冶金企業(yè)廢渣資源利用處理工藝研究

李志偉

（中冶東方工程技術(shù)有限公司，山東 青島 266555）

金屬礦產(chǎn)資源對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，如果不加以綜合利用，則會(huì)占用大量的土地，并造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，導(dǎo)致資源被嚴(yán)重浪費(fèi)。

通過(guò)這幾十年以來(lái)的考察，可以發(fā)現(xiàn)金屬?gòu)U渣和與水泥的礦物質(zhì)成分是比較像的，因此完全可以作為二次資源進(jìn)行再利用。因此需要相關(guān)工作人員能夠持續(xù)不斷地了解廢棄金屬的實(shí)際應(yīng)用狀況，對(duì)其資源化的處理以及綜合利用投入更多的關(guān)注。

1 金屬?gòu)U渣資源化處理以及綜合利用現(xiàn)狀

1.1 金屬?gòu)U渣壓縮塊

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，金屬壓縮塊模具有一定的水硬膠凝性，金屬?gòu)U渣在通過(guò)相應(yīng)的處理和陳化之后，可以作為骨料來(lái)完成資源再利用的要求，這種通過(guò)初步處理的金屬?gòu)U渣可以生產(chǎn)金屬?gòu)U渣壓縮塊，可以利用這些金屬?gòu)U渣形成壓縮塊進(jìn)行道路鋪設(shè)，也可以當(dāng)中路緣石、護(hù)坡石以及砌塊等相關(guān)產(chǎn)品。金屬?gòu)U渣通過(guò)磨細(xì)，加入一定的添加劑之后，可以讓自身的不安定性得以降低。同時(shí)還能夠讓膠凝的活性得以提升，適合被當(dāng)做一種比較高效使用的建筑材料。國(guó)內(nèi)有很多金屬生產(chǎn)企業(yè)都可以進(jìn)行相關(guān)生產(chǎn)，比如冶金企業(yè)每年可以消耗10萬(wàn)噸左右金屬?gòu)U渣，用在生產(chǎn)路面磚以及砌塊等相關(guān)的建材材料上。而相關(guān)公司所建成使用的鋼制二級(jí)礦磚，可以生產(chǎn)免蒸、免燒的多孔或空心磚，且已達(dá)到2000多萬(wàn)塊的生產(chǎn)線[1]。

1.2 金屬?gòu)U渣微粉作摻合料

金屬?gòu)U渣壓縮塊模具內(nèi)有其膠凝活性，它將金屬?gòu)U渣磨成微粉能夠有效代替一部分水泥，是一種相對(duì)更加優(yōu)質(zhì)的摻合料。因?yàn)槲⒅樾?yīng)在加入廢渣之后，可以少量的摻入一些水，使混凝土擁有流動(dòng)性，以及能夠改善對(duì)混凝土的不良性質(zhì)，并給予一定的提升。隨著冶金企業(yè)排出的金屬?gòu)U渣摻合量不斷的增加，這樣的效應(yīng)也變得更加明顯，而且因?yàn)閺U渣的硬度相對(duì)較大，且非常耐磨，因而在摻入廢渣之后，也會(huì)造成混凝土的耐磨以及抗壓能力有所提升。廢渣也可能會(huì)產(chǎn)生火山灰效應(yīng)并且，在加入混凝土之后，可以吸收水泥水化所產(chǎn)生的氫氧化鈣，以及可能會(huì)造成二次損害，填充空隙來(lái)盡量減緩水泥水化熱，讓混凝土強(qiáng)度得以提升。對(duì)于底坑大面積混凝土存在溫差應(yīng)力所引起的開(kāi)裂也是非常有利的。因?yàn)榻饘購(gòu)U渣制中會(huì)含有很多金屬游離子元素，能夠使得混凝土的整體體積出現(xiàn)膨脹，從而導(dǎo)致開(kāi)裂。將金屬?gòu)U渣磨細(xì)成為比表面積一定標(biāo)準(zhǔn)下的微粉，將其在水中進(jìn)行水化，可以有效地改善金屬?gòu)U渣水泥安定性的問(wèn)題，可以使用廢渣來(lái)等量代替水泥，由于微珠效應(yīng)可以有效改善混凝土的實(shí)際工作性。如果將廢渣、粉煤灰以及礦粉進(jìn)行復(fù)稱，可以有效地產(chǎn)生抄底，加速效應(yīng)相互之間激發(fā)，從而促使火山灰效應(yīng)得以激發(fā)出來(lái)[2]。

