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钢铁工业废弃物资源化途径探析

:该文从矿业废石和尾矿的资源化、炉渣资源化以及钢渣资源化3个角度出发,对钢铁工业固体废弃物资源化途径展开了探讨,希望对我国相关领域的全面发展起到促进作用。该文介绍了采矿废石、选矿尾矿和冶金废渣资源化技术现状及发展方向,探讨了利用固体废物中非金属矿物作为环境材料,特殊含钍、稀土、钛高灶渣综合利用,以及钢铁渣用作水泥、混凝土洽性掺合料等方面存在的问题及解决途径,认为微细粒高效分选技术对提高工业固废物资源化技术水平十分重要。

关键词:钢铁工业;固体废弃物;资源化;途径

1矿业废石和尾矿的资源化

1.1回收有价金属

铅、银、铁、硫以及铜等金属广泛存在于尾矿中,在矿山固体废弃物资源化的过程中,工作人员必须做好提取这些金属的工作,这是因为这些金属价值较高。尽管较低的品味存在于有价金属中,在实际回收工作开展的过程中,需要耗费较高的成本,同时技术难度高,因此传统的选冶工艺中,其并没有较强的回收价值[1]。然而,数量大是尾矿的一大特点,因此其内部包含的金属数量规模也相对较大,此时工作人员应对先进的提取技术进行充分的应用,将规模处理应用于尾砂以及低品位矿石中,从而将处理的成本降到最低,并促进回收率的提升,在这一过程中产生的环保和经济效益是不容忽视的。通常情况下,应将高梯度磁选机应用于铁矿尾矿中,在对赤铁矿进行回收的过程中,可以通过浮选、重选、强磁选和弱磁选等途径,在对铁精矿进行回收的基础上,还能够对金、铜等成分进行有效的收集。在这种情况下,传统已经成为废弃物的尾矿回收价值有效提升,在对相关技术进行充分应用的过程中,资源利用率得以提升。

1.2生产环境材料

在对环境功能等材料进行应用的过程中,可以对部分尾矿进行应用,其中包括多种吸附剂、催化剂和吸收剂等,其对治理大气环境污染具有重要的作用。同时还包含一系列吸附剂、消毒杀菌材料和沉淀剂等,其在控制水污染中也能够发挥不容忽视的重要作用[2]。在将酸碱反应、离子交换、氧化还原以及结晶溶解等处理方式应用于矿物中以后,可以协助相关研究人员对矿物组成成分进行更加深入的把握,同时净化性能同矿物结构之间的联系也可以得到有效判断,有助于更加高效地拓展矿物环境功能材料使用范围,高效提升综合利用尾矿的水平。

1.3用作农肥

磷、钾等微量元素通常会在尾砂中大量存在,这些元素对于植物的生长具有重要意义,如果尾砂中的此类成分适宜,在对其进行有效加工的基础上,可以制作大量微量元素肥料以及土壤改良剂,对土壤结构进行改善,确保透水性在土壤中有效提升。铁尾矿在钢铁工业中是拥有一定磁铁矿的,在一系列磁化处理后,将氮磷钾掺入其中,可以构成磁化复合肥。同时,农业生产杀虫剂也可以应用尾矿矿砂来制作,在提升作物产量以及环境保护方面将发挥不容忽视的重要作用。

2炉渣资源化

2.1生产炉渣水泥

加工处理高炉渣,构成水渣,在综合应用石膏、石灰以及水泥熟料的基础上,可以促使水硬胶凝的性能得到充分的显示。水泥中一个重要的原材料就是水渣,此时的水泥种类为石灰矿渣水泥、矿渣硅酸盐水泥和石膏矿渣水泥等,通常,需要在水泥中掺入炉渣,对粉水泥进行构建,此时会在一定程度上影响水泥的强度。在大量的实践中可以看出,如果拥有微粉级别的矿渣粉细度水平,可以将渣粉与水泥进行融合,促使水泥性能得到改善,并保证水泥的强度。

2.2生产碎石加以利用

高炉矿渣碎石是在渣场或者渣坑中高炉渣淋水冷却或自然冷却构成的致密矿渣,在经过挖掘、破碎、磁选以及筛分等处理之后形成的石质碎石材料,在对碎石进行破碎处理之后存在缓慢的水硬性,能够将其当作混凝土骨料。经矿渣碎石研发的混凝土不但拥有一般混凝土的相应理化性能,同时也具备更好的隔热性、保温性以及耐久性[3]。在国内研究中矿渣碎石能够适当取代天然石料,且被应用在公路、地基工程、机场、混凝土骨料以及铁路道渣中,沥青路面利用矿渣碎石作为基料,不但防滑性能好且明亮,此外耐磨性能也比较良好。铁路道渣应用中能够将车行走时的噪音与振动进行吸收。

