我國冶金行業(yè)每年生產(chǎn)10多億噸各類工業(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，容易對周圍環(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，鋼鐵廢渣中所含的鐵也容易被收集出來。唐山冀東裝備工程股份有限公司(以下簡稱唐山冀東)采用鋼渣超細(xì)粉磨技術(shù)，建設(shè)一條年產(chǎn)30萬噸鋼渣微粉生產(chǎn)線，以1噸原料2%的含鐵量計算，一條線每年可以生產(chǎn)6000噸鐵粉，每噸鐵粉按2000元計算，每年可節(jié)約1200萬元。由此可見，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100萬噸水泥粉磨站計算，大概可以直接摻30萬噸左右礦渣、鋼渣粉，且不用煅燒，這樣可以減少3.6萬噸標(biāo)煤，進(jìn)而可以減少10萬噸二氧化碳的排放，環(huán)保意義重大。
立磨粉磨工藝更具優(yōu)勢
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，立磨粉磨工藝簡單，占地少，土建費用低，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)市場需求，唐山冀東在引進(jìn)國外先進(jìn)裝備制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過消化吸收再創(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上，隨著磨盤的轉(zhuǎn)動向外拋，再被下料溜管焊接的豎直刮料裝置刮動，就被拋到了磨盤襯板上的研磨區(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。主磨輥固定在主搖臂上，通過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直接金屬接觸。被研磨過的礦渣顆粒在離心力的作用下被拋出并流過擋料環(huán)，在此處被通過風(fēng)環(huán)上升的氣流所捕收。粉塵和氣體混合流過研磨室，這樣就被裝有耐磨襯板的立磨筒體包圍起來，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。通過環(huán)形風(fēng)環(huán)由立磨排出的異物，以及在發(fā)生動力障礙的情況下，通過環(huán)形風(fēng)環(huán)落入立磨錐體的研磨礦渣，通過安裝在磨盤下面的刮料板，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，對鋼渣處理做了進(jìn)一步研究，以及實踐上的推廣應(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)度等級混凝土;用鋼渣基膨脹劑配制出中低標(biāo)號大體積混凝土，其絕熱理想溫升控制在50℃以下，抗?jié)B等級到達(dá)P40以上，有效控制了由溫升所引起的混凝土開裂，并可抑制大體積混凝土中延遲性鈣礬石的生成;開發(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，能使混凝土產(chǎn)生微膨脹作用，膨脹率在90天開始穩(wěn)定，大小為1×10-4～3×10-4。