1.3 利用廢渣水泥

鋼渣中含有硅酸二鈣以及硅酸三鈣，能夠有效讓廢渣的潛在膠凝活性有所提升。目前主要就是使用提高細(xì)度，增加廢渣比表面積等方式來(lái)生產(chǎn)金屬?gòu)U渣水泥。而金屬?gòu)U渣是水泥當(dāng)中非常重要的組成成分，可以通過(guò)計(jì)入摻合料與石膏在進(jìn)行細(xì)致研磨后，制成水硬性膠凝材料。其中礦渣廢石以及粉煤灰可以當(dāng)做摻合料，同時(shí)為能夠有效提升強(qiáng)度，也可以摻入一定的硅酸鹽水泥，使用廢渣水泥所制作的混凝土，在后期強(qiáng)度上會(huì)比較高，也較耐磨，且抗腐蝕性很高，同時(shí)也具有抗凍作用。并且在大氣比較穩(wěn)定的情況下，水化熱比較低，適合用于大壩水泥方面[3]。

1.4 金屬?gòu)U渣在建筑方面的使用

金屬?gòu)U渣當(dāng)中雖然也擁有各種活性體以及膠凝活性物質(zhì)，但與水泥活性相比起來(lái)還是比較低的，在建材當(dāng)中可以使用鋼渣的方法，一般有物理激發(fā)、化學(xué)性激發(fā)，以及熱力學(xué)激發(fā)。

在建筑領(lǐng)域當(dāng)中，金屬?gòu)U渣的使用主要是生產(chǎn)廢渣水泥與金屬?gòu)U渣微粉，以及金屬?gòu)U渣壓縮塊，且金屬?gòu)U渣也可以當(dāng)做筑路材料以及回填材料[4]。

1.5 金屬?gòu)U渣筑路材料

使用熱潑工藝所處理的金屬?gòu)U渣在陳化三年之后，可以當(dāng)做多孔結(jié)構(gòu)的骨料來(lái)制作石膠泥瀝青混凝土，七天的膨脹力大概比1%更低一些，可以更加有效地盡量避免出現(xiàn)高溫變形的情況，或者低溫開(kāi)裂的問(wèn)題，是一種非常好用的筑路材料。

按照比較科學(xué)性的考察結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)有很多國(guó)家基本上，50%左右的金屬?gòu)U渣都使用在道路工程的建設(shè)方面。有些發(fā)達(dá)國(guó)家的幾條主要鐵路都使用金屬?gòu)U渣來(lái)當(dāng)作道路鋪設(shè)，還有一些發(fā)達(dá)國(guó)家把高爐渣當(dāng)做鋪路材料，這樣建設(shè)出來(lái)的道路承載力會(huì)比較大，而且更加堅(jiān)固，具有耐冰凍的特點(diǎn)，同時(shí)其體積的穩(wěn)定性也相對(duì)較高，耐磨性比較優(yōu)質(zhì)。比較耐得住浪花拍打或潮流沖擊等，相關(guān)工程性能會(huì)比較明顯。特別是使用混合爐渣來(lái)進(jìn)行鋪路，其承載力比一般的材料鋪路要更高，瀝青層的厚度也可以適當(dāng)予以減少，能夠有效地降低造價(jià)。

1.6 金屬?gòu)U渣回填材料以及軟土基填料

金屬?gòu)U渣能夠被有效地當(dāng)做回填材料或者軟土地基的填料。通過(guò)一段時(shí)間的處理之后，金屬?gòu)U渣在適當(dāng)級(jí)配之后，能夠被當(dāng)做回填材料，成倍的讓承載能力獲得有效提升。并且有些發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)金屬?gòu)U渣來(lái)進(jìn)行填海，可以作為人造陸地，還可以使用金屬?gòu)U渣，利用錘擊的方法把水泥、粉煤灰以及金屬?gòu)U渣通過(guò)加水相互拌合成為混合料。通過(guò)金屬套管夯實(shí)，入土成為柱子，對(duì)軟土地基進(jìn)行較緊密的處理，其效果也是比較明顯的，還需要提高復(fù)合地基的承載力，讓地基土壓縮模量的增加可以對(duì)載荷作用下的變形有所降低，從而達(dá)到成本的有效降低。

