鋼渣的生產率約為粗鋼產量的10%-15%,產量十分巨大。zui初鋼渣被當做廢棄物直接拋棄,大量的鋼渣堆積成山,不僅占用了大片的工業和農業用地,而且對 環境造成了很大的污染。這樣嚴峻的形勢使各國對鋼渣環保處置及資源化利用重視。工業發達國家根據鋼渣的用途,煉鋼工藝特點以及有利于提高煉鋼生產能力 來選擇鋼渣的處理工藝,從而保障了鋼渣綜合利用率的不斷提高。目前世界主要發達國家的鋼渣利用率己經基本達到。我國在早些時候對于鋼渣的綜合利用 重視不夠,鋼渣的大量堆積已經造成了較嚴重的環境問題。例如上世紀60年代以前,首鋼的鋼渣全部堆積于北京盧溝橋西側,造成對環境的嚴重污染。這也是首鋼 被迫搬遷的主要原因之一。目前我國積存的鋼渣已達到3億多噸。隨著我國鋼鐵工業的強勁增長,2013年我國粗鋼產量預計超過7億噸,因此我國的排渣量預計 將達到7000萬噸。我國各大鋼鐵冶煉廠對巨大的鋼渣規積量的處理方法也乏善可陳。僅以武鋼為例,2011年其鋼渣產量便達到了 570萬噸,在武鋼廠區的堆積面積已達到2000畝以上。表1-1顯示了 20]2年全國各省、直轄市產生的鋼渣的分布狀況(不*統計)。
 

表1-1 2012年各省份、直轄市的鋼渣產量

        其中河北省的年產鋼渣量zui多,達到3163萬噸;其次是山東省和遼寧省,分別為1464萬噸及1134萬噸。這些鋼渣若得不到綜合治理,勢必會占用越來越多的土地,對生態環境造成很大的壓力,也會阻礙我國鋼鐵工業的可持續發展。
 
        隨著國家可持續發展戰略的實行以及我國鋼鐵企業的產業化生產,如何對鋼渣廢料進行資源化和高價值綜合利用,成為國內外的一個持續的研究熱點。近些年來,隨 著環保意識的加強和冶煉工藝的不斷提高,我國對鋼渣的綜合利用效率和質量也在逐年提高,利用方式也逐漸從簡單填埋向資源化利用轉變。在2004至2008 年之間我國主要鋼鐵廠的鋼渣利用率飆升。鋼渣主要被用作工程回填材料。雖然回填工程對鋼渣的消納能力很大,但其技術含量偏低,沒有有效開發出鋼渣的附加 值。而且經過直接填埋的鋼渣對環境也有潛在的污染風險,其滲漏的金屬離子可能會污染土壤及地下水。目前國內有多家新聞指出,鋼渣堆場還建住宅房時土壤須做 必要的修復,否則會對人體健康造成威脅。
 
        從發達國家對鋼渣的利用經驗來看,道路工程,包括水泥及瀝青混凝土,是鋼渣資源化利用的主要途徑。例如在德國、日本及英國,90%的鋼渣應用于瀝青及水泥 混凝土。這項技術早在上世紀30年代初便開始研究。學者普遍認為鋼渣的力學性能較乳制的碎石好,不僅耐磨、顎粒級配形狀好,而且與瀝青有良好的粘附性。鋼 渣的利用也很好的解決了集料的不足。經過幾十年破壞性的開采,我國多數地區的石灰石已成為稀缺資源。我國石灰巖的總體儲量約為750億噸,按目前的消 耗速度僅僅能夠維持我國基礎建設需求至多15年。石灰石將是比煤炭更為寶貴的資源。各省市的建設單位在道路修筑時對石灰石等石料的采購范圍常常超出本 省區域,石料已經達到被*的程度。以武漢地區為例,道路工程建設對石灰石的需求依然旺盛,每年武漢市城建需要消耗大約180萬噸石灰石,而其中僅僅 26萬噸來自于武漢江夏地區。絕大部分的石灰石需要向外采購,且采購難度越來越大,采購范圍己經超出湖北省,采購價格也日益高漲。“十二五規劃”中我國高 速公路總里程將達到10萬公里,目前尚余約1萬公里等待建設。僅高速公路建設需求集料約1億噸。今后天然石料的供給缺口將越來越大。而鋼渣作為集 料應用于瀝青路面是針對天然石料匱乏的的解決方式之一。
 
        鋼渣比花崗巖還硬，國內對鋼渣的處理一直是個難題，我國鋼鐵企業過去一般采用擇地填埋和堆放，因此形成有鋼鐵生產的地方，常常會有像山一樣的鋼渣堆放場，不僅污染環境，而且影響城市形象。 
 
        鋼渣集料的生產
        未經過深加工處理工藝(例如渣山冷卻法)的粗鋼渣,經自然裂解后粒徑仍會達到約30cm以上。需要經過破碎、篩選等工藝進而加工成鋼渣集料。以武漢地區zui 大的鋼渣集料生產地-武鋼金屬資源有限公司為例,其一般的生產流程如圖1所示。早期鋼渣集料的生產流程與生產天然碎石的工藝基本一致。鋼渣塊放入顎式破碎 機中破碎,得到的粗細各異的鋼渣小塊隨不同尺寸的振動篩振動,篩下部分分別被皮帶運送至不同的料倉儲存。振動篩的放置是控制鋼渣集料規格的關鍵。振動篩按 照篩孔的大小由上至下依次放置,鋼渣從初級篩孔通過后落入下級篩孔,其工作原理與瀝青混凝土拌合樓的振動篩類似。
 

