1、第十章第十章冶金工业固体废物的资源化冶金工业固体废物的资源化2目录冶金固体废物冶金固体废物冶金工艺概述冶金工艺概述高炉渣的资源化高炉渣的资源化钢渣的资源化钢渣的资源化赤泥的资源化赤泥的资源化铜渣的资源化铜渣的资源化有色金属渣有色金属渣炼铁过程炼铁过程311.1冶金工艺概述冶金工艺概述金属及其分类金属及其分类什么是什么是金属？金属？4冶金工业分类法冶金工业分类法？铁、铬、锰三种铁、铬、锰三种 黑色金属黑色金属除铁、铬、锰三种金属以外除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。的所有金属。有色金属有色金属金属金属5 (1)(1)有色轻金属有色轻金属：指密度小于：指密度小于4.5g/cm4.5g/cm3 3
2、的有色金属，有铝、镁、钙的有色金属，有铝、镁、钙等及其合金；等及其合金；(2)(2)有色重金属有色重金属：指密度大于：指密度大于4.5g/cm4.5g/cm3 3的有色金属、有铜、镍、铅、的有色金属、有铜、镍、铅、锌、锡、锑、钴、铋、镉、汞等及其锌、锡、锑、钴、铋、镉、汞等及其合金；合金；(3)(3)贵金属贵金属：指矿源少、开采和提：指矿源少、开采和提取比较困难、价格比一般金属贵的金取比较困难、价格比一般金属贵的金属，如金、银和铂族元素及其合金；属，如金、银和铂族元素及其合金；6 (4)(4)半金属半金属：指物理化学性质介于金属与：指物理化学性质介于金属与非金属之间的硅、硒、碲、砷、硼等，也有
3、非金属之间的硅、硒、碲、砷、硼等，也有人将硼、碳、砹、钋划入半金属，所有半金人将硼、碳、砹、钋划入半金属，所有半金属元素都呈现金属光泽；属元素都呈现金属光泽；(5)(5)稀有金属稀有金属：指在自然界中含量很少、：指在自然界中含量很少、分布稀散或难以提取的金属，稀有金属又分分布稀散或难以提取的金属，稀有金属又分为钛、铍、锂、铷、铯等为钛、铍、锂、铷、铯等稀有轻金属稀有轻金属；钨、；钨、钼、铌、钽、锆、钒等钼、铌、钽、锆、钒等稀有高熔点金属稀有高熔点金属；镓、；镓、铟、铊、锗等铟、铊、锗等稀有分散金属稀有分散金属；钪、钇和镧系；钪、钇和镧系元素等元素等稀土金属稀土金属；镭、锕系元素等；镭、锕系元素
4、等稀有放射稀有放射性元素。性元素。711.2 冶金固体废物冶金固体废物冶金固体废物冶金固体废物是指在冶金生产过程中所排放的暂时是指在冶金生产过程中所排放的暂时没有利用价值而被丢弃的固体废物。没有利用价值而被丢弃的固体废物。按照按照中华人民共和国固体废物污染环境防治法中华人民共和国固体废物污染环境防治法，固体废物固体废物分为分为城市垃圾、工业固体废物和危险废物城市垃圾、工业固体废物和危险废物三类。（三类。（重点重点）8冶金固体废物分类冶金固体废物分类(1)矿业固体废物矿业固体废物(2)钢铁冶金工业固体废物钢铁冶金工业固体废物(3)有色金属工业固体废物有色金属工业固体废物911.3冶金固体废物分类
5、冶金固体废物分类 (1)矿业固体废物矿业固体废物（见上一章）见上一章）10(2)有色金属工业固体废物有色金属工业固体废物 有色金属工业有色金属工业有害固体废物：有害固体废物：则是指则是指具有浸出毒性具有浸出毒性、腐蚀性腐蚀性、放射性放射性和和急性毒性急性毒性四种中的一种或一种以四种中的一种或一种以上的固体废物，及列入表上的固体废物，及列入表3-24的固体废物。的固体废物。11 (3)钢铁冶金工业固体废物钢铁冶金工业固体废物 主要是炼铁、炼钢冶炼过程中排出的废渣，主要是炼铁、炼钢冶炼过程中排出的废渣，这些废渣可以统称这些废渣可以统称冶金渣冶金渣。12冶金废渣冶金废渣 冶金废渣是指冶金工业生产过程
6、中产生的各种固体废弃物。主要指炼铁炉中产生的高炉渣；钢渣；有色金属冶炼产生的各种有色金属渣，如铜渣、铅渣、锌渣、镍渣等；从铝土矿提炼氧化铝排出的赤泥以及轧钢过程产生的少量氧化铁渣。13高炉渣的资源化高炉渣的资源化钢渣的资源化钢渣的资源化赤泥的资源化赤泥的资源化铜渣的资源化铜渣的资源化有色金属渣有色金属渣炼铁过程炼铁过程重点讲述以下四种冶金废渣的资源化重点讲述以下四种冶金废渣的资源化1411.4 高炉渣的资源化（重点）高炉渣的资源化（重点）11.4.1 来源及成分来源及成分 高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到当炉温达到14001600时，炉料熔
