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需求背景

钢渣是钢铁企业的主要副产品之一，目前包钢存在钢渣综合利用率低、堆存占用土地等问题，制约着企业的发展。随着环保压力日趋严峻，以及企业自身高质量发展的迫切需要，必须将钢渣通过各种方式利用掉，尤其是包头创建“无废城市”对包钢钢渣利用提出更高的要求，因此，钢渣的综合利用迫在眉睫，钢渣必须实现资源化、循环化利用，在降低环境负荷的同时为企业带来经济效益。

钢渣处理过程中铁资源的回收、余热回收以及污染物控制等一直是资源利用中需要改进的问题，同时，解决钢渣尾渣的大量堆积及铁资源的高附加值利用是企业自身高质量发展的迫切需要，因此通过开展钢渣资源化综合利用技术研究及应用，实现钢渣处理及利用向资源化、循环化方向高质量发展，实现钢渣利用的低碳环保、节能、低成本和高附加值，是钢渣综合利用亟待解决的问题，同时也能取得较好的经济效益、环境效益和社会效益。

目前，冶金渣处理的LCA研究较钱，还未能有指导生产应用的研究成果。受各种因素影响，需热泼处理的钢渣的工艺急需优化，提高分化率，改善作业环境。钢渣含铁物料目前除钢坨、流钢片直接用于炼钢外，其他含铁物料产品附加值低，没有实现资源的科学有效利用，粒钢煅烧热压成型技术在国内工艺技术成熟，被唐钢、柳钢、天钢、澳森钢铁公司等多家钢铁公司广泛应用。钢渣处理过程余热回收技术发展至今包括以下几个方面：浴室用水（宣钢）、冬季采暖工艺（鞍钢、首钢、邯钢、济钢、唐钢等）、超滤暖水、供海水淡化（京唐钢铁公司）及余热发电，其中余热发电仍处在研发阶段。近十多年来，国内围绕钢渣用于道路及建筑材料有大量研究成果，通过武汉理工大学与北京市政路桥建材集团有限公司多年的应用研究表明，钢渣路用各项性能优异，较传统的混凝土具有更好的经济效益、社会效益和环境效益。钢渣处理由于其量大、排放的蒸汽和粉尘特性及产品综合利用水平等条件限制，生产过程中仍有无组织排放源未得到有效控制，行业中治理污染物排放的相关研究报道也较少，急需求造价低、工况适应性好的技术措施保障环保生产。

需解决的主要技术难题

1、需开展钢渣理化热性能及资源化、循环化生态设计研究

目前国内钢铁企业没有进行冶金渣处理的LCA研究，由于缺乏现场的生产数据，高校对这方面的研究也较少。国内部分学者通过对钢渣减排机制的深入研究，发现钢渣内部综合利用可有效降低钢铁生产的资源与能源消耗，这是碳排放消解的主要途径；此外废钢及钢渣的内部回用也是碳减排的途径之一。多项结果也表明生命周期评价是研究工业产品碳排放，评价低碳方案碳减排效果的重要工具，可帮助决策者寻找最为合理的低碳方案。不同的企业、不同地区的实际情况不同，必需根据各自的生产工艺进行分析才能得到科学的结果，才能对本企业发展提供数据支持。

2、需改进现有钢渣热泼处理工艺

国内钢渣处理工艺主要有热闷法、热泼法、滚筒法、盘泼法及风淬法等，包钢热泼渣采用简易的泼渣处理工艺，易产生扬尘，且采用无序打水，热泼渣粉化率不高，使用大型机具较多，生产费用较高。急需改善热泼处理工艺，改善现场作业环境，提高钢渣粉化率，减少机具设备使用，降低生产成本。

期望实现的主要技术目标

1、钢渣含铁物料回收利用现状

包钢钢渣含铁物料目前除钢坨、流钢片直接用于炼钢外，其他含铁物料产品附加值低，没有实现资源的科学有效利用。粒钢煅烧热压成型技术在国内发展了几十年，工艺技术成熟，产品质量稳定。包钢将采用热压成型技术，提高粒钢产品的利用率和附加值。

项目需热压产品TFe≥85%。

2、钢渣余热回收利用现状

现今国内钢铁行业发展形势严峻，改进节能减排技术，严格控制节能减排成本，成为钢铁工业发展的趋势。转炉出来的钢渣温度达1300℃以上，在热闷过程中产生大量的蒸汽，若不进行利用，会造成资源的浪费，并且钢渣

处理过程中的水蒸汽、粉尘、有害气体等不仅影响现场作业人员的身体健康，还会导致厂房建筑的腐蚀和厂区大气环境的恶化。项目需利用包钢钢渣热闷过程中产生的余热，用于冬季采暖等。

项目需钢渣热闷余热回收利用热量≥35000GJ。

3、需开展钢渣用于道路工程研究与应用

钢渣性能与玄武岩、石灰岩相近，可替代碎石作为建材回填料、道路材料、基础处理材料使用。近十多年来，国内围绕钢渣用于道路及建筑材料有大量研究成果，钢渣路面材料的施工工艺与常规路面材料的工艺基本相同，路用各项性能优异，较传统的混凝土具有更好的经济效益、社会效益和环境效益。包钢钢渣尾渣量大，若不快速加以利用，将严重增加环境负荷，而钢渣尾渣用于道路工程是快速的销渣方式。

项目需钢渣物料性能满足道路使用要求，钢渣基层、面层指标满足相关道路规范。

4、需进行钢渣处理工艺污染物控制

钢渣处理由于其量大、排放的蒸汽和粉尘特性及产品综合利用水平等条件限制，生产过程中仍有无组织排放源未得到有效控制，行业中治理污染物排放的相关研究报道也较少。近年随着实现超低排放的趋势，钢渣处理过程中的粉尘及废气的治理也迫在眉睫，急需求造价低、工况适应性好的技术措施保障环保生产。

需求解析

解析单位：“科创中国”新材料产业科技服务团（中国颗粒学会） 解析时间：2023-10-13

杨柳

中国颗粒学会

研究员

综合评价

清晰，钢渣原材料加工及技术指标、混合料材料组成及性能、施工工艺和环境影响评价进行了系统研究，研发出钢渣集料产品加工、钢渣集料沥青混凝土组成设计与制备技术，使钢渣在沥青混凝土中得到资源化利用，实体工程应用效果良好，社会、经济、环境效益显著。钢渣在沥青混合料中应用关键技术结合钢渣集料性能对混凝土性能的影响规律，可以解决钢渣绿色加工以及高性能钢渣沥青混凝土的设计、制备与应用关键技术问题。将钢渣生产为钢渣集料，应用于高等级沥青路面，实现钢渣在沥青路面道路材料领域的资源化利用，减少天然集料资源的开采以及环境污染，提高钢渣利用率，对于促进钢铁企业与公路建设的可持续发展，碳中和、碳达标以及建立资源节约型和环境友好型社会意义重大。

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