• 鋼渣的綜合利用現狀

    摘要:近年來,我國的鋼鐵產量逐年增加,鋼渣固廢也隨之增加。為了解決鋼渣固廢處理難題,本文闡述了國內鋼渣利用現狀。...

            近年來,我國的鋼鐵產量逐年增加,鋼渣固廢也隨之增加。為了解決鋼渣固廢處理難題,本文闡述了國內鋼渣利用現狀,包括鋼鐵行業發展狀況、固廢產生情況、固廢利用狀況及相關政策導向和資源化利用技術,以期為鋼渣的資源化利用研究提供一定的參考與幫助。
     

             一、鋼渣利用現狀

          (一) 鋼鐵行業發展現狀
     

            鋼鐵的產量代表一個國家的工業發展水平,1996 年以前世界領先的鋼鐵產量國依次是英國、美國、蘇聯、日本。1996年至今,中國的鋼鐵產量已經連續 24 年世界第一,目前中國的粗鋼產能過億且是歷史上占比達 50%的唯一國家,我國鋼鐵引領世界的時間跨度將超過英、美,可能達百年時間。
     

          ( 二) 鋼鐵固廢產生情況

            隨著我國鋼鐵產量的增加,煉鋼過程中產生的固體廢物也逐年增加,2019 年我國產生鋼鐵固廢總量達 31.5 億 t,其中高爐渣產生量為 28.3 億 t,占比為 47.52%;鋼渣產生量為 1.49億 t,占比為 25.07%;鐵合金渣為 0.73 億 t,占比 12.27%;含鐵塵泥為 0.9 億 t,占比為 15.14% 。
     

          (三) 鋼鐵固廢利用情況

            如圖 1 所示,2012—2019 年我國鋼鐵固廢綜合利用量呈上升趨勢,2019 年鋼鐵固廢綜合利用量約為 4.55 億 t,綜合利用率約為 76.26%,鋼鐵固廢綜合利用率近幾年略微下降。

    鋼渣

          (四)  鋼渣未能規?;脝栴}

            ①鋼渣來源不穩定,化學成分與物相組成復雜、變化大;

            ②冷卻方式多樣,導致鋼渣形成不同的微觀特性與宏觀特征;

            ③礦物結晶粗大,活性組分難被以解離的玻璃體包裹;

            ④易磨性差,鋼渣難以實現更大比表面積和更高的活性。
     

          (五) 政策導向

            近年來國家發布了一系列法規、財稅、環保政策用于推進鋼鐵固廢的綜合利用技術的發展,2018 年國務院印發了《“無廢城市”建設試點工作方案》指出持續推進固體廢物減量和資源化利用,培養一批固體廢物資源化利用骨干企業,為鋼鐵企業開展固廢綜合利用產業創造新的契機, 《產業結構調整指導目錄(2019 年本)》中鼓勵發展鋼渣綜合利用先進工藝技術,2019 年發改委發布《關于推進大宗固體廢棄物綜合利用產業集聚發展的通知》,該通知明確提出積極推動鋼渣尾渣深度研究、分級利用、優質優用和規?;?。

            推廣技術先進、能耗低、耗渣大、附加值高的產品,全面實現鋼渣“零排放”。2020年修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》中明確固體廢物污染環境防治堅持減量化、資源化和無害化原則。2020 年《中央預算內投資生態文明建設專項資金支持》支持大宗固廢資源綜合利用(包含冶金渣),對符合相關要求的項目提供補助資金。

     

            二、 資源化利用

            目前,鋼渣通過熱悶法、陳化法、熱潑法、滾筒法、風淬法、水淬法進行預處理,再通過化學、物理、熱力活化等方式激發鋼渣活性,進而提取有價值組分、冶煉溶劑、做充填材料、做建材以及應用于農業等方式進行綜合利用。其中能常用的資源化利用方式為做路基材料、瀝青路面、制水泥、透水磚等。
     

          (一) 路基、混凝土

            鋼渣具有耐磨、抗滑、高堿度等特性,利用鋼渣制備瀝青混凝土,可以改善瀝青混凝土的耐磨、抗滑、抗水損害等性能。但鋼渣瀝青混凝土的發展仍然面臨許多問題,多孔結構導致

            瀝青用量高、熱耗大,增加制備成本;鋼渣體積穩定性不良,導致瀝青混凝土的耐久性能沒有改善。研究表明,陳化處理是改善鋼渣體積穩定性的有效方法 ??刂拼罅焦橇霞盀r青用量,可以提高鋼渣瀝青混凝土的路用性能 。經高壓輥式立磨分選出的鋼渣集料物理、力學性能均符合 GB/T 24766—2009的要求,是一種可用于公路的優良集料 。此外,鋼渣制備軌枕混凝土對于鋼渣的資源化利用也是良好的借鑒 。
     

          ( 二) 燒結材料

            與水泥基不同,陶瓷制備過程經理高溫燒結工藝,這使得原料中的有害離子轉換為陶瓷產品中的有益部分,并且建筑陶瓷在我國消耗量大,是一條大宗高值利用的新途徑。在空氣條件下燒,鋼渣原料中的 Fe 2+ 發生氧化形成赤鐵礦相,燒結樣品抗壓強度和吸水率都要優于在氮氣條件下燒結的樣品。鋼渣也被用于燒制多孔陶瓷或者泡沫玻璃吸聲材料,這類多孔吸聲材料具有較好的吸聲性能,采用顆粒堆積與添加造孔劑結合的方法制備鋼渣多孔吸聲材料,孔隙度可達到 60%以上,材料抗壓強度為 7.0 MPa~100 MPa,NRC 在 0.42 以上。
     

          ( 三) 農業上應用

            鋼渣在中國農業生產應用的時間較晚,但中國科研人員近年來對鋼渣在農業上的應用研究進展迅速,主要應用方向為土壤改良、提高土壤硅素肥力及增加作物產量方面 。使用鋼渣能有效提升土壤 pH 和有效硅含量,促進水稻對硅素養分的吸收,顯著促進水稻生長 。但是鋼渣中鈣、鎂含量和 pH 過高可能限制土壤養分有效性及水稻對養分的吸收利用,對水稻生長不利 。

            研究表明鋼渣和變形球囊霉復合處理可以提高土壤 pH 和土壤總提取球囊霉素的質量分數,降低土壤DTPA-Cd/Pb 的質量分數,從而促進玉米的生長,降低玉米地上部和根部 Cd/Pb 的積累。此外,與常規施肥相比,增施鋼渣對于提高大豆產量也有積極影響,吳建富等研究鋼渣用量在 1200 kg/hm 2 的處理效果最好,能顯著提高紅壤旱地土壤總孔隙度、Ph、CEC 和堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硅含量。

     

            三、  結語

         (1)隨著我國鋼鐵產量的增加,煉鋼過程中產生的固體廢物逐年增加,國家相繼出臺的政策法規推動鋼渣固廢資源化利用,鋼渣利用技術逐漸被開發完善。

         (2)鋼渣活化技術和設備的開發,提高鋼渣的有效利用率。

         (3)鋼渣作為路基材料及混凝土的技術日趨完善,陳化處理、鋼渣摻量、適量鋼渣粒徑的應用技術研究解決了瀝青用量高、熱耗大、產品穩定度不良等問題。

         (4)鋼渣燒結陶瓷技術的開發,提高陶瓷的質量,促進多功能陶瓷特用的使用。

         (5)鋼渣應用于農業可以有效促進土壤改良、加強土壤硅素肥力及增加作物產量。

     

     

    來源:低碳世界 
    作者:伍秀群 王陽  

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