7、融，矿时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分、助溶剂、和其石中的脉石、焦炭中的灰分、助溶剂、和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主，浮在铁水上面的熔渣酸盐为主，浮在铁水上面的熔渣。高炉渣中主要成分为高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。1511.4.2 高炉渣分类高炉渣分类 按按冶炼生产方法冶炼生产方法可分为：铸造生铁矿渣、可分为：铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣、特种生铁矿渣。炼钢生铁矿渣、特种生铁矿渣。按按化学成分化学成分可以分为：碱性矿渣可以分为：碱性矿渣，中性矿，中性矿渣渣，酸性矿渣。，酸性矿渣。按按物理性质及形态物理性质及形态可
8、分为：急冷矿渣；粒可分为：急冷矿渣；粒状矿渣、浮石状或球状矿渣；慢冷矿渣；状矿渣、浮石状或球状矿渣；慢冷矿渣；块状矿渣、粉状矿渣。块状矿渣、粉状矿渣。16 高炉矿渣的性能取决于高温熔渣的处理方法。高炉矿渣的性能取决于高温熔渣的处理方法。对高炉熔渣通常用对高炉熔渣通常用急冷法急冷法、慢冷法慢冷法和和半急冷法半急冷法三种方法处理，便得到了三种性能不同的高炉三种方法处理，便得到了三种性能不同的高炉矿渣：矿渣：水淬渣水淬渣(granulated blastfurnace slag)块矿渣块矿渣(granular ore slag)膨胀矿渣（膨胀矿渣（expanded slag）17(1)水淬渣(gra
9、nulated blastfurnace slag)用水、压缩空气或蒸汽对熔渣进行快速冷却处理，通常用用水、压缩空气或蒸汽对熔渣进行快速冷却处理，通常用水冷，使矿渣与水激烈混合急冷，形成粒状或海绵状浮石水冷，使矿渣与水激烈混合急冷，形成粒状或海绵状浮石类物质类物质,故又叫故又叫粒化矿渣粒化矿渣。在急冷过程中，熔渣中的大部分。在急冷过程中，熔渣中的大部分组分来不及结晶而呈玻璃态保留下来，只有少部分形成稳组分来不及结晶而呈玻璃态保留下来，只有少部分形成稳定晶体。定晶体。对于碱性水淬渣，主要结晶相为碱性高炉水淬渣，具有良对于碱性水淬渣，主要结晶相为碱性高炉水淬渣，具有良好的活性。好的活性。对于酸性熔
10、渣由于对于酸性熔渣由于A1A12 2O O3 3含量高含量高,粘度大粘度大,在水淬急冷时在水淬急冷时,熔渣熔渣易于形成玻璃态物质，因此，酸性水淬渣也具有良好的活易于形成玻璃态物质，因此，酸性水淬渣也具有良好的活性。性。熔渣中的熔渣中的MgOMgO能降低其粘度，在水淬急冷时易于进入玻璃体，能降低其粘度，在水淬急冷时易于进入玻璃体，对水淬渣活性有利。对水淬渣活性有利。熔渣中的熔渣中的MnOMnO不利于玻璃体的形成，因此对水淬渣活性有不不利于玻璃体的形成，因此对水淬渣活性有不良影响。良影响。18(2)块渣块渣(Granular ore slag)块渣的矿物成分和物理性能块渣的矿物成分和物理性能块渣的
11、矿物成分明显地不同于水淬渣，由于块渣的矿物成分明显地不同于水淬渣，由于缓慢冷缓慢冷却却，化学组分大多已析晶，主要矿物有黄长石，化学组分大多已析晶，主要矿物有黄长石(20(207070)，CS(10CS(104040)，C C2 2S(20S(205050)，辉石、辉石、FeSFeS、MnSMnS、CaOCaO、玻璃体玻璃体(3(35 5)，绝大多数不具有活性。，绝大多数不具有活性。CS:CaOSiO2 硅酸钙硅酸钙 C2S:2CaOSiO2硅酸二钙硅酸二钙 C3S:3CaOSiO2硅酸三钙硅酸三钙块渣的分解块渣的分解块渣中有多晶型的块渣中有多晶型的C2S、硫化物和石灰，当其含量较硫化物和石灰，
12、当其含量较高时会导致矿渣结构破坏，这种现象称为高时会导致矿渣结构破坏，这种现象称为重矿渣分重矿渣分解解。硅酸盐分解硅酸盐分解硫化物分解硫化物分解石灰分解石灰分解FeS、MnS 是硫化物是硫化物19a.a.硅酸盐分解硅酸盐分解由于由于C2S在不同温度下发生晶型转变，导致重矿渣在不同温度下发生晶型转变，导致重矿渣体积膨胀而自动碎裂粉化，称为硅酸盐分解。体积膨胀而自动碎裂粉化，称为硅酸盐分解。如如-C2S在在525时，转变为时，转变为-C2S，密度减小，由密度减小，由3.28降低到降低到2.87，而体积约增大，而体积约增大10，导致已凝固导致已凝固的重矿渣中产生内应力，当内应力超过重矿渣本身的重矿渣
