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钢铁工程固废资源化利用技术研究

钢铁工程生产全流程会产生大量固体废弃物,主要包含高炉渣、转炉钢渣、钢包精炼渣、除尘灰、氧化铁皮等,固废产量大、种类繁杂。据行业统计,每生产1吨成品钢材,平均产生0.3~0.5吨固体废弃物。以往多数钢企采用填埋、露天堆放的方式处理固废,不仅占用大量土地资源,还易引发土壤污染、粉尘污染等环境问题,同时造成优质冶金资源浪费。推进钢铁固废资源化利用,实现变废为宝,是钢铁工程绿色化发展的重要组成部分。

高炉渣是钢铁生产产量最高的固废类型,富含氧化钙、二氧化硅、氧化镁等活性组分,资源化利用技术最为成熟。现阶段高炉渣主流利用方式分为两大类,一是制备建材产品,水淬高炉渣经研磨处理后,可作为混凝土掺合料、硅酸盐水泥辅料,替代部分熟料,提升混凝土耐久性与抗腐蚀性,同时降低建材生产成本;二是回收有价金属,针对含钛、镁等高附加值高炉渣,采用浮选、高温还原技术,提取钛精矿、镁元素,剩余废渣再用于建材生产,实现梯级利用。

转炉钢渣硬度高、碱性强,含有未反应的石灰、金属铁及多种金属氧化物,利用潜力巨大。传统钢渣利用率偏低,主要瓶颈在于钢渣稳定性差,易出现体积膨胀开裂问题。现如今行业普遍采用陈化预处理技术,通过自然堆放消解钢渣内部游离氧化钙,提升稳定性。预处理后的钢渣可替代碎石用于路基填料、透水混凝土骨料;也可返回烧结工序,作为造渣辅料循环冶炼,降低石灰石原料消耗。此外,钢渣还可制备钢渣微粉,用于高性能建筑材料,市场应用前景广阔。

钢包精炼渣与除尘灰、氧化铁皮的精细化利用,是当下固废研究热点。钢包精炼渣富含高活性氧化钙,可替代硅酸盐水泥原料,制作胶砂试块,试验证明,精炼渣替代20%以内水泥时,胶砂试块抗压强度可满足工程使用标准。除尘灰、氧化铁皮含有大量铁元素,经过压块、烧结处理后,可直接返回高炉、转炉重新参与冶炼,回收铁资源,大幅减少铁矿石采购量。相较于全新原料,固废再生原料冶炼能耗更低,经济效益显著。

目前我国钢铁固废综合利用率已突破85%,但仍存在短板:低附加值建材化利用占比过高,高附加值金属回收技术普及率低;部分小众固废处理技术不完善;中小型钢企固废分类收集体系缺失,混合堆放降低再生利用价值。针对以上问题,行业需完善固废分类收集制度,推动固废精细化分级处理;加大高附加值资源化技术研发,拓展固废在高端建材、新材料领域的应用场景;出台补贴政策,鼓励中小企业布局固废深加工产线。

固废资源化利用是钢铁企业降本增效、绿色转型的双赢举措。未来钢铁工程需构建全品类固废梯级利用体系,打通生产、回收、深加工、再利用全产业链,最大化挖掘固废资源价值,助力钢铁行业实现超低排放与资源循环化发展。