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鋼鐵渣高效利用技術系列報道(三) 名古屋廠鐵水預處理爐渣肥料化的開發
信息來源:世界金屬導報      時間:2015-11-23 13:08:59


名古屋廠鐵水預處理爐渣肥料化的開發

      1 研究背景

  以前農業肥料的原料主要是以高爐渣為原料的Kei-Karu和以轉爐渣為原料的Mine-Karu。1989年名古屋廠轉爐型鐵水預處理爐(LD-ORP)投產,鐵水預處理比率迅速增加,因此開展了鐵水預處理渣(ORP渣)用于肥料的技術研究。當時煉鋼車間的技術人員進行了是否可以將鐵水預處理渣作為硅酸肥料商品化的技術研究,開發了名古屋廠獨創的商品“農力UP”肥料。

  2 肥料開發的關鍵

  一般情況下,肥料要求的成分是三大元素(氮、磷和鉀)。但是,在農業科學領域,各成分施肥效果的研究正在取得進展,判明了可溶性硅酸、水溶性硅酸、可溶性苦土(鎂)、堿性(氧化鈣)、鐵分和錳等各種效用(見表1)。

    當時名古屋廠的肥料商品有加工高爐渣生產的Kei-Karu和加工轉爐渣生產Mine-Karu兩種。鐵水預處理(ORP)渣因是鐵水階段的煉鋼精煉渣,所以具有高爐渣和轉爐渣雙方的特性,均衡含有硅酸、石灰、磷酸、鐵、錳、鎂等,因此作為多合一肥料,進行了通過降低單位面積施肥量來降低環境負荷的研究。

  2.1 硅酸根離子的供給

  農業主要作物水稻屬于禾本科植物,禾本科屬于硅酸植物類,根、莖、種子多含硅酸,所以,如何有效地向水稻根部提供硅酸根離子非常重要。

  一般在酸性條件下,常溫水溶液中的氧化物易離子化。因此,用鹽酸在pH=0.7的條件下測定肥料中的“可溶性硅酸”。另一方面,用pH=6~7左右的離子交換水測定“水溶性硅酸”,以評價肥效。用鹽酸測定的理由是為了掌握肥料內所含的硅酸總量;用離子交換水進行測定的理由是為了掌握在近似水田條件下溶出的硅酸。

  渣系硅酸肥料產品有以高爐渣為原料的Kei-Karu和以轉爐渣為原料的Mine-Karu。在pH=0.7時,高爐渣的硅酸溶出值最高;另一方面,在水稻實際生長條件(pH=6~7)下,以ORP渣為原料的試制品的硅酸溶出值也較高(見圖1),由田間試驗的結果發現,使用以ORP渣為原料的試制肥料改善了水稻的收獲量(見圖2)。

    1998年開發出以名古屋廠鐵水預處理渣為原料的硅酸肥料試樣后,經過產業振興公司的制粒技術等開發出肥料產品,2000年該公司以“農力UP”的商品名開始銷售。其后銷售量持續擴大,目前發貨量已超過2萬t/a。

    

  和歌山廠鋼鐵渣利用的開發狀況

      1 高爐渣

  1.1 用作混凝土骨料

  在和歌山廠的高爐渣產品中,作混凝土用骨料的占比高于25%,2012年發貨量約33萬t,詳細情況見表1。采用爐外水淬設備(2005年投產)生產、銷售高爐渣混凝土細骨料約12萬t/a。2005年,在渣處理場緩冷破碎分級生產、銷售的高爐渣粗骨料約16萬t。

    對生產高爐渣混凝土粗骨料時產生的粒徑在5mm以下的部分,用濕法分級設備(2010年投產)再次分級成粒徑為2.5~5mm和2.5mm以下兩部分,以作為混凝土二次制品用骨料等,年生產、銷售約5萬t/a。采用濕法分級設備分出的混凝土二次制品用骨料的商品化,在2012年度資源循環技術系統表彰中獲得獎勵獎。混凝土二次制品,在國土交通省的NETIS(新技術信息提供系統)作為“100%使用高爐緩冷渣骨料的混凝土二次制品”注冊(注冊號:KK-11041-A)。

  2 鋼渣

  2.1 作為廠內原料再利用

  過去,和歌山廠是將煉鋼過程脫硫工序排出的脫硫渣作為燒結原料再利用。但因限制排氣中SOx的排放量,有效利用量不能與產生量相平衡。2009年新1號高爐開爐,5號燒結機的生產能力增強,從2008年脫硫脫硝設備開始運行,脫硫渣的有效利用量才可與產生量平衡,鋼渣作為廠內原料的再利用率迅速提高。此外,通過鋼渣的粒度管理,確認了燒結礦的RDI(還原粉化指數)、粘結劑單耗降低,使在燒結礦的生產中多配用脫硫渣成為可能。現在,脫硫渣的配合比大約達到50%(見圖1)。

      2.2 使用轉爐鋼渣骨料混凝土鋪設路面

  開發和研究了用鋼渣作骨料的混凝土鋪設路面的用途。廠內混凝土路面的鋪設因兼顧成本因素和操作的便捷性,要求降低初始成本和短期開放。為了解決這些問題,對轉爐鋼渣骨料是否適用水泥協會路面鋪設技術專門委員會開發的“1 DAY  PAVE”技術進行了實驗室試驗和和歌山廠內試驗。試驗結果表明,生產、發貨和運輸均沒有問題,到達施工現場時的塌落流動性為41.5cm,空氣量為4.4%,滿足了目標值(見表2)。

  此外,混凝土1天齡期的抗折強度為5.40N/mm2,滿足了目標值(見圖2)。施工性良好,也沒有發現澆筑后產生的塑性收縮裂紋和干燥收縮裂紋。一年后的目測調查也沒有發現收縮裂紋。今后計劃隨時了解使用情況的變化,并適當擴大應用范圍。(全榮)

  

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