13、中产生内应力，当内应力超过重矿渣本身结合力时结合力时,就会导致块渣开裂，酥碎、粉化。就会导致块渣开裂，酥碎、粉化。因此，因此，C2S含量较多的块渣，不能用作混凝土骨料含量较多的块渣，不能用作混凝土骨料和道路碎石。和道路碎石。块渣的分解块渣的分解20b.b.硫化物分解硫化物分解块渣中所含的硫化物主要有铁、锰的硫化物；块渣中所含的硫化物主要有铁、锰的硫化物；硫化物在水的作用下会生成氢氧化物，体积明显增硫化物在水的作用下会生成氢氧化物，体积明显增大；大；FeSFeS生成生成Fe(OH)Fe(OH)3 3时体积增大时体积增大3838；MnSMnS生成生成Mn(OH)Mn(OH)2 2时体积增大时体积增
14、大2424；硫化物的分解也会导致重矿渣酥碎粉化。硫化物的分解也会导致重矿渣酥碎粉化。块渣的分解块渣的分解21c.c.石灰分解石灰分解块渣中的块渣中的CaOCaO遇水消解遇水消解？，产生体积膨胀，导致块，产生体积膨胀，导致块渣碎裂粉化，称为石灰分解。渣碎裂粉化，称为石灰分解。所以，当利用块渣，特别是用作混凝土骨料时，必所以，当利用块渣，特别是用作混凝土骨料时，必须认真分析上述物质。须认真分析上述物质。根据国标根据国标YBJ20584YBJ20584规定，将块渣碎石试样置于蒸规定，将块渣碎石试样置于蒸养釜中，在养釜中，在2 2个大气压下进行个大气压下进行2424小时蒸压，视矿渣块小时蒸压，视矿渣块
15、有无胀裂现象，予以试验评定。有无胀裂现象，予以试验评定。块渣的分解块渣的分解22(3)(3)膨胀矿渣（膨胀矿渣（expanded slagexpanded slag）膨胀矿渣是高炉熔渣经膨胀矿渣是高炉熔渣经半急冷处理半急冷处理的产物，通常用的产物，通常用水并在机械作用下形成的块状或粒状膨胀矿渣，故水并在机械作用下形成的块状或粒状膨胀矿渣，故又叫又叫膨珠膨珠；主要由玻璃体主要由玻璃体(95(95)构成，外观大多呈球形，表面构成，外观大多呈球形，表面有釉化玻璃光泽，珠内有微孔，其松散容重大于陶有釉化玻璃光泽，珠内有微孔，其松散容重大于陶粒、浮石，可达粒、浮石，可达4004001200 1200 k
16、gkgm m3 3.2311.4.3 高炉渣利用高炉渣利用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24（1）制作水渣）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。25（2）制作矿渣碎石）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
17、产工艺主要有热泼法和堤式法两种。26 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。27（3）制作膨胀矿渣珠）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。28（4）制作矿渣棉）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
18、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。2930（5）制作免烧砖机）制作免烧砖机主要是利用河沙、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。311 1、体积：、体积：240 x115x50(mm)240 x115x5
19、0(mm)和普通砖一致和普通砖一致，符，符合合JC422JC4229191部标部标77.577.51515级非烧结免烧砖标级非烧结免烧砖标准。准。2 2、重量：由于原料不同、重量、重量：由于原料不同、重量稍有差别稍有差别块重块重约（约（2.22.23.53.5）kgkg3 3、砖的粘力，吸水率（、砖的粘力，吸水率（20%20%30%30%）均）均优于粘优于粘土砖，土砖，能粘贴瓷片等各种建筑装饰。能粘贴瓷片等各种建筑装饰。3211.5 11.5 钢渣钢渣(slag)的处理和利用的处理和利用n 钢渣是炼钢过程中排放出的废渣。钢渣是炼钢过程中排放出的废渣。n 炼钢过程是用空气或高纯氧气氧化铁水中的碳
20、、炼钢过程是用空气或高纯氧气氧化铁水中的碳、FeFe、MnMn、SiSi、P P等元素并释放大量化学热。在高温等元素并释放大量化学热。在高温下，炉料分成两个互不相溶的液相：下，炉料分成两个互不相溶的液相：钢液和熔渣钢液和熔渣，熔渣硬化后即为钢渣，一般每炼一吨钢，产生熔渣硬化后即为钢渣，一般每炼一吨钢，产生200200300300kgkg钢渣。钢渣。n 按冶炼方法，钢渣可分为平炉钢渣按冶炼方法，钢渣可分为平炉钢渣(初期渣，后期初期渣，后期渣渣)，电炉钢渣，电炉钢渣(氧化渣，还原渣氧化渣，还原渣)和转炉钢渣三类。和转炉钢渣三类。钢渣的物质组成钢渣的物质组成钢渣的处理工艺钢渣的处理工艺钢渣的利用钢渣
