“双碳”目标下钢渣处理及资源化利用探讨

钢渣是炼钢过程排放的固体废弃物,具有年产量大、温度高、化学组成复杂、硬度高和安定性不良等特点。在"双碳"目标下,其处理和资源化利用再次受到关注。针对钢渣特点,对国内外钢渣处理利用情况进行综述,指出了现有处理工艺和资源化利用途径存在的问题,并对"双碳"目标下钢渣的资源化利用途径进行探讨,提出钢渣余热回收、熔融钢渣还原改性和CO₂捕获是未来钢渣处理方向和路径。     

CO_2气体对钢渣组成和性能的影响

热态钢渣降温过程中,对f-CaO有效消解同时实现钢渣渣性能的协同改善是热态钢渣处置的发展趋势。结合热力学分析与实验研究,利用CO_2、CO_2+水蒸气组合气、空气、空气+水蒸气等组合气体对钢渣进行处理,研究气体对物相组成、水化特性、安定性及胶凝性的影响。结果表明:在不同气氛下对钢渣处理后,通过钢渣化学组成、物相、微观结构分析,发现不同气氛对钢渣中f-CaO的消解能力由大到小排序分别是CO_2+水蒸气>空气+水蒸气>CO_2>空气,且CO_2+水蒸气组合气体通入后,钢渣粉的安定性能显著改善。钢渣复合胶凝材料的凝胶活性指数在3,7 d的强度略有降低,但在28 d对其强度影响不大,因此采用CO_2+水蒸气处理气氛通入热态钢渣,对改善钢渣的组成和性能综合效果最好,且热力学分析和实验结果具有良好的一致性。     

钢渣安定性评价方法的比较

转炉钢渣遇水膨胀带来的安定性问题是制约钢渣在筑路和建材方面大规模应用的主要原因.分析了造成我国转炉钢渣体积安定性不良的主要原因,从5个方面对比分析了各评价方法的优缺点:f-CaO含量测定可作为辅助手段快速评价钢渣中主要膨胀性矿物含量;压蒸粉化率适合评价f-CaO和方镁石引起的膨胀粉化;砂浆棒线性膨胀率还需进一步完善试验...     

国内外钢渣处理与资源化利用技术发展现状综述

我国每年有超过1亿t的钢渣副产品产出,但目前国内钢渣综合利用率低,仅为30%左右,与发达国家之间差距较大,尤其是在道路建设和钢铁企业内循环利用方面。针对钢渣安定性以及尾渣资源化利用问题,对国内外现有钢渣预处理技术以及综合利用技术进行了论述。而国内新一代钢渣辊压破碎-余热有压热闷技术,实现了钢渣处理的装备化、环境友好化和高效化,是处于世界先进水平的工艺,基本克服国内外多种传统技术存在的适用性小、安定性差以及污染等问题。同时,建议应开发高附加值、低排放的新型综合利用技术,改变利用技术单一的现状;对钢渣进行深度的基础研究,力争解决钢渣的低膨胀性问题,改变钢渣无法在结构混凝土中应用的现状。     

钢渣-尾矿蒸压砖的生产工艺参数研究

钢渣是一种大宗工业废弃物,由于存在安定性不良的缺点,利用率一直较低。该文将多聚磷酸盐改性钢渣用于蒸压尾矿砖的生产,对影响产品性能的主要因素进行了系统研究,确定了适宜的蒸压砖工艺条件和蒸养制度:成型水量为9%;成型压力为20 MPa;蒸养制度为"升温4 h-180℃恒温4 h-自然冷却降温"。蒸压砖中钢渣粉用量由原来的11%(未改性,未粉磨)提高到25%(改性),水泥用量由原来的7%下降到5%,抗压强度则由11.6 MPa大幅度提高到22.1 MPa,产品满足《粉煤灰砖》(JC 239-2001)标准要求,达到了MU20等级。多聚磷酸盐改性剂除了有效改善钢渣的安定性之外,还对钢渣和尾矿具有良好的活性激发作用,进而强化了蒸压过程中的水化反应。借助XRD和SEM分析了蒸压试块的水化产物及微观结构,探讨了改性钢渣-尾矿蒸压砖的水化与强度形成机理。     

热态钢渣CO_2改性及热力学性能研究

钢渣是来源于炼钢过程的废弃物,其矿物组成与水泥熟料相似,但钢渣中含有较高的f-Ca O,是限制钢渣在建材领域应用的重要原因。基于此,利用CO2改性技术对钢渣进行了改性处理,并通过热力学分析对改性效果进行了验证。结果表明:热力学理论分析与实验结果具有良好的一致性,CO2作为改性气相对钢渣物相组成具有显著改性效果,改性后钢渣中f-Ca O含量可以降到1%以下。     

钢渣粉末吸附去除废水中磷的研究

选用平均粒径为0.060mm的钢渣粉末作为除磷吸附剂,分析了其组成和结构,研究了溶液pH和温度对钢渣粉末吸附效果的影响,结合吸附动力学过程和吸附等温模型及钢渣粉末组成成分变化探讨其吸附除磷的机理。结果表明:钢渣粉末吸附除磷的动力学过程符合准二级动力学模型。Langmuir等温吸附模型能较好地模拟钢渣对磷的等温吸附过程,理论饱和吸附量为94.61mg/g。钢渣粉末对磷的吸附量远大于钢渣颗粒,且受pH和温度影响较大。随着溶液pH的增大,钢渣粉末对磷的吸附量逐渐减小,当pH=5时,钢渣粉末对磷的吸附量最大。温度升高,有利于钢渣粉末对磷的吸附。X射线荧光光谱(XRF)和傅里叶红外分析(FITR)结果表明,钢渣粉末中CaO、Fe2O3和SiO2在吸附除磷中均发挥了重要作用。     

钢渣改性研究进展及展望

我国钢渣产生量巨大,随着日益严格的环保要求,为使钢渣达到资源化利用的目的,钢渣改性成为需要迫切解决的工作。简述了我国钢铁行业产生的钢渣的组成特点、资源化利用存在的问题;重点综述了钢渣改性的研究进展。结合现存钢渣改性工艺的特点,指出热态钢渣碳酸化改性,不仅可以充分利用钢渣本身的巨大热能,实现钢厂内CO₂减排,还能够实现钢渣稳定性和胶凝性能的改善,是今后钢渣改性研究的重要方向。     

废钢渣粉渣湿法脱硫工艺实验研究

以马钢三钢渣厂钢渣为吸收剂,进行了钢渣湿法烟气脱硫工艺的实验研究。通过分析钢渣的组成成分及反应机理,研究了液气比L/G、浆液浓度μ、pH值等主要参数对钢渣湿法脱硫率η的影响。实验结果显示,通过合理的设计和适当的操作,可使钢渣湿法脱硫效率达60%以上,具有一定的应用价值。     

钢渣处置工艺的清洁生产研究与实施

该课题研究了用水淬法和蒸汽法相结合的技术消除钢渣中的游离氧化钙;用传统的破碎磁选与高精度的强磁选相结合,以独创的递进除铁技术使钢渣中的含铁量由18%降至1%;用专项技术改制的管式磨、活化环,蒸汽熟化,递进式除铁,o-sepa选粉,高频振动粉磨,PPC集料器组成钢渣微粉清洁生产工艺.结果表明该工艺在国内尚属首例,具有较好的推广应用价值.