据统计，目前我国冶金行业固体废物年产量约为4.3亿吨，综合利用率为18.03%。其中工业尾矿量2.84亿吨，利用率1.5%。高炉渣产量7557万吨，利用率65%；钢渣产生量3819万吨，利用率10%；铁水渣60万吨，利用率65%；粉尘1765万吨，利用率98.5%；自备电厂粉煤灰和炉渣494万吨，利用率59%；铁合金渣90万吨，利用率90%；工业废弃物436万吨，利用率45%。针对我国冶金行业固体废物的现状，资源化处理和综合利用是相关企事业单位必须重视并加大研究和突破的课题。本文对冶金固体废弃物的资源化处理和综合利用进行了探讨。
1.冶金渣的资源化处理和综合利用
目前，我国钢的年产量已经达到5亿吨，每年产生的冶金渣也达到1亿吨以上。冶金渣中，排放量较大的主要是水淬高炉渣、钢渣和重高炉渣，其中水淬高炉渣和重高炉渣的利用率较高，而钢渣的利用率只有20%左右。一方面，未使用的冶金渣会逐渐失去活性，难以再利用；另一方面，冶金渣的堆放会占用大量土地，严重污染环境。2009年1月1日，《循环经济促进法》颁布实施，如何充分利用冶金渣成为所有钢铁企业的当务之急。
(一)冶金渣资源化处理和综合利用的发展方向
目前，中国钢产量居世界第一。然而，由于缺乏先进的炼铁和炼钢技术，各钢铁企业每年产生大量不同种类的冶金渣。根据我国的国情和目前的技术水平，要想充分利用冶金渣，只能走发展节能、利废、环保建材的道路。冶金渣的资源化处理和综合利用是指通过磁选将冶金渣中的铁除去，并将尾矿用于建筑材料的生产。冶金渣磁选回收的废钢可返回钢厂冶炼再利用；磁选回收的尾矿可用于生产水泥外加剂、道路基层材料、砌筑水泥、预拌砂浆、混凝土标准砖、多孔砖、冶金渣蒸压加气块等建筑材料。冶金渣的开发利用既要考虑资源的再利用，又要符合循环经济的产业政策。还要考虑采用合理的生产工艺，发展节能、环保、符合市场需求、符合国家标准要求的建材产品。
(2)冶金渣的资源化处理和综合利用及节能环保
利用冶金渣生产节能环保建材产品的方法，是利用冶金渣、高炉煤气、钢铁厂产生的余热蒸汽等可再生资源生产可替代高能耗的节能环保建材产品的新技术。磁选后的钢渣中含有较多的游离CaO等矿物，这些矿物是水硬性的。钢渣与高炉水淬渣共同使用时，钢渣水化析出的Ca(OH)2能对矿渣起到碱激发作用，矿渣能消除钢渣中游离CaO的不利影响，提高产品的体积稳定性。破碎磁选除铁后的重矿渣具有质量致密、体积稳定性好的特点，可替代碎石、黄砂作为建筑材料的粗细骨料。以钢渣掺合料、钢渣混凝土砖和冶金渣蒸压加气块为例，分析了冶金渣综合利用与节能环保的关系。
1.钢渣掺合料的节能环保分析
钢渣在我国水泥工业中的应用已有30多年的历史。据不完全统计，我国每年可使用钢渣掺合料1000万吨。用于水泥生产的钢渣混合物必须干燥。目前常用的干燥方法是将含水量约为12%的钢渣混合料用汽车运到水泥厂，然后用燃煤产生的热风进行干燥。这个过程一方面增加了10%的车辆运输量，另一方面需要消耗煤炭资源。目前利用钢渣作为水泥混合材的经济途径是利用炼铁厂的副产品高炉煤气就地烘干，可以大大节约汽车运输和石油、煤炭等资源。高炉煤气是炼铁厂生产的副产品，用于就地干燥。每吨钢渣干燥12%的初始水分和2%的最终水分需要150立方米高炉煤气(热值为3500大卡/立方米)，每年1000万吨钢渣混合料需要15亿立方米高炉煤气，相当于75万吨标准煤(标准煤热值约为7000大卡/千克)。每年1000万吨钢渣混合料(运输距离30公里)可节约汽车运输用油45万升(重型卡车每吨钢渣油耗1.5升/百公里)，节约煤炭75万吨。