21、的利用3311.5.1 钢渣的物质组成钢渣的化学成分钢渣的化学成分钢渣的矿物成分钢渣的矿物成分34(1)钢渣的化学成分钢渣的化学组分的来源钢渣的化学组分的来源（重点（重点)钢渣的主要化学成分及其特点钢渣的主要化学成分及其特点(重点）重点）钢渣的碱度钢渣的碱度(alkalinity)及分类及分类35a.钢渣化学组分的来源（重点）钢渣化学组分的来源（重点）金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物；金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物；被腐蚀的炉衬和补炉材料；被腐蚀的炉衬和补炉材料；金属炉料带入的泥砂等杂质；金属炉料带入的泥砂等杂质；造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、石英砂造渣材料，如石灰石、白云石、
22、铁矿石、石英砂等。等。36b.钢渣的主要化学成分及其特点（重点）主要化学成分有：CaO、SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、Y2O5、TiO2等；钢渣中FeO和Fe2O3含量(约20)明显高于高炉矿渣和水泥熟料中的含量(约5)。钢渣中含有P2O5(约15)，而高炉矿渣和水泥熟料中一般没有P2O5。P2O5对于钢渣矿物的形成起重要作用，但P2O5、CaO和SiO2能形成活性较差的叠磷硅钙石Ca3(PO4)22(-Ca2SiO4)，阻碍了C3S的生成，并使C3S分解，从而降低钢渣的活性。37c.钢渣的碱度(alkalinity)及分类钢渣的碱度钢渣的碱度(MM0 0
23、):):钢渣按碱度分类：钢渣按碱度分类：低碱度钢渣：低碱度钢渣：MM0 01.81.8；中碱度钢渣：中碱度钢渣：MM0 01.82.51.82.5；高碱度钢渣：高碱度钢渣：MM0 02.52.55220OPSiOCaOM38（2）钢渣的矿物成分钢渣的矿物成分与其化学成分，特别是与碱度密切相关。钢渣的矿物成分与其化学成分，特别是与碱度密切相关。在炼钢过程中，随着碱度逐渐增高，将发生不同的化学反在炼钢过程中，随着碱度逐渐增高，将发生不同的化学反应，并形成不同的矿物相。应，并形成不同的矿物相。在冶炼初期，部分铁水氧化，形成在冶炼初期，部分铁水氧化，形成FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3，铁水
24、中的铁水中的SiSi被氧化成被氧化成SiOSiO2 2，此时熔渣为此时熔渣为 SiOSiO2 2(FeO+Fe(FeO+Fe2 2O O3 3)CaOCaO三元体三元体系，主要矿物相为橄榄石系，主要矿物相为橄榄石CaOCaOMg(FeMg(Fe，Mn)OMn)OSiOSiO2 2。随后，由于石灰的不断加入，碱度不断提高，依次发生下随后，由于石灰的不断加入，碱度不断提高，依次发生下列反应：列反应：橄榄石橄榄石+CaO3CaOCaO3CaO(Fe,Mg,Mn)O(Fe,Mg,Mn)O2Si02Si02 2(蔷薇辉石蔷薇辉石)十十(Fe,Mg,Mn)OFe,Mg,Mn)O蔷薇辉石蔷薇辉石+CaOCC
25、aOC2 2S+(Fe,Mg,Mn)OS+(Fe,Mg,Mn)OC C2 2S+CaOCS+CaOC3 3S S39（2 2）钢渣的矿物成分）钢渣的矿物成分在不同冶炼期和不同碱度的钢渣中都有在不同冶炼期和不同碱度的钢渣中都有(Mg,Mn)OMg,Mn)O连连续固溶体和游离续固溶体和游离CaOCaO、铁酸钙存在，含磷多的钢渣铁酸钙存在，含磷多的钢渣中还存在叠磷硅酸钙石。中还存在叠磷硅酸钙石。在这些矿物中在这些矿物中C C2 2S S和和C C3 3S S的含量都比较高，若钢渣处的含量都比较高，若钢渣处理方法适当，可以保存较高的活性，适于生产水泥。理方法适当，可以保存较高的活性，适于生产水泥。Mg
26、OMgO在低碱度钢渣中以镁蔷薇辉石形式存在，在高在低碱度钢渣中以镁蔷薇辉石形式存在，在高碱度钢渣中以氧化物固溶体形式存在，不影响水泥碱度钢渣中以氧化物固溶体形式存在，不影响水泥的安定性，因此，钢渣可用于生产水泥。的安定性，因此，钢渣可用于生产水泥。4011.5.3 钢渣的处理工艺由于炼钢设备，工艺过程，造渣制度的不同，钢渣物化性能由于炼钢设备，工艺过程，造渣制度的不同，钢渣物化性能的多样性及其多种利用途径，决定了钢渣处理工艺的多样化，的多样性及其多种利用途径，决定了钢渣处理工艺的多样化，处理工艺的选择必须综合考虑钢渣的用途、炼钢工艺特点和处理工艺的选择必须综合考虑钢渣的用途、炼钢工艺特点和有利
