利用率,還可以為鋼企帶來(lái)收益。目前我國(guó)鋼渣利用率不超過(guò)70%,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,綜合利用率還有存在一定差距。
目前我國(guó)鋼渣利用中,用于筑路的消耗最大,占比40.2%;其余依次是用作工程回填料的占比32.3%,用于回爐燒結(jié)的占比19.4%,用于水泥的占比6.5%,用于其他建材的占比1.6%,傳統(tǒng)采取粗放式處理方法,既有可能造成鋼渣再生資源的浪費(fèi),又可能引起環(huán)境的二次污染。導(dǎo)致鋼渣難以充分利用的主要原因在于鋼渣的組成成分波動(dòng)大、早強(qiáng)低、水化慢、易磨性及穩(wěn)定性不高、原料的預(yù)處理較困難等,目前眾多鋼鐵企業(yè)不具備鋼渣綜合利用的技術(shù)。
圖1我國(guó)鋼渣利用主要途徑占比情況
(資料來(lái)源:五度易鏈行研中心)
鋼渣再生利用的途徑多 部分技術(shù)問(wèn)題尤待解決
鋼渣資源化再生利用途徑廣泛,包括回收廢鋼、作高爐熔劑、生產(chǎn)鋼渣微粉、鋼渣作道路工程或回填材料等多種途徑。
回收廢鋼主要是由于鋼渣中金屬鐵含量約10%,通過(guò)破碎磁選篩分的方法,可實(shí)現(xiàn)金屬鐵的回收,鋼渣破碎的粒度越細(xì),得到的鐵越多。國(guó)外該方法的應(yīng)用較早,目前我國(guó)己有鞍鋼、武鋼等鋼企建立了鋼渣回收金屬鐵的系統(tǒng)。
鋼渣做高爐熔劑的優(yōu)點(diǎn)較多,首先回收利用渣中的金屬鐵,減少了燒結(jié)礦和石灰石用量。其次可以提高高爐的脫硫能力,提高高爐的流動(dòng)性以及穩(wěn)定性,增強(qiáng)料柱的透氣性。此外還可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益,美國(guó)用作高爐的替代熔劑的鋼渣超過(guò)50%,國(guó)內(nèi)太鋼、馬鋼等鋼企高爐大量應(yīng)用轉(zhuǎn)爐鋼渣做熔劑,均獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
鋼渣經(jīng)過(guò)加工、篩選、干燥后磨細(xì),再摻加適量的外加劑加工,混合成為鋼渣微粉。中高堿度的鋼渣不僅可以直接磨粉生產(chǎn)鋼渣水泥,還可以作為水泥生產(chǎn)中的添加劑。在混凝土拌和過(guò)程中,適量摻加鋼渣微細(xì)粉可以增強(qiáng)其力學(xué)強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)的致密度。
鋼渣碎石的自然級(jí)配好、強(qiáng)度高、性能好,是良好的筑路回填材料。鋼渣在修筑堤壩、工程回填、填海造地、鐵路及公路路基等工程中使用廣泛,國(guó)內(nèi)外都有成功的實(shí)踐,歐美各國(guó)用于道路工程的鋼渣約有60%。
雖然鋼渣的用途較多,鋼渣的回收利用技術(shù)獲得了一定的成績(jī),但總的來(lái)說(shuō)我國(guó)的鋼渣利用率不高,受諸多因素限制,存在鋼渣作為冶金原料時(shí),由于其組成成分的波動(dòng)較大,給生產(chǎn)帶來(lái)相應(yīng)的困難;鋼渣作為建筑材料時(shí),由于其具有膨脹性,因此難以完全替代水泥等問(wèn)題,導(dǎo)致鋼渣距離穩(wěn)定可靠的應(yīng)用還存在難度。
雖然如上述所言,鋼渣的充分利用存在困難,但是隨著技術(shù)的進(jìn)步,鋼渣將有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)我國(guó)目前的鋼渣利用情況來(lái)看,為促進(jìn)鋼渣的綜合利用,應(yīng)加強(qiáng)如下方面的研究:首先是加強(qiáng)對(duì)鋼渣物性的了解,弄清鋼渣特性,為鋼渣的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。其次是加強(qiáng)鋼渣處理技術(shù)的研究,進(jìn)一步提高鋼渣處理技術(shù),加大推廣將鋼渣作為冶煉熔劑的應(yīng)用技術(shù)。還有就是加強(qiáng)鋼渣用作筑路以及回填材料的研究和應(yīng)用。鋼渣的強(qiáng)度以及抗?jié)B性?xún)?yōu)于天然石材,作回填材料,可節(jié)約天然石材的用量。此外,需要開(kāi)發(fā)高性能鋼渣微粉。鋼渣微粉是一種良好的綠色建筑材料,但由于鋼渣中的硅酸二鈣、硅酸三鈣礦物的粉磨較大,對(duì)磨粉工藝及設(shè)備的要求較高,因此,開(kāi)發(fā)高性能的鋼渣粉磨設(shè)備對(duì)鋼渣微粉的生產(chǎn)十分重要。
結(jié)語(yǔ)
鋼渣作為潛在的資源,雖然成分復(fù)雜,回收技術(shù)上存在一定難度。但隨著我國(guó)鋼企對(duì)于鋼渣再利用的重視以及鋼渣回收利用技術(shù)的不斷提高,未來(lái)我國(guó)鋼渣利用率將逐步提高。
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