我國(guó)冶金行業(yè)每年生產(chǎn)10多億噸各類(lèi)工業(yè)高溫廢渣，且存積量巨大。而廢渣中大多是煉鋼廠產(chǎn)生的礦渣和鋼渣，目前處理礦渣、鋼渣固體廢棄物的存放方式大多數(shù)采用自然堆放。在堆放過(guò)程中礦渣、鋼渣易被風(fēng)化成粉塵，遇水呈堿性，而且鋼渣中含有釩、鈦，容易對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染。
鋼渣再利用既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)
利用礦渣、鋼渣，是指將其進(jìn)行深加工，成為有活性的混凝土組分。大量研究證明，將礦渣、鋼渣磨細(xì)成比表面積為400m2/kg～550m2/kg的微粉，可用作水泥混合材料生產(chǎn)鋼渣水泥，可與礦粉復(fù)摻后用作混凝土摻和料，甚至可以等量取代部分水泥，降低水泥成本，大大提高礦渣、鋼渣產(chǎn)品的附加值。另外，礦渣、鋼渣粉料越細(xì)，其游離CaO越容易在水化過(guò)程中釋放Ca(OH)2，改善其安定性，并提高混凝土體系的液相堿度，可以充當(dāng)?shù)V渣微粉堿性激發(fā)劑，使混凝土后期強(qiáng)度明顯提高。同時(shí)，鋼鐵廢渣中所含的鐵也容易被收集出來(lái)。唐山冀東裝備工程股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)唐山冀東)采用鋼渣超細(xì)粉磨技術(shù)，建設(shè)一條年產(chǎn)30萬(wàn)噸鋼渣微粉生產(chǎn)線，以1噸原料2%的含鐵量計(jì)算，一條線每年可以生產(chǎn)6000噸鐵粉，每噸鐵粉按2000元計(jì)算，每年可節(jié)約1200萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，鋼渣超細(xì)粉磨技術(shù)的發(fā)展能有效促進(jìn)鋼渣的綜合利用。
目前按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水泥中礦渣、鋼渣摻量在20%~50%之間。以100萬(wàn)噸水泥粉磨站計(jì)算，大概可以直接摻30萬(wàn)噸左右礦渣、鋼渣粉，且不用煅燒，這樣可以減少3.6萬(wàn)噸標(biāo)煤，進(jìn)而可以減少10萬(wàn)噸二氧化碳的排放，環(huán)保意義重大。
立磨粉磨工藝更具優(yōu)勢(shì)
礦渣、鋼渣粉磨技術(shù)工藝，主要有輥壓機(jī)+球磨機(jī)聯(lián)合粉磨、預(yù)粉磨立磨+球磨機(jī)粉磨、立磨粉磨。其中，立磨粉磨工藝簡(jiǎn)單，占地少，土建費(fèi)用低，粉磨效率高，能耗低，是理想的礦渣、鋼渣處理工藝。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，唐山冀東在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)裝備制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)消化吸收再創(chuàng)新，自主研發(fā)制造了3.5米、4.6米、5.6米系列礦渣和鋼渣立磨裝備。
礦渣、鋼渣立磨的工作原理如下：礦渣立磨采用中心入料和側(cè)入料兩種形式，物料從立磨上部鎖風(fēng)閥落入，沿著入料溜管直接落到磨盤(pán)上，隨著磨盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)向外拋，再被下料溜管焊接的豎直刮料裝置刮動(dòng)，就被拋到了磨盤(pán)襯板上的研磨區(qū)，磨輥的研磨面就在此研磨區(qū)的正上方。磨盤(pán)上被磨輥粉磨的物料，由一小部分高水分的新物料和大部分粉磨過(guò)的具有較低水分的非成品組成。這部分非成品是因顆粒較大經(jīng)選粉機(jī)分離后返回的粗料，也就是循環(huán)料。輔磨輥將礦渣排氣壓實(shí)。主磨輥固定在主搖臂上，通過(guò)加壓研磨配置好的料層。作用力是由磨輥本身的自重及液壓系統(tǒng)加壓產(chǎn)生的。磨輥通過(guò)與研磨料床摩擦而旋轉(zhuǎn)。在搖臂上安裝的傳感器和緩沖限位裝置可以防止磨輥與磨盤(pán)直接金屬接觸。被研磨過(guò)的礦渣顆粒在離心力的作用下被拋出并流過(guò)擋料環(huán)，在此處被通過(guò)風(fēng)環(huán)上升的氣流所捕收。粉塵和氣體混合流過(guò)研磨室，這樣就被裝有耐磨襯板的立磨筒體包圍起來(lái)，進(jìn)入焊接于立磨筒體上的選粉機(jī)，選粉機(jī)將成品選出。通過(guò)環(huán)形風(fēng)環(huán)由立磨排出的異物，以及在發(fā)生動(dòng)力障礙的情況下，通過(guò)環(huán)形風(fēng)環(huán)落入立磨錐體的研磨礦渣，通過(guò)安裝在磨盤(pán)下面的刮料板，刮到排泄口處，這兩種礦渣由此處經(jīng)氣箱排出后，進(jìn)入再循環(huán)入料溜管，再次研磨、選粉，直到成為合格的成品。
粉磨后的鋼渣粉性能優(yōu)良
礦渣立磨粉磨在國(guó)內(nèi)已趨于完善，唐山冀東在礦渣立磨的基礎(chǔ)上，結(jié)合冀東發(fā)展集團(tuán)水泥行業(yè)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)鋼渣處理做了進(jìn)一步研究，以及實(shí)踐上的推廣應(yīng)用，粉磨后的鋼渣達(dá)到如下質(zhì)量指標(biāo)：比表面積為500±50m2/kg;活性指數(shù)：7天活性指數(shù)大于75%，28天活性指數(shù)大于80%;密度為3150±150kg/m3;游離CaO含量≤5.0%;金屬鐵含量≤1.0%;MgO含量為13%;含水率≤2.0%;堿度系數(shù)≥2.0;流動(dòng)度比≥98%。
在水泥生產(chǎn)中，具體鋼渣應(yīng)用如下：用30%~40%的水泥熟料摻加大量的鋼渣和礦渣微粉可以制備出PC32.5級(jí)綠色復(fù)合水泥;利用鋼渣礦粉取代20%～50%的普通硅酸鹽水泥，能夠配制出性能優(yōu)良的C20～C60不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土;用鋼渣基膨脹劑配制出中低標(biāo)號(hào)大體積混凝土，其絕熱理想溫升控制在50℃以下，抗?jié)B等級(jí)到達(dá)P40以上，有效控制了由溫升所引起的混凝土開(kāi)裂，并可抑制大體積混凝土中延遲性鈣礬石的生成;開(kāi)發(fā)研制出高活性具有補(bǔ)償收縮功能的礦物摻合料，其28天活性指數(shù)大于90%，當(dāng)摻量達(dá)到20%以上時(shí)，能使混凝土產(chǎn)生微膨脹作用，膨脹率在90天開(kāi)始穩(wěn)定，大小為1×10-4～3×10-4。