27、于提高炼钢能力。有利于提高炼钢能力。炼钢熔渣的处理炼钢熔渣的处理钢渣的加工处理钢渣的加工处理41(1)(1)炼钢熔渣的处理炼钢熔渣的处理目前炼钢熔渣的处理工艺主要有四种。目前炼钢熔渣的处理工艺主要有四种。弃渣法弃渣法：将熔渣倒入渣槽，稍冷后直接运往渣场抛弃，堆将熔渣倒入渣槽，稍冷后直接运往渣场抛弃，堆积量大时便形成渣山。这种工艺不利钢渣合理加工利用，积量大时便形成渣山。这种工艺不利钢渣合理加工利用，占用农田、污染环境。占用农田、污染环境。热泼法：热泼法：将熔渣运到有一定坡度的热泼场地，分层泼倒并将熔渣运到有一定坡度的热泼场地，分层泼倒并用冷水喷淋，冷却后用堆土机堆集，外运加工，热泼渣的用冷水喷
28、淋，冷却后用堆土机堆集，外运加工，热泼渣的块度大多在块度大多在8080mmmm左右。左右。盘泼水冷法：盘泼水冷法：将熔渣运到炉渣车间，倒入几个浅盘内，形将熔渣运到炉渣车间，倒入几个浅盘内，形成约成约l0cml0cm厚的渣层，再洒水急冷，温度降到厚的渣层，再洒水急冷，温度降到500500时，倒入时，倒入排渣台车，进行第二次洒水冷却，温度降至排渣台车，进行第二次洒水冷却，温度降至2002009090，倒，倒入渣池，冷至入渣池，冷至7070时用抓斗装车外运。时用抓斗装车外运。水淬法水淬法：水淬原理与高炉渣急冷处理相同，在急冷过程中水淬原理与高炉渣急冷处理相同，在急冷过程中,抑制了抑制了-C C2 2
29、S S向向-C-C2 2S S的转变的转变,故水淬钢渣安定性好，有较故水淬钢渣安定性好，有较高的综合利用价值。高的综合利用价值。42(2)钢渣的加工处理为了利用钢渣，必须根据不同用途的要求，为了利用钢渣，必须根据不同用途的要求，对上述各种钢渣进行合理的破碎，细磨、筛对上述各种钢渣进行合理的破碎，细磨、筛分和磁选工艺流程。分和磁选工艺流程。例如：若将钢渣用作烧结原料或改良土壤例如：若将钢渣用作烧结原料或改良土壤,则则可选用自磨机加工。可选用自磨机加工。将钢渣用于生产水泥或钢渣磷肥，则应选用将钢渣用于生产水泥或钢渣磷肥，则应选用球磨机加工。钢渣的入磨粒度要求小于球磨机加工。钢渣的入磨粒度要求小于l
30、OcmlOcm，含水率含水率22，含钢量，含钢量11。钢渣加工处理的工艺流程见钢渣加工处理的工艺流程见图图10.4-110.4-1 43图图6.6 6.6-1 钢渣加工处理的工艺流程钢渣加工处理的工艺流程4411.5.411.5.4 钢渣的利用钢渣的利用(重点）重点）在冶炼钢铁中的应用在冶炼钢铁中的应用作烧结矿的熔剂作烧结矿的熔剂作高炉炼铁熔剂作高炉炼铁熔剂作化铁炉熔剂作化铁炉熔剂返回转炉炼钢返回转炉炼钢生产铁水脱硫剂生产铁水脱硫剂回收钢铁及提取稀有元素回收钢铁及提取稀有元素用于建筑材料用于建筑材料在农业中的应用在农业中的应用45（1 1）作烧结矿的熔剂）作烧结矿的熔剂在烧结矿中掺配在烧结矿中
31、掺配5 51515，粒度，粒度88mmmm的钢渣代替部分熔剂的钢渣代替部分熔剂,利用钢渣中的钢粒及其它有益组分可以显著改善烧结过程。利用钢渣中的钢粒及其它有益组分可以显著改善烧结过程。由于钢渣软化温度低由于钢渣软化温度低,可使烧结矿液相生成早可使烧结矿液相生成早,并迅速向周并迅速向周围扩散，与周围物质反应，使粘结相增多且分布均匀，不围扩散，与周围物质反应，使粘结相增多且分布均匀，不易破碎，有利于烧结造球，提高烧结速度。易破碎，有利于烧结造球，提高烧结速度。对于含对于含P P低的烧结矿，由于引入钢渣中的磷，其离子半径小，低的烧结矿，由于引入钢渣中的磷，其离子半径小，能固溶在能固溶在C C2 2S
32、 S晶体中，可以抑制晶体中，可以抑制-C-C2 2S S向向-C-C2 2S S转化，防止转化，防止烧结矿的粉化，有助于提高烧结成品率。烧结矿的粉化，有助于提高烧结成品率。炼铁高炉使用掺入矿渣的烧结矿，虽然铁的品位稍有降低炼铁高炉使用掺入矿渣的烧结矿，虽然铁的品位稍有降低但烧结矿强度高，可使高炉操作顺利，有利于提高生铁产但烧结矿强度高，可使高炉操作顺利，有利于提高生铁产量，降低焦比。（钢渣中量，降低焦比。（钢渣中CaO50CaO50）。）。46（2 2）作高炉炼铁熔剂）作高炉炼铁熔剂将钢渣破碎到将钢渣破碎到8 830 30 mmmm粒径，直接返回高炉，粒径，直接返回高炉，以以代替石灰石，代替石