2 金屬?gòu)U渣資源化處理和綜合利用發(fā)展

目前我國(guó)各冶金企業(yè)，還有好多企業(yè)沒(méi)有完成，堆存顯現(xiàn)也比較普遍，工業(yè)固體廢棄物中含金屬資源進(jìn)行全量的處理以及回收利用。其中利用的途徑主要是先通過(guò)固廢資源進(jìn)行回收之后，再進(jìn)行燒結(jié)，然后通過(guò)高爐冶金之后，這是一種大循環(huán)的使用模式。但是其層次仍然比較低，且效率不高。

首先要能夠提升金屬?gòu)U渣溶劑渣配料對(duì)于燒結(jié)礦品位及質(zhì)量的研究。其次要盡量開(kāi)發(fā)金屬?gòu)U渣在水泥生產(chǎn)當(dāng)中的使用，要提升金屬?gòu)U渣用在水泥廠生產(chǎn)試驗(yàn)等各方面的探索，以及生產(chǎn)性驗(yàn)證方面的使用。需要有效地探索金屬?gòu)U渣水泥在生產(chǎn)過(guò)程中的最佳工藝的控制參數(shù)，同時(shí)也要讓金屬?gòu)U渣的摻入量有所提升。再次就是要開(kāi)發(fā)金屬渣粉的生產(chǎn)使用，水泥與混凝土當(dāng)中的金屬渣粉，是目前我國(guó)對(duì)鋼渣進(jìn)行高價(jià)值資源回收利用的一個(gè)最為有效方式。細(xì)度在表面積控制下，能夠在一定水平內(nèi)的金屬渣能夠有效的進(jìn)行等量取代10%到30%左右的水泥，而這方面的金屬?gòu)U渣可以直接使用在混凝土的建筑工程當(dāng)中，有效地讓混凝土的后期強(qiáng)度有所提升，也可以讓混凝土的耐磨性有所提高，使混凝土能夠擁有抗凍的特點(diǎn)，同時(shí)也需要具備抗腐蝕性。這種材料的使用要比水泥成本的使用要更低一些，因此可以讓企業(yè)的工程造價(jià)得以降低，進(jìn)而讓企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益獲得全面提升，是一種性能更高，同時(shí)耐久性更加明顯的混凝土原料。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，這些年來(lái)，我國(guó)一直都在鼓勵(lì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也在不斷號(hào)召節(jié)能降耗的，冶金金屬?gòu)U渣資源化處理以及綜合使用，都是目前更具代表性的一種資源循環(huán)利用方式，也是我國(guó)節(jié)能環(huán)保的一個(gè)根本性措施，是冶金企業(yè)想要能夠獲得健康可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)非常重要保障，因而提升研究力度，并且不斷靠推廣金屬?gòu)U渣資源化處理，以及綜合使用技術(shù)，能夠有效地讓我國(guó)的冶金企業(yè)獲得更加健康的發(fā)展。同時(shí)給我國(guó)冶金企業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也能夠做出更加全面的貢獻(xiàn)。在金屬?gòu)U渣目前利用的基礎(chǔ)之上，開(kāi)發(fā)金屬?gòu)U渣的其他使用途徑是非常重要的。

目前把金屬?gòu)U渣以及礦粉等相關(guān)材料進(jìn)行復(fù)摻，相互讓活性得以激發(fā)，這種使用方式已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注。并且在國(guó)外目前有很多相關(guān)單位，也已經(jīng)將金屬?gòu)U渣與礦物粉當(dāng)做粗骨料來(lái)進(jìn)行使用，盡量開(kāi)發(fā)更多的金屬?gòu)U渣價(jià)值，這樣不但可以達(dá)到金屬?gòu)U渣的平衡，同時(shí)還能夠讓廢渣發(fā)揮出更多作用，使其在社會(huì)上發(fā)揮出更多貢獻(xiàn)。只有不斷地研究才能夠投入更多的資源，使金屬?gòu)U渣的資源化利用可以獲得全面發(fā)展。