冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展分析

施虎虎，陸 洋，楊 華

（六盤水師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤水 553004）

冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展分析

施虎虎，陸 洋，楊 華

（六盤水師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤水 553004）

通過(guò)對(duì)冶金廢渣、冶金塵泥和粉煤灰三種冶金固廢的利用現(xiàn)狀及其發(fā)展進(jìn)行了分析，希望對(duì)我國(guó)在改善冶金固廢處理技術(shù)上和生態(tài)環(huán)境保護(hù)上有所幫助。

冶金固廢；資源化利用；鋼渣；粉煤灰

冶金的工業(yè)生產(chǎn)工程中會(huì)產(chǎn)生大量的固廢，如果對(duì)冶金固廢處理不當(dāng)，不僅會(huì)導(dǎo)致固廢中的金屬非金屬資源喪失利用價(jià)值，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)沉重的破壞。

1 冶金固廢的概述

冶金固廢是指冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的各種固體廢棄物，其主要成分是煉鐵爐中的高爐渣；鋼渣；有色金屬冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的各種有色金屬渣，如銅渣、鉛渣、鋅渣、鎳渣等等；以及從鋁土礦提煉氧化鋁排出的赤泥以及軋鋼過(guò)程產(chǎn)生的少量氧化鐵渣。

2 冶金固廢資源化的利用現(xiàn)狀

冶金固廢主要是指冶金廢渣、冶金塵泥和粉煤灰三種固廢。

2.1 冶金廢渣

我國(guó)在治理冶金廢渣的過(guò)程一共有三個(gè)時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期最為原始簡(jiǎn)單，直接將廢渣掩埋、丟棄；第二個(gè)階段過(guò)渡到粗放型的治理方式，對(duì)廢渣進(jìn)行初步的利用；第三個(gè)階段才優(yōu)化為整體回收、大力開(kāi)發(fā)、綜合利用的處理方式。目前，冶金渣的綜合利用率不斷攀升，可達(dá)55%。而冶金渣也主要在生產(chǎn)水泥和建材行業(yè)、道路鋪設(shè)行業(yè)和建筑行業(yè)被大量應(yīng)用，冶金渣中最主要的成分就是鋼渣，對(duì)鋼渣進(jìn)行回收、開(kāi)發(fā)和利用的方式有三∶

2.1.1 鋼渣磁選除鐵

在生產(chǎn)粗鋼的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生15%左右的鋼渣，而鋼渣中又包含8%～10%的廢鋼。在治理廢鋼方面，我國(guó)諸多工廠采取自磨技術(shù)結(jié)合磁選技術(shù)或者利用余熱自解熱悶處理技術(shù)。自磨技術(shù)結(jié)合磁選技術(shù)是通過(guò)干式破碎磁選或濕式球墨磁選技術(shù)，利用鋼渣的物理屬性來(lái)治理廢鋼，達(dá)到有效回收的目的；余熱自解熱悶處理技術(shù)則是通過(guò)消解游離的氧化物，保持其性能穩(wěn)定，利用鋼渣的化學(xué)屬性來(lái)治理廢鋼，達(dá)到降低廢鋼產(chǎn)量的目的。

2.1.2 鋼渣返燒結(jié)

鋼渣中含有豐富的鈣、鐵、鎂、錳等金屬非金屬的氧化物、殘鋼和少量的鐵酸鈣，這些對(duì)燒結(jié)礦在高爐中反應(yīng)可以有效起到增加成品強(qiáng)度、減小溶劑的使用、延緩碳酸鹽的分解過(guò)程最終減少使用燃料的作用?？梢?jiàn)，把鋼渣和燒結(jié)礦一起在高爐中重新燒結(jié)，不僅優(yōu)化了資源配置，還提高了成品的性能，更能減少材料以及燃料的浪費(fèi)，從而有效降低成品的能耗比。