33、灰石，并回收利用其中的有益组分，可以并回收利用其中的有益组分，可以节省熔剂节省熔剂(石灰石、白云石、萤石石灰石、白云石、萤石)消耗，改善高消耗，改善高炉渣的流动性，增加生铁产量。炉渣的流动性，增加生铁产量。47（3 3）作化铁炉熔剂）作化铁炉熔剂用钢渣用钢渣代替石灰石或萤石代替石灰石或萤石作化铁炉熔剂作化铁炉熔剂,对于铁水对于铁水温度、铁水含硫量、熔化率、炉渣的碱度及流动性温度、铁水含硫量、熔化率、炉渣的碱度及流动性均无明显的不利影响，对于使用化铁炉的厂矿企业均无明显的不利影响，对于使用化铁炉的厂矿企业都可使用，并可以取得明显的经济效益。都可使用，并可以取得明显的经济效益。(代替石灰石代替石灰
34、石)48（4 4）返回转炉炼钢）返回转炉炼钢转炉炼钢时，每吨钢铁中掺入转炉炼钢时，每吨钢铁中掺入25 25 kgkg高碱度钢高碱度钢渣，并配合使用白云石，可使炼钢成渣早，渣，并配合使用白云石，可使炼钢成渣早，减少初期渣对炉衬的腐蚀，有利于延长炉龄，减少初期渣对炉衬的腐蚀，有利于延长炉龄，降低耐火材料的消耗。降低耐火材料的消耗。第一节第一节 49（5 5）生产铁水脱硫剂）生产铁水脱硫剂利用平炉末期钢渣生产铁水炉外复合脱硫剂，处理利用平炉末期钢渣生产铁水炉外复合脱硫剂，处理初始含硫量大于初始含硫量大于0.030.03铁水，脱硫率可达铁水，脱硫率可达5050，此，此种脱硫剂不粘罐，无污染，原料来源于
35、废渣。种脱硫剂不粘罐，无污染，原料来源于废渣。脱硫过程中的粘性、腐蚀性问题脱硫过程中的粘性、腐蚀性问题50（6 6）回收钢铁及提取稀有元素）回收钢铁及提取稀有元素钢渣一般含有钢渣一般含有7 71010的废钢及钢粒，可以回收大的废钢及钢粒，可以回收大量废钢铁及部分磁性氧化物。量废钢铁及部分磁性氧化物。用化学浸取法可以提取钢渣中的用化学浸取法可以提取钢渣中的NbNb（铌），（铌），V V等稀等稀有金属。有金属。51（7）用于建筑材料）用于建筑材料钢渣水泥钢渣砖代替碎石作骨料和道路基材52a.a.钢渣水泥钢渣水泥以碱度较高以碱度较高(1.8)1.8)的平炉精渣，后期渣，转炉后的平炉精渣，后期渣，转炉
36、后期渣以及电炉还原渣为主要原料期渣以及电炉还原渣为主要原料,加入一定量的粒加入一定量的粒化高炉渣和适量石膏，经细磨而成钢渣水泥，化高炉渣和适量石膏，经细磨而成钢渣水泥，我国目前生产的钢渣水泥有：我国目前生产的钢渣水泥有：无熟料无熟料钢渣水泥和钢渣水泥和少少熟料熟料钢渣水泥。钢渣水泥。无无熟料钢渣水泥熟料钢渣水泥以石膏为激发剂以石膏为激发剂，其配合比为：钢，其配合比为：钢渣渣4545，粒化高炉渣，粒化高炉渣40404545，石膏，石膏8 81212，其其标号标号为为275275325325。此种水泥早期强度低，仅用于。此种水泥早期强度低，仅用于砌筑砂浆，墙体材料，预制混凝土构件和农田水利砌筑砂浆
37、，墙体材料，预制混凝土构件和农田水利等工程。等工程。53a.a.钢渣水泥钢渣水泥少少熟料钢渣水泥熟料钢渣水泥以水泥熟料以水泥熟料为激发剂，其配合比为：为激发剂，其配合比为：钢渣钢渣35354545，粒化矿渣，粒化矿渣35354545，熟料，熟料10101515，石膏石膏3 35 5，标号在，标号在325325以上，此种水泥的早期、以上，此种水泥的早期、后期强度比无熟料钢渣水泥都高。后期强度比无熟料钢渣水泥都高。钢渣水泥的质量必须符合钢渣水泥的质量必须符合GBnl64GBnl648282规定要求。钢规定要求。钢渣水泥适于蒸气养护，具有后期强度高，耐腐蚀、渣水泥适于蒸气养护，具有后期强度高，耐腐蚀
38、、微膨胀、耐磨性能好，水化热低等特点，可配制微膨胀、耐磨性能好，水化热低等特点，可配制200200和和400400号混凝土，分别用于民用建筑和工业建筑号混凝土，分别用于民用建筑和工业建筑的各个方面，防水混凝土工程方面。的各个方面，防水混凝土工程方面。54b.b.钢渣砖钢渣砖以粉状钢渣或水淬钢渣为主要原料，掺入一定量的以粉状钢渣或水淬钢渣为主要原料，掺入一定量的粒化高炉渣粒化高炉渣(或粉煤灰或粉煤灰)和激发剂和激发剂(石灰、石膏石灰、石膏)，加，加水拌和，经轮碾、蒸养而制成的建筑用砖，其配合水拌和，经轮碾、蒸养而制成的建筑用砖，其配合比为：钢渣比为：钢渣60606767，粒化高炉渣，粒化高炉渣2
39、0203030，石灰，石灰5 51010，石膏，石膏3 31010。生产钢渣砖的主要设备有磁选机，球磨机，搅拌机，生产钢渣砖的主要设备有磁选机，球磨机，搅拌机，轮碾机，压砖机等。轮碾机，压砖机等。钢渣砖可用于民用建筑中的墙体、柱子、沟道等。钢渣砖可用于民用建筑中的墙体、柱子、沟道等。55c.c.代替碎石作骨料和路材代替碎石作骨料和路材钢渣碎石具有容重大，强度高，表面粗糙，稳定好，不滑钢渣碎石具有容重大，强度高，表面粗糙，稳定好，不滑移，耐蚀，耐久性好，与沥青结合牢固等优良性能，特别移，耐蚀，耐久性好，与沥青结合牢固等优良性能，特别适用于铁路、公路、工程回填、修筑堤坝、填海造地等方适用于铁路、公