2.3生成膨胀矿渣和膨胀矿渣珠

近年来,膨胀矿渣珠及膨珠作为一种新型的生产方法在国外得到了广泛的应用。多孔、质轻以及表面光滑等为膨珠的主要特点,将少量的水应用于膨珠的生产过程中,此时硫化氢在释放时量是非常少的,环境污染问题得到了有效控制,在没有破碎膨珠的基础上,其可以充当重要的混凝土骨料[4]。由于孔隙在膨珠内呈现封闭的状态,其拥有较少的吸水量,干燥中的混凝土会形成较小的收缩,这一特点弥补了现有轻骨料中的不足,如天然浮石和膨胀页岩等。同时,这一材料也可以应用于公路路基的建设中,同粉煤灰陶粒和黏土陶粒相比,这一材料在施工的过程中工艺相对简单,同时成本较低。

3钢渣资源化

3.1钢渣用作烧结材料

将钢渣当作烧结材料实际上存在比较高综合价值的利用项目,目前已经拥有比较成熟的技术与经验,将钢渣变为钢渣粉,就能够直接当作烧结材料,可取代部分石灰石。依据钢渣中TFe、MnO、CaO等成分来促使将将其用作取代部分石灰石的烧结材料,进而提升烧结矿强度,在实际烧结矿过程中配置适量的钢渣之后可以提升烧结矿的整体质量,改善烧结矿产量,进而可以显著降低烧结矿成本以及燃料消耗。将烧结矿放置如高炉钢渣中,因可以提升烧结矿强度,改善粒度成分,进而来降低铁品位,略微提升炼铁渣量,顺行操作高炉可提升产量,此外降低焦比对于提升质量也具备显著意义[5]。目前国内宝钢、首钢等部分钢铁企业都开始降低钢渣当作直接烧结材料。

3.2钢渣中回收钢铁

钢渣中大部分都存在7%~9%的钢渣大块以及废钢粒,经磁选、破碎以及筛分等处理之后能够对其中铝90及以上废钢进行回收。经研究显示,钢渣破碎存在越细粒度,就能够回收越多金属铁,例如钢渣破碎成为100~300mm的时候存在大约6.4%钢铁回收率,破碎成为80~100mm的时候大约存在7.6%的钢铁回收率,破碎成25~75mm的时候存在大约15%的钢铁回收率[6]。目前国内不少厂家已经逐渐形成完善的钢渣回收钢铁生产线,利用磁选、破碎以及筛分等技术来对渣钢进行回收,不仅可以提升%钢铁冶金企业的总效率,也可以为以后综合利用钢渣奠定基础,进而可以从回收钢渣、废钢中获得巨大利润。

4结语

综上所述,近年来,我国在积极进行现代化经济建设的过程中,钢铁工业发展速度加快,其对我国国民经济的整体发展发挥了重要的促进作用,但是在钢铁工业发展中,产生了大量的固体废弃物,其不仅会造成严重的资源浪费,同时还将给生态环境带来极大的威胁。在这种情况下,新时期我国相关部门必须加大钢铁工业固体废弃物资源化途径研究力度,在提升资源利用率的同时,促使钢铁工业的发展能够实现绿色环保的目标。

参考文献

[1]张宝华,李鑫国,李北春,等.钢渣沥青混合料在雁栖湖联络通道路面工程中的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2015(24).

[2]白皓,马扬,王刚,等.钢铁企业基于能耗指标分解模型的情景分析[J].北京科技大学学报,2016,32(11):1513-1520.

[3]王玲,聂轶苗,戴奇卉,等.利用悬振锥面选矿机对瓦斯泥中铁进行高效回收的试验研究[J].中国矿业,2016,25(3):132-135.

[4]王玲,聂轶苗,张晋霞,等.唐山某钢铁厂高炉瓦斯泥中碳、铁综合回收工艺对比试验研究[J].中国矿业,2016,25(2):116-119,124.

[5]刘燕霞,黄伟青,李秀娟,等.含锌钢铁冶金固体废弃物提取金属元素的试验研究[J].环境工程,2015,33(8):101-104.

[6]冯聚和,王占国,朱新华,等.我国钢铁工业环境污染状况分析与应对措施[J].河北理工大学学报:自然科学版,2015,30(1):137-140.

作者:孙书晶 单位:辽宁省固体废物管理中心

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