炉渣的综合利用

炉渣

slag

又称溶渣。火法冶金过程中生成的浮在金属等液态物质表面的熔体，其组成以氧化物（二氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化镁）为主，还常含有硫化物并夹带少量金属。

炉渣的组分靠加入适量的熔剂（石灰、石英石、萤石等）进行调整。在冶炼过程中通过对炉渣组分和性质的控制，能使脉石和氧化杂质的产物与熔融金属或硫顺利分离，脱除金属中的害杂质，吸收液态金属中的非金属夹杂物不直接受炉气污染，富集有用的金属氧化物；在电炉冶炼中还是电阻发热体。炉渣在保证冶炼操作顺利进行、冶炼产品质量、金属回收率等各方面起着决定性作用，例如炼钢作业中有“炼好渣，才能炼好钢”的说法。

根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣、精炼渣、合成渣；根据炉渣性质，有碱性渣、酸性渣和中性渣之分。许多炉渣有重要用处。例如高炉渣可作水泥原料；高磷渣可作肥料；含钒、钛渣分别可作为提炼钒、钛的原料等。有些炉渣可用来制炉渣水泥、炉渣砖、炉渣玻璃等。

cinder

煤在锅炉燃烧室中产生的熔融物，由煤灰组成。可作砖、瓦等原料。

高炉渣

高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。

我国通常是把高炉渣加工成水渣、矿渣碎石、膨胀矿渣和矿渣珠等。水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却的过程，主要有渣池水淬或炉前水淬两种方式。水渣作建材用于生产水泥和混凝土，由于水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料，可制成：矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥、矿渣砖、矿渣混凝土等。矿渣碎石是高炉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后，经过挖掘、破碎、磁选和筛分而得到的一种碎石材料，生产工艺主要有热泼法和堤式法两种，矿渣碎石在我国可以代替天然石料用于公路，机场，地基工程，铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等，可用于：配制矿渣碎石混凝土、在软弱地基中应用、用矿渣碎石作基料铺成的沥青路面既明亮且防滑性能好还具有良好的耐磨性能制动距离缩短、用于铁路道渣可以适当吸收列车行走时产生的振动和噪音。膨胀矿渣珠是用适量冷却水急冷高炉渣熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣，生产方法有喷射法、喷雾法、堑沟法、滚筒法。可用于做轻骨料，用来制作内墙板楼板等，也可用于承重结构。高炉渣还可用于生产矿渣棉（以高炉渣为主要原料，在溶化炉中熔化后获得熔融物再加以精制而得到的一种白色棉状矿物纤维）、微晶玻璃、硅钙渣肥、矿渣铸石、热铸矿渣等。

攀枝花高钛型高炉渣综合利用现状

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攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿，其中含有钛、铁、钒、铬等10多种重要战略资源。攀枝花长期以来致力于其有价元素的回收利用，由于钒钛磁铁矿的独特性，现有技术和生产工艺只能回收利用其中的铁、钒、钛资源，而钛资源的利用率只有近15%，原矿中大约50％的钛进入了铁精矿，{TodayHot}在随后的高炉冶炼过程中流入高炉渣中，形成了攀枝花特有的高钛型高炉渣。攀枝花市于2001年成立了专业处置高钛型高炉渣的攀枝花市环业冶金渣开发有限责任公司。至今，产业化开发利用仅限于低附加值的建材产品，而高附加值的提钛综合开发由于技术、经济等原因，尚未实现产业化。

一、攀枝花高钛型高炉渣是放错位置的资源

（一）攀枝花高钛型高炉渣资源特性

攀枝花高钛型高炉渣化学成分复杂。主要含有二氧化钛22～25％，二氧化硅22～26％，三氧化二铝16～19％，三氧化二铁0.22～0.44％，氧化钙22～29％和氧化镁7～9％。影响高钛型高炉渣不能综合利用渣中钛资源的主要原因有两个：一是渣中的钛分散在钙钛矿、富钛透辉石、攀钛透辉石、{HotTag}尖晶石和碳氮化钛等多种含钛矿物相中，嵌布关系复杂，其中50％的钛集中在钙钛矿中；二是分散在高炉渣中的含钛矿物相晶粒非常细小，平均只有10微米左右，采用常规选矿技术分离回收钛非常困难。

（二）高钛型高炉渣开发利用经济效益巨大

高炉渣因存量大、有益元素丰富、含钛量高等特点而极具开发利用价值。攀枝花高炉渣已累计堆积了近6000多万吨，目前每年仍以300多万吨的速度递增。按6000万吨高炉渣存量计算，其中积累的二氧化钛就高达1500万吨左右，而且每年还有大约60多万吨的新增量。如果能有效提取高炉渣中二氧化钛替代日益减少的金红石钛资源，将为我国钛工业的发展开辟新的原料来源。

高炉渣中还含有大量镓、铬、锰、钪、铝、铁等有价元素，这是一笔可观的二次资源。

（三）高钛型高炉渣开发利用环境效益良好

长期堆放、存量巨大的高炉渣已经带来了严重的环境问题。攀钢已经在东渣场及西渣场堆放了约4000多万吨高炉渣，1993年投入使用的巴关河渣场，1996年起便成了攀钢排弃冶金渣的唯一场所，造成了环境污染，影响了长江上游的生态环境。

因此，攀枝花高钛型高炉渣综合开发利用对于减少我市冶金废渣带来的环境污染，实现人与资源、人与环境和谐共处，促进社会经济的可持续发展具有重大意义和深远影响。

二、攀枝花高钛型高炉渣综合利用研究及产业化情况

从上世纪七十年代开始，围绕高炉渣提钛利用和非提钛利用，先后开展了大量的研究和实践探索，取得了许多成果，部分已实现产业化。

（一）高钛型高炉渣提钛开发利用研究

主要进行了三大方面的研究：一是复合提取高炉渣中的钛资源；二是从渣中提取硫酸法钛白粉原料；三是从渣中提取氯化法钛白粉和海绵钛原料。具体研究情况为：

1、高温碳化—低温氯化制取四氯化钛—残渣制水泥工艺研究。“七五”、“八五”期间，攀研院进行了高钛型高炉渣电炉在1300摄氏度-1600摄氏度的范围内熔融还原碳化制取碳化渣，在282摄氏度-714摄氏度的范围内氯化制取四氯化钛，以及氯化残渣制水泥的实验室研究、扩大试验研究和高温碳化的工业性试验研究。该工艺流程短、分离效率高，可兼顾提钛与渣的综合利用，有产业化前景。

2、用硫酸法提取二氧化钛及氧化钪研究。“八五”期间，攀研院、湖南稀土金属材料研究所、中南工业大学、冶金建设研究院对从攀钢高炉渣中提钛、钪等元素进行了联合攻关，完成实验室小试后进行了扩大试验。其主要方法是用硫酸浸取高炉渣，经过水解、萃取、沉淀等生产出钛白粉、三氧化二钪，并得到硫酸铝铵或三氧化二铝、氧化镁等副产物，此技术路线钪的回收率达到60%，钛的回收率达73.4%。但该工艺流程长，三废量大，工艺很不经济，产业化前景不明朗。