40、路、工程回填、修筑堤坝、填海造地等方面。面。由于钢渣中含有一定量的游离由于钢渣中含有一定量的游离CaO(fCaO)CaO(fCaO)，会导致碎石体积会导致碎石体积膨胀，出现碎裂，粉化，因此，膨胀，出现碎裂，粉化，因此，严格禁止将钢渣用于混凝严格禁止将钢渣用于混凝土骨料。土骨料。作路材时，必须促使作路材时，必须促使fCaOfCaO完全分解，可将钢渣碎石在堆放完全分解，可将钢渣碎石在堆放过程中向堆内洒水，堆高过程中向堆内洒水，堆高20 20 m m，存放半年后再使用。存放半年后再使用。钢渣碎石作沥青混凝土骨料时钢渣碎石作沥青混凝土骨料时,由于其受到沥青胶结剂薄膜由于其受到沥青胶结剂薄膜包裹，隔绝了
41、腐蚀的可能性，体积膨胀问题不严重。包裹，隔绝了腐蚀的可能性，体积膨胀问题不严重。56(8)(8)钢渣在农业上的应用钢渣在农业上的应用钢渣是一种以钢渣是一种以Ca、Si为主，含有多种养分为主，含有多种养分的速效并有后劲的复合矿质肥料，由于钢的速效并有后劲的复合矿质肥料，由于钢渣在冶炼过程中经高温煅烧，营养组分的渣在冶炼过程中经高温煅烧，营养组分的溶解度大大提高，可达全溶解的溶解度大大提高，可达全溶解的1312，有的甚至更高，容易被植物吸收。，有的甚至更高，容易被植物吸收。钢渣可用于生产钢渣磷肥和钙镁磷肥，以钢渣可用于生产钢渣磷肥和钙镁磷肥，以前者为主。前者为主。57(8)(8)钢渣在农业上的应用
42、钢渣在农业上的应用钢渣磷肥是用含中、高磷的铁水炼钢时钢渣磷肥是用含中、高磷的铁水炼钢时,在不加萤石造渣的在不加萤石造渣的情况下回收的含磷钢渣，经破碎情况下回收的含磷钢渣，经破碎磁选磁选磨细而成。钢渣磨细而成。钢渣中的中的P2O5不溶于水，但能溶解于不溶于水，但能溶解于2的柠檬酸或柠檬酸铵的柠檬酸或柠檬酸铵溶液中，可以被植物吸收溶液中，可以被植物吸收生产实践表明，钢渣磷肥在酸性土壤和缺磷的碱性土壤中生产实践表明，钢渣磷肥在酸性土壤和缺磷的碱性土壤中施用都可增产，水田、旱田都可用，即使普通钢渣也有一施用都可增产，水田、旱田都可用，即使普通钢渣也有一定磷效。定磷效。钢渣中的钢渣中的Ca、Si、Mn、
43、Al、V等组分都是植物所需的养分，等组分都是植物所需的养分，对植物早期、晚期都有肥效。对植物早期、晚期都有肥效。58有色金属冶炼渣的资源化有色金属冶炼渣的资源化赤泥的资源化赤泥的资源化铜渣的资源化铜渣的资源化59有色金属冶炼渣的资源化有色金属冶炼渣的资源化有色金属冶金渣有色金属冶金渣火法冶炼中形成的熔渣火法冶炼中形成的熔渣湿法冶炼中排出的残渣湿法冶炼中排出的残渣冶炼过程中排出的烟尘冶炼过程中排出的烟尘湿法收尘所得污泥湿法收尘所得污泥我国有色金属冶炼渣数量最多的是赤泥我国有色金属冶炼渣数量最多的是赤泥，其次是铜，其次是铜渣，另外还有铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉、渣，另外还有铅、锌、锡、镍、钴、
44、锑、汞、镉、锡、钨、钼、钒等废渣。锡、钨、钼、钒等废渣。11.6 赤泥的资源化利用61一、赤泥的来源一、赤泥的来源赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥.因矿石品位、生产方法和技术水平的不同，大约每生产 1 t 氧化铝要排1.01.8 t的赤泥.赤泥赤泥铝土矿铝土矿炼铝炼铝氧化铝氧化铝62二、赤泥的危害二、赤泥的危害赤泥的堆放不仅占用大量土地，耗费较多的堆场建设和维护费用，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成地下水体和土壤污染.裸露赤泥形成的粉尘随风飞扬，污染大气对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境.636465三、赤泥的物理性质三、赤泥的物理性质
45、赤泥是呈赤泥是呈灰色灰色和和暗红色暗红色粉状物，粉状物，颜色会随含铁量颜色会随含铁量的不同发生变化，的不同发生变化，它是一种具有较大内表面积多孔结构，比表面积它是一种具有较大内表面积多孔结构，比表面积 64.09186.9 m2/g，孔隙比孔隙比2.532.95.其比重其比重28402870 g/m3，赤泥的含水量赤泥的含水量86.01%89.97%，持水量持水量79.03%93.23%；粒径粒径d=0.0750.005 mm 的粒组，含量在的粒组，含量在90%左右左右66四、化学成分及矿物组成四、化学成分及矿物组成赤泥的化学成分及矿物组成取决于含铝矿物的赤泥的化学成分及矿物组成取决于含铝矿物