圖1鋼渣集料破碎生產流程

 
        為了得到合適規格的鋼渣集料,鋼渣集料生產時的振動篩網尺寸為:42mm,36mm,28mm. 22mm,16mm, 11mm以及6mm。但初期得到的鋼渣集料的規格變異性偏大,不符合配合比的設計集料規格。集料規格變異主要由兩種原因引起,一種是振動篩系統的“篩分效 率”,另一種則是振動篩篩孔尺寸的變異。鋼渣集料的破碎與篩分類似于流水線作業,是一個實時動態的過程。鋼渣在被破碎機破碎后迅速在振動篩被篩分,然后不 同規格的鋼渣集料迅速地由皮帶運至堆場。假設單顎的鋼渣在第n級的篩孔上振顫,如果其振動的時間夠充分,其會通過第n級篩孔而落入更細一級的第n+1級篩 孔上進一步篩分,而暫時成為第n與第11+1級篩孔間的集料規格。但在篩分中在某一瞬間這顎鋼渣未通過第n級篩孔,則其自然被生產系統歸類為第n-1與第 n級篩孔間的集料規格。在此過程中本應歸入更細一級的鋼渣被錯誤地歸入其上一級,造成某設定集料規格內的集料尺寸的變異。具體來說,它使得真實的集料規格 相較設定的集料規格更細。這種集料規格的變異涉及到振動篩系統的“篩分效率”問題。剩下的鋼渣使用反擊式破碎機二次破碎。振動篩篩孔尺寸變異主要是指篩孔 在*與鋼渣磨損過程中,其尺寸會變大。另外一種情況就是篩分過程中鋼渣表面的粉塵積聚在篩網上,在空氣中的潮濕水氣的作用下這些粉塵聚團于篩孔中,造成 篩孔尺寸的變小,甚至堵塞。如此,真實尺寸在第n至第n+1級篩孔中的鋼渣集料,由于篩孔尺寸的變小而zui終被歸入更粗的第n-1至第n級規格,造成真實集 料規格相較設定的集料規格更粗。這種情況主要是由于鋼渣中夾帶的粉塵所引起的。這些粉塵還會帶來更嚴重的問題,即它們首先聚合于鋼渣表面,使得此時的鋼渣 集料相較真實的鋼渣集料尺寸更大。而在振動篩分過程中,鋼渣表面的粉塵未在振動過程中瓦解,造成鋼渣集料成品表面裹覆有大量的粉塵。這些集料被應用于瀝青 路面時,在壓路機碾壓過程中表面的粉塵會破碎,使得zui終用于瀝青路面的鋼渣瀝青混凝土的實際級配比設計級配要細,容易引起“推移”等施工問題。
 
          集料的棱角性
 
          武鋼金屬資源有限公司目前采取的集料破碎裝置為顎式破碎機。這種破碎機的好處在于結構簡單,制造容易,工作可靠,使用維修方便。但使用這種破碎機得到的鋼 渣集料棱角性不明顯,表面孔隙較大,孔隙分布不均勾,軟弱孔隙較多。棱角性不明顯帶來的直接問題是集料嵌擠力不強,內摩擦阻力較小,因而整個集料骨架的強 度不高。這也導致鋼渣瀝青混凝土在碾壓過程中,接近于球形的鋼渣集料容易隨碾壓機的運動發生推移。針對集料棱角性不豐富的問題使用圓錐破碎機替代顎式破碎 機。圓錐破碎機是一種新型高 效率的破碎設備,其特點是:破碎比大、耗能少、生產能力大、產品粒度均勻、并有選擇性的碎礦作用。釆用圓錐破碎機后zui顯著的改變是鋼渣集料針片狀含量減 小,而且集料也轉變為接近立方體。由于鋼渣硬且脆,使用圓錐破碎機后,某些批次的鋼渣集料的針片狀含量仍然達到20%以上,超出我國相關規范的要求。此時 可以將破碎后的鋼渣集料重新加入圓錐破碎機中進行細碎。經此操作后,集料不僅棱角性豐富,而且針片狀含量極少。
 
        西寧特鋼鋼渣處理二階段工程設備由上海巍立路橋設備有限公司提供，該公司是專業的鋼渣處理和破碎的制造企業，在鋼渣破碎工藝上積累了豐富的經驗和實 際操作辦法。據介紹，西寧特鋼采用兩段破碎工藝將鋼渣破碎到10mm以下,作為燒結原料回收,該工藝采取全封閉廠房，全程渣不落地的生產模式，輔以大型除 塵器和密閉式輸送及倉儲系統，達到了清潔生產，環保生產要求，具有較好的經濟效益和環保效益。
 

上海巍立路橋圓錐破碎機用于西寧特鋼鋼渣破碎

 
        在國家倡導固體廢棄物環保處置與資源化再利用的今天,作為世界上zui大固態廢棄物的鋼渣的再利用理應成為研究的重點之一。特別是在筑路用集料日趨稀缺的背景下,鋼渣作為替代集料之一應用于瀝青混凝土具有*的社會效益。