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高炉炉渣综合利用方案 高炉矿渣(简称高炉渣)是炼铁生产过程的副产品。在炼铁生产时， 除了向高炉中加入铁矿石、 燃料(焦碳)等入炉原料外， 在烧结生产配 料中，还需要加入相当数量的石灰石、白云石作为助溶剂和造渣剂。 当炉温达 1400～1600℃时，助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁 和炉渣。高炉渣就是由脉石、灰分、助溶剂和其他不能进入生铁中的 杂质所组成的易熔物质。 从化学成分看， 高炉矿渣是属于硅酸盐质材 料。随着矿石品位和冶炼方法的不同，渣铁比为0.3~1.2/t 生铁。随 着我国钢铁工业的发展， 高炉渣的排放量日益增大， 并且高炉渣的日 益堆积对环境造成了污染， 随着世界范围内资源不断减少， 需要实行 可持续发展战略和循环经济的发展模式。 对高炉渣的综合利用， 变废 为宝，刻不容缓。 1、高炉渣性能概况 高炉渣化学组成主要有氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝 (Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化铁(Fe2O3)及氧化锰(MnO)等，特殊的高 炉渣还含有二氧化钛(TiO2)和五氧化二钒(V2O5)等。 国内有关钢铁企 业不同种类高炉渣的化学成分，如表 1 所示。 表 1 高炉渣化学组成(%) 高炉渣的化学成分随着冶炼条件和炉料情况的不同而不同， 当冶 炼炉料稳定及冶炼条件完善时， 高炉渣成分变化趋势很小， 对其综合 利用十分有利。我国高炉渣大部分都属于中性渣，碱度(M0)一般为 0.98～1.08。根据碱度，可以将高炉渣分为碱性矿渣(M01)、中性矿 渣(M0≈1)和酸性矿渣(M01)，这样可以比较直观的反映炉渣中碱性 氧化物和酸性氧化物的比例关系。 2、高炉渣综合利用概况 高炉渣的回收利用已经越来越重要， 很多用途都是按照高炉渣的 类别进行的，按照高炉渣的分类方法，见表2。 表 2 高炉渣的分类 高炉渣 80%冲成水淬炉渣，大部分用作水泥混合材料和无熟料水 泥的原料，少部分用来生产矿渣砖、瓦等。其余用作道路路碴、铁路 道碴及混凝土骨料，少量用于生产矿渣棉、膨胀矿渣珠等。 1)水渣 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 剂作用下可显示出水硬胶凝性能，是优良的水泥原料。因此，它主要 用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。 (1)生产水泥 我国约有 3/4 的水泥中掺有粒状高炉渣。 目前我国利用高炉渣生 产的水泥有以下几种： ò矿渣硅酸盐水泥：水泥熟料+20%～70%高炉水渣+3%～5%石膏 ò普通硅酸盐水泥：水泥熟料+不超过 15%高炉水渣+3%～5%石膏 ò石膏矿渣水泥：少量水泥熟料+80%高炉水渣+15%石膏 ò钢渣矿渣水泥： 45%左右的钢渣+40%的高炉水渣+适量的石膏 (2)生产矿渣砖 矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为2120～ 2160kg/m3。适用于上下水或水中建筑，不适用于高于 250℃的环境 中使用。 2)高炉膨胀矿渣的利用 膨胀矿渣主要是用作混凝土轻骨料， 也可作防火隔热材料， 用膨 胀矿渣制成的轻质混凝土， 可用于建筑物的围护结构和承重结构。 膨 珠可以用于轻混凝土制品及结构，如制作砌块、楼板、预制墙板等。 由于膨珠本身性能决定， 混凝土干燥时产生的收缩小， 这是一些天然 轻骨料所不及的。直径小于 3mm 的膨珠可供水泥厂作矿渣水泥的掺合 料用， 与水渣的用途相同； 也可以作为公路路基材料和混凝土细骨料 使用。 膨胀矿渣和膨珠的生产工艺比黏土陶粒、 粉煤灰陶粒的工艺简 单、成本低廉，并且不用燃料。 3)矿渣碎石的利用 矿渣碎石用途广、 用量大， 主要用于各种道路铺设以代替天然碎 石。主要可以用于： 配制矿渣碎石混凝土； 重矿渣用于处理软弱地基； 矿渣碎石用于修筑各类公路；矿渣碎石作铁路道碴。 为了能够充分利用液态高炉渣的热量， 国内外专家进行了不少的 研究，主要有干式粒化工艺、风淬法、滚筒转鼓法、离心粒化法和化 学粒化工艺等， 这些工艺方法， 在回收高炉渣潜热方面存在以下缺点： a.不易实现工业化生产； b.设备庞大、结构复杂以及设备寿命低、热效率不高等问题； c.以空气为冷却介质，耗气量大，动力消耗大； d.化学粒化工艺过程中， 热量回收的过程中伴随有化学反应而热 效率低。 利用高炉熔渣直接生产矿渣棉， 将高炉熔渣潜热的利用与矿渣棉 生产结合在一起，可回收 70%的潜热。这一方法在高炉渣的显热回收 方面有较大的优势， 并且矿渣棉的生产工艺经过多年的发展， 已经比 较成熟， 项目研究的关键是根据液态高炉渣特点， 对其进行适当的加 热、调质处理， 既达到高效回收高炉渣的作用，又充分利用了液态高 炉渣所带的热量， 满足矿渣棉原料生产的要求， 实现利用液态高炉渣 生产矿渣棉的工业化生产，达到综合利用高炉渣的目的。