46、的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分，以及新生成的化合物的成分等的物质成分，以及新生成的化合物的成分等.如山东铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是如山东铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是:n-硅酸二钙（硅酸二钙（-2CaOSiO2）5060%n钙铝榴石（钙铝榴石（3CaOA12O3xSiO2yH2O）510%n氧化铁（氧化铁（Fe2O3xH2O）47%n方解石（方解石（CaCO3）210%n钠硅渣（钠硅渣（Na2OA12O31.7xSiO22H2O）510%n钙钛矿（钙钛矿（CaOTiO2）25%赤泥的化学成分及矿物组成取决于含铝矿物的
47、赤泥的化学成分及矿物组成取决于含铝矿物的成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂成分、生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分，以及新生成的化合物的成分等的物质成分，以及新生成的化合物的成分等.67五、赤泥的分类五、赤泥的分类赤泥是一种不溶性残渣，可分为赤泥是一种不溶性残渣，可分为烧结法、拜尔法烧结法、拜尔法和联合法赤泥和联合法赤泥，主要成分为主要成分为 SiO2,Al2O3,CaO和和 Fe2O3等等.我国部分厂家我国部分厂家采用烧结法和联合法采用烧结法和联合法排放赤泥的主排放赤泥的主要成分大致相同，其中含有大量的要成分大致相同，其中含有大量的 2CaOSiO2等等活性矿物组分，活性矿物
48、组分，可以直接应用于建筑材料生产可以直接应用于建筑材料生产.国外则是含赤铁矿、铝硅酸钠水合物较多的国外则是含赤铁矿、铝硅酸钠水合物较多的拜尔拜尔法赤泥法赤泥.拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱 NaOH 溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，所产生的拜耳法赤泥中不存在土矿，所产生的拜耳法赤泥中不存在2CaOSiO2 等活性成分，另外含铁高，耐腐蚀性差，很难直等活性成分，另外含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业接用于建材行业.68六、赤泥的综合利用六、赤泥的综合利用再生利用基础再生利用基础赤泥成分、性质的差异，决定了不
49、同的赤赤泥成分、性质的差异，决定了不同的赤泥利用方法泥利用方法.赤泥及其附液具有强碱性，赤泥及其附液具有强碱性，同时含有可再生利用的氧化物和多种有用同时含有可再生利用的氧化物和多种有用金属元素，成为赤泥再生利用的基础金属元素，成为赤泥再生利用的基础.69六、赤泥的综合利用六、赤泥的综合利用赤泥中含有较高的赤泥中含有较高的 CaO,SiO2，可用来生产硅酸可用来生产硅酸盐水泥及其它建材；盐水泥及其它建材；利用其利用其 SiO2,Al2O3,CaO,MgO的含量特征，及少的含量特征，及少量的量的 TiO2,MnO,Cr2O3可以生产特种玻璃；可以生产特种玻璃；同时，赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有价
50、金属；同时，赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有价金属；赤泥具有强碱性及铁矿物含量较高、赤泥具有强碱性及铁矿物含量较高、颗粒分散性颗粒分散性好、好、比表面积大、在溶液中稳定性好等特点，在比表面积大、在溶液中稳定性好等特点，在环境修复领域具有广阔的应用前景环境修复领域具有广阔的应用前景.70六、赤泥的综合利用六、赤泥的综合利用 概括地说，对赤泥的综合处理有三类办法：概括地说，对赤泥的综合处理有三类办法：一是将赤泥作为矿物原料，整体利用；一是将赤泥作为矿物原料，整体利用；二是提取其中有用组分，回收有价金属；二是提取其中有用组分，回收有价金属；三是赤泥在环保领域中的应用三是赤泥在环保领域中的应用.71（一