2.1.3 鋼渣水泥

鋼渣水泥是指以鋼渣為主要成分，加入一定量的摻合料和石膏，再經(jīng)磨細(xì)形成的水硬性膠凝材料。通過(guò)在鋼渣中加入一定量的礦渣、粉煤灰、沸石等摻和料或者不超過(guò)總重量20%的硅酸鹽水泥熟料，可以有效提高水泥的強(qiáng)度。目前，我國(guó)的工廠普遍通過(guò)汽車運(yùn)輸，把含水鋼渣運(yùn)到水泥廠進(jìn)行烘干，當(dāng)然也有一些工廠直接在鋼渣產(chǎn)地通過(guò)高爐煤氣烘干再運(yùn)到水泥廠投入使用。

2.2 冶金塵泥

冶金塵泥主要包含高爐瓦斯灰塵、高爐瓦斯泥、煉鋼塵泥和除塵灰等。

2.2.1 高爐塵泥

高爐塵泥是指在冶金過(guò)程中，被除塵器捕集的一些伴隨著高爐煤氣運(yùn)動(dòng)的原料粉塵、燃料粉塵和高路內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所生成的系列金屬蒸汽。除塵器的捕集方式包括干式捕集和濕式捕集。干式捕集是通過(guò)干式除塵器捕集固體的粉狀物質(zhì)，我們稱其為高爐瓦斯灰；濕式捕集是煤氣洗滌塔和濕式除塵器捕集到泥漿狀態(tài)的塵泥，稱其為高爐瓦斯泥。高爐塵泥中含有豐富的鋅元素、鐵元素和碳元素。目前，我國(guó)的工廠一般會(huì)通過(guò)弱磁鐵選技術(shù)進(jìn)行分選，對(duì)塵泥中的鐵精礦進(jìn)行回收；通過(guò)浮選技術(shù)對(duì)塵泥中的碳精礦進(jìn)行回收；通過(guò)水里分離技術(shù)對(duì)塵泥中的鋅產(chǎn)品和富碳尾泥進(jìn)行回收。

2.2.2 煉鋼塵泥

煉鋼塵泥是指在冶金轉(zhuǎn)爐中加熱鐵水并冶煉的時(shí)候，高溫環(huán)境下，高爐里熔點(diǎn)低的金屬雜質(zhì)由于發(fā)生氣化、蒸發(fā)使沸騰的鐵水爆裂并濺起，而在空氣中形成大量細(xì)微的金屬液體，當(dāng)高溫的鐵水出爐時(shí)，爐內(nèi)的熱空氣迅速和爐外的冷空氣交鋒形成熱交換，空氣再迅速冷卻而形成的金屬粉塵。煉鋼塵泥的主要成分是金屬粉塵，其含有豐富的鈣、鐵等物質(zhì)，而且通常以氧化物的形式存在。我國(guó)工廠對(duì)煉鋼塵泥的主要治理方式包括∶把煉鋼塵泥和其他干粉以及燒結(jié)返礦等物質(zhì)按比例進(jìn)行配料和混合，再作為燒結(jié)原料解疑利用；由于煉鋼塵泥中含有豐富的鐵元素，會(huì)將其經(jīng)金屬化球團(tuán)后，重返回轉(zhuǎn)窖還原焙燒；又由于煉鋼塵泥中含有豐富的鈣元素，可以作為生石灰的替代品，而且在煉鋼過(guò)程中，更具成渣速度快、效果好的明顯優(yōu)勢(shì)。

在建設(shè)工程項(xiàng)目管理過(guò)程中，要將成本計(jì)劃、成本監(jiān)督、成本跟蹤、成本診斷等工作落實(shí)到位，形成成本控制的細(xì)節(jié)化管理[5]。成本計(jì)劃是對(duì)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等提出科學(xué)合理的方案，然后按照方案對(duì)施工工作各方面進(jìn)行管理。在各項(xiàng)工作進(jìn)行期間，要確保成本監(jiān)督工作落實(shí)到位。及時(shí)審核各項(xiàng)費(fèi)用支出是否合理，符合合同和施工的要求。確保各工程款是否到位，工程是否完成進(jìn)行具體的施工階段等等。成本跟蹤則是對(duì)具體的施工階段發(fā)生的不確定因素如項(xiàng)目變動(dòng)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和報(bào)告。最后，對(duì)整個(gè)工程的成本進(jìn)行診斷分析。確保工程成本是否符合預(yù)定計(jì)劃，如不符合分析其中的具體影響，方便做好下一階段的戰(zhàn)略部署。

