高炉渣是在高炉炼铁过程中形成的,主要来自烧结矿、球团矿熔融后的脉石、焦炭灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质等。高炉渣是以硅酸盐和铝酸盐成分为主的浮在铁水上的熔渣,其主要成分为CaO、SiO2、MgO和Al2O3,出炉渣温度可达1500℃,每吨铁水的渣量一般为0.3~0.4吨。不同品位的原料,会产生不同的渣量,品位越低,渣量越大。
高炉渣经过处理可用于不同领域。高炉渣的处理工艺可分为急冷处理、慢冷处理和半急冷处理。①急冷处理,根据冷却介质不同,分为水淬和风淬两种方法,其中水淬法最常用。水淬法又分为池式水淬和炉前水淬。水淬处理的炉渣称为粒化渣、水淬渣、水渣。水淬法投资少、设备简单、运行费低,有利于高炉及时排渣,但该法耗水量大,水渣含水量高。②慢冷处理,有热泼法和堤式法两种。热泼法是将熔渣运至热泼场浇泼慢冷处理高炉渣,每层为100~200毫米,浇完一层后,经过空气冷却约30分钟,再继续浇泼,达到一定厚度后,用挖掘机运走。堤式法是将熔渣运至渣场倾倒堆置,冷却后运走。③半急冷处理,是熔渣经过机械和水共同作用而急冷形成的一种多孔矿渣,称为膨胀矿渣或膨胀矿渣珠。
高炉炉渣处理方法的选择取决于它的用途,如美国用高炉渣生产碎石,采用慢冷处理;中国水泥需要量大,所以用急冷水淬法处理高炉渣形成水淬渣,用作水泥生产掺合料。
高炉渣资源化利用主要在两个领域:①高炉渣的利用。高炉渣处理方法不同,其产品的性能也不同。水渣主要用于生产水泥和矿渣砖;矿渣碎石用作骨料和路材;膨胀矿渣珠主要用作轻骨料来配置混凝土等。此外,高炉渣也有用于生产铸石、微晶玻璃、矿渣棉、陶瓷及农业肥料等。②高炉渣余热利用。高炉渣温度高,流动性好,但由于是间断出渣,所以其热量回收和利用都有一定难度。高炉渣余热利用一般是高炉冲渣水余热(约80℃)的利用,主要用于间接发电、冬季取暖、海水淡化等。高炉渣高温和低温余热的回收和利用技术还在研发中,如离心干式粒化、喷吹干式粒化、纤维化矿棉生产等技术。