日本钢铁渣的处理工艺及新技术开发

热处理生态圈

钢铁渣的处理工艺

1）高炉炉渣的冷却及处理方法

大约80%的高炉炉渣采用的是向1500℃左右的熔渣喷洒高压水急冷处理的方式，使其变成玻璃质砂状，再利用脱水槽从与水混合的砂浆化炉渣中分离出水碎渣（炉渣制品）。其余20%的高炉炉渣采用的是将熔渣放到干燥池或土场，使其自然冷却或采取自然冷却与洒水冷却相结合的冷却方式，使其固化成岩石状，再将其破碎、筛分进行分级处理。另外，为防止黄水溶出，还需进行熟化处理工艺制成产品。

2）钢渣的冷却及处理方法

炼钢钢渣采用以下工艺冷却处理：

◆将高温熔渣冷却处理（在冷却场自然冷却或采取自然冷却与洒水冷却相结合的冷却方式）；

◆以回收钢渣中的金属铁为目的，采用破碎磁选工艺进行处理；

◆以生产钢渣制品调整粒度为目的，进行破碎筛分分级处理；

◆以稳定提高钢渣制品质量为目的，进行熟化处理。

钢渣利用的新技术开发

1）高炉炉渣黄色水溶出

由于炼铁时使用焦炭等原料作为还原剂，故高炉炉渣中含有以硫化钙（CaS）形态存在的1%左右的硫磺。因此，高炉缓冷炉渣一接触到水，CaS即分解发生连续反应，生成多硫化离子（S_x^2-），溶出的水即变成黄色且带有温泉臭味（硫化物的味道）。为防止这种现象的出现，需采取一系列被称之为“熟化”的稳定化处理措施。即破碎后让硫磺与空气中的氧发生反应，使硫代硫酸根离子（S₂O₃^2-）及硫酸根离子（SO₄^2-）发生氧化，或用碳酸气体进行中和等，即可令水的颜色及臭味消失。熟化一般采用在破碎筛分成产品后直接堆放在料场的方法。另外，在产品出厂时还需进行呈色反应试验，用以确认硫磺的稳定化处理结束与否。

2）炼钢钢渣的膨胀性

钢渣是因在炼钢过程中使用石灰等造渣剂，石灰的熔点极高（为2572℃），而转炉及电炉的精炼处理温度仅为1300-1700℃左右，石灰虽然可以促进和其他成分形成的化合物的熔解（钢渣的成分可设计），但在部分未溶解的炉渣中，有时仍残留有CaO及熔融炉渣冷却时析出的游离氧化钙（f-CaO）。f-CaO与水接触发生水化反应，体积会膨胀为原来的两倍。如果将这种含有f-CaO的钢渣作为路基材料使用，一旦发生水化反应就会使铺好的路面产生隆起或龟裂等现象，影响路面质量。

刚产生的钢渣因含有百分之几的f-CaO，故发货前需事先进行水化反应处理（即熟化）。熟化的方法有在堆料场让钢渣通过自然雨水使之产生水化反应的大气熟化法、促进熟化法。促进熟化法又分为使用高温蒸汽的蒸汽熟化法、对钢渣进行浸泡处理的温水熟化法、在密闭容器内使用高温蒸汽（0.6-1MPa）强制使之发生水化反应的加压熟化法等，这些方法均已实现了实用化。目前，在日本将钢渣作为路基材料使用时，发货前一般均采用蒸汽熟化法处理。新日铁住金公司的钢渣质量管理方法是根据JIS A 5015的规定制定，管理标准确认钢渣满足水温80℃、浸水膨胀率≤1.5%的条件即可发货。来源：世界金属导报

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