冶金与化工典型固体废物的处理与利用

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1、第九章冶金与化工典型固体废物的处理与利用第一节高炉渣利用工业固体废物生产建筑材料是解决建材资源短缺的一条有效途径，这对保护环境和加速经济建设具有十分重要的意义。利用工业固体废物生产建材的优点是：①原材料省，②耗能低。③综合利用产品的品种多，可满足多方面的需要。④综合利用的产品数量大，可满足市场的部分需要。⑤环境效益高，可最大限度地减少需处置的固体废物数量，在生产过程中，一般不产生二次污染。工业废渣作建筑材料是综合利用工业废渣数量最大、种类最多、历史较久的领域。其中，利用较多的有高炉渣、钢渣、粉煤灰、煤研石和其他废渣等。生

2、产品种包括水泥、骨料、砖、玻璃、铸石、石棉和陶瓷等。我国对冶金工业和煤炭工业所产生的固体废物研究较多，如高炉渣的应用已有几十年的历史，在生产建筑材料方面取得了一定的成就，积累了宝贵的经验。一、高炉渣的分类高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。在高炉冶炼生铁时，从高炉加入的原料，除了铁矿石和燃料(焦炭)外，还要加入助熔剂。当炉温达到1400-1600℃时，助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁和矿渣。高炉矿渣是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的，是一种易熔混合物。从化学成分来看，高炉矿渣是属于硅酸盐质材

3、料。每生产1t生铁，高炉矿渣的排放量随着矿石品位和冶炼方法不同而变化。例如采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1．0-1．2t高炉渣；用富铁矿炼铁时，每t生铁只产出0．25t高炉渣。由于近代选矿和炼铁技术的提高，每吨生铁产出的高炉矿渣量已经大大下降。由于炼铁原料品种和成分的变化以及操作工艺因素的影响，矿渣的组成和性质也不同。按照冶炼生铁的品种，高炉矿渣可分为铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣和特种生铁矿渣。按照高炉矿渣化学成分中的碱性氧化物的多少．高炉矿渣又可分为碱性矿渣、中性矿渣和酸性矿渣。二、高炉矿渣的化学成分高炉渣中主要的化学成

4、分是二氧化硅(Si02)、三氧化二铝(AIA)、氧化钙(CaO)、氧化镁（Mg0）、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)和硫(S)等。此外有些矿渣还含有微量的氧化钦(Ti02),氧化钒(V205),氧化钠(Na2O),氧化钡(BaO)、五氧化二磷(P205)、三氧化二铬(Cr203)等。在高炉渣中，氧化钙(CaO)、二氧化硅(Si02)、三氧化二铝(A1203)占90％（质量百分数）以上。高炉渣碱度：是指矿渣主要成分中的碱性氧化物和酸性氧化物的含量比。三、高炉渣的处理加工在利用高炉渣之前，需要进行加工处理。其用途不同，加工

5、处理的方法也不同。我国通常是把高炉渣加工成水淬渣、矿渣碎石、膨胀矿渣和膨胀矿渣珠等形式加以利用。1、高炉矿渣水淬处理工艺水淬法式我国高炉渣在利用之前加工处理的主要方法。主要采用的方法：池式水淬法，炉前水淬法。水渣：是高炉熔渣在大量冷却水的作用下形成的海绵状浮石类物质。2、矿渣碎石工艺矿渣碎石式高炉熔渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣石后，再经过挖掘、破碎、磁选和筛分而等到的一种碎石材料。主要采用的方法：热泼法，堤式法。重矿渣开裂原因：重矿渣中有多晶型硅酸二钙和硫化物，游离石灰，当其含量较高时，会导致

6、矿渣结构破坏。3、膨胀矿渣和膨胀矿渣珠生产工艺膨胀矿渣是适量冷却水急冷高炉熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣。主要采用的方法：喷射法，喷雾器堑沟法，滚筒法。膨胀渣珠的形成过程是热熔矿渣进入流槽后经喷水急冷，又经高速旋转的滚筒击碎、抛甩继续冷却，再这一过程中熔渣进行膨胀，并冷却成珠。四、高炉渣在建材方面的应用1．水淬渣的用途（1）生产矿渣水泥（2）生产矿渣砖（3）湿碾矿渣混凝土2．矿渣碎石的用途（1）矿渣碎石混凝土（2）矿渣碎石在地基工程中的应用（3）矿渣碎石在道路工程中的应用（4）矿渣碎石在铁路道渣上的应用3．膨胀矿渣及膨珠的

7、用途膨珠:高炉熔渣在半急冷作用并通过成珠设备击碎,抛甩到空气中,再受空气冷却形成的矿渣.膨胀矿渣主要是用作混凝土轻骨料,也可作防火隔热材料,用膨胀矿渣制成的轻质混凝土,不仅可以用于建筑物的围护结构,而且可以用于承重结构.膨珠可以用于轻混凝土制品及结构,如用于制作砌块,楼板,预制墙板及其它轻质混凝土制品.由于膨珠内孔隙封闭,吸水少,混凝土干燥时产生的收缩就很小,这是膨胀页岩或天然浮石等轻骨料所不及的.4．高炉渣的其他用途（1）矿渣棉。矿渣棉是利用工业废料矿渣(高炉矿渣或铜矿渣、铝矿渣等)为主要原料，经熔化、采用高速离心法或

8、喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维。（2）生产微晶玻璃第二节钢渣钢渣是炼钢过程中产生的固体废物。炼钢的基本原理和炼铁相反，是以氧化的方法除去生铁中过多的碳素和杂质，氧和杂质作用生成的氧化物就是钢渣。一、概述钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石等，以及