2.3 粉煤灰

粉煤灰是指在煤燃燒后的煙霧中收集的細(xì)灰。由于粉煤灰具有較強(qiáng)的吸附活性和較高的吸水性能，多被作為混凝土的摻和料進(jìn)行資源化再利用。在混凝土中加入粉煤灰，可以有效節(jié)約細(xì)骨料和水泥、降低用水量并改善和易性，從而提高混凝土的抗?jié)B性能、減少其徐變并增加其修飾性。如今我國(guó)在建材行業(yè)和道路、市政施工中普遍應(yīng)用粉煤灰。

3 冶金固廢資源化的發(fā)展分析

3.1 冶金廢渣的處理技術(shù)

由于我國(guó)目前各個(gè)工廠的硬件設(shè)置參差不齊、技術(shù)水平也并非全面完善，因此，各個(gè)工廠在處理冶金廢渣的方式上還因具體的實(shí)際情況而有所不同。

3.2 冶金塵泥的處理技術(shù)

3.2.1 從冶金塵泥中回收碳元素、鐵元素

從冶金塵泥中回收碳元素、鐵元素的方法主要包括單一回收技術(shù)和聯(lián)合回收技術(shù)。

3.2.2 從冶金塵泥中回收鋅元素

從冶金塵泥中回收鋅元素的方法主要包括聯(lián)合法、物理法、濕化化學(xué)法和火法。

3.3 其他冶金固廢的處理技術(shù)

對(duì)于其他冶金固廢的處理，應(yīng)當(dāng)積極按照環(huán)境法的有關(guān)規(guī)定以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境管理部門的具體要求，全面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和改革，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并且實(shí)現(xiàn)資源化利用的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

冶金固廢資源化利用對(duì)今后生態(tài)環(huán)境保護(hù)和工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新而言，都具有十分重要的作用。通過(guò)對(duì)冶金固廢資源化利用的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行分析，希望可以有效實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工業(yè)資源配置，減少工業(yè)生產(chǎn)污染，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)的雙重目標(biāo)。

[1] 張宇，崔合洋，趙蕊.鋼鐵企業(yè)固體廢棄物的產(chǎn)生利用及管理模式[J].環(huán)境工程，2016，（S1）.

[2] 于先坤，楊洪，華紹廣.冶金固廢資源化利用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].金屬礦山，2015，（2）.

[3] 曹建尉，王志，任麗會(huì)，等.化工冶金固廢資源化中的“減法型”與“加法型”工藝[J].工程研究-跨學(xué)科視野中的工程，2015，（3）.

[4] 常立忠，施曉芳，王海川.基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的再生資源科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)模式探索[J].大學(xué)教育，2014，（1）.

[5] 王遠(yuǎn)遠(yuǎn)，梁海燕，陳巖.鋼鐵工業(yè)固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑探討[J].環(huán)境工程，2014，（S1）.

Analysis of the Status Quo and Development of Metallurgical Solid Waste Resource Utilization

Shi Hu-hu，Lu Yang，Yang Hua

Based on the metallurgical slag，metallurgical dust and fly ash three metallurgical solid waste utilization and its development are analyzed，they hope to help our country in improving the metallurgical solid waste treatment technology and ecological environment protection.

metallurgical solid waste；resource utilization；steel slag；fly ash

X756

A

1003-6490（2017）02-0166-02

2017-02-10

施虎虎（1993—），男，貴州貴陽(yáng)人，主要研究方向?yàn)橐苯鸸こ獭?/p>