2.钢渣混凝土砖的节能环保分析
矿渣混凝土砖是一种冶金矿渣砖，以钢渣制备的砌筑水泥为胶凝材料，以钢渣、水淬渣、重高炉矿渣为骨料，再添加一定量的添加剂。用钢厂余热半干压蒸汽养护而成。该生产工艺已于2006年在新余钢铁有限公司建材生产线实施。理论和实践证明，用该工艺生产的钢渣混凝土砖各项性能指标均优于国家标准要求，且产品成本低。90%以上的原料是钢厂废弃的冶金炉渣，利用钢厂余热蒸汽进行固化，符合国家节能环保的产业政策。以新余钢铁公司年产30万立方米的钢渣混凝土砖生产线为例，每年可消耗约11万吨钢渣、11万吨炉渣、22万吨重渣，可为钢厂利用大量冶金渣，产生良好的经济效益。
生产矿渣混凝土砖所用的胶凝材料为冶金渣制备的M22.5砌筑水泥，无需使用PS32.5以上的高能耗成品水泥，钢渣混凝土砖的骨料采用现场钢厂的冶金渣，每年可减少采挖砂石36万吨，减少汽车交通量。钢渣混凝土砖利用钢厂余热蒸汽养护，节约了煤炭资源。该生产线集成了冶金渣、余热蒸汽、高炉煤气等可再生资源的综合利用。，每年可节约砂石运输用油16.2万升(运输距离30公里)(每吨钢渣重卡油耗1.5升/百公里)；每年可节约成品水泥9万吨，折合标准煤约1万吨(成品水泥煤耗110kg/吨)；同时，每年可减少2亿块粘土砖的生产和使用，相当于3万吨标准煤(粘土砖耗煤量为100 kg/m3)。如果全国100家大型钢厂平均每家建设30万立方米钢渣混凝土砖生产线，每年可利用冶金渣约4400万吨，节约石油1620万升，汽车运输用煤400万吨。这样钢厂的废弃冶金渣被大量利用，粘土砖市场被大量替代，保护了耕地；同时，由于钢渣混凝土是一种免烧砖，可以节能降耗。
3.冶金渣蒸压加气砌块生产的节能环保分析。冶金渣蒸压加气砌块是将钢渣、矿渣用水磨成浆，加入粉状复合添加剂、适量石膏和发气剂，发气后，预养护、切割、蒸压而成的加气砌块产品。用该工艺生产的冶金渣蒸压加气块性能良好，满足工业与民用建筑的需要，并能大量消耗冶金渣。该工艺所用原料90%以上为冶金渣，固化蒸汽利用炼铁厂副产品高炉煤气作为燃料产生，产品成本低。生产线每年消耗高炉煤气约7500万立方米(热值为3200大卡/立方米)，相当于约34000吨标准煤(标准煤热值为7000大卡/千克)。以湘潭钢铁集团有限公司年产30万立方米冶金渣蒸压加气砌块生产线为例，每年可消耗钢渣约14万吨，炉渣约14万吨，可大量利用冶金渣，产生良好的经济效益。如果全国100家大型钢厂每家建一条30万立方米蒸压加气块生产线，可利用冶金渣约3000万吨，每年可节约煤炭340万吨。
二、冶金尘泥的资源化处理和综合利用
技术分析
钢铁厂冶金粉尘主要包括高炉瓦斯泥、转炉尘泥和除尘灰。
在炼钢过程中，加入转炉的原料约有2%会变成粉尘，转炉粉尘量约为20k g/吨。炼钢粉尘主要由氧化铁组成，占70% ~ 95%，还有其他氧化物杂质(如CaO、ZnO等。)占5% ~ 30%。转炉尘泥一般可以作为烧结原料，但锌是炼铁过程中的有害元素，在高炉冶炼过程中容易形成炉块，影响炉料和煤气的流动。因此，在转炉尘泥回收过程中，可以通过选矿回收富含C、Zn的粉矿和尾矿。在烧结混合物中加入OG浆料悬浮液有利于混合物的造粒。随着OG浆含量的增加，混合料中1mm粒径比例迅速降低，有利于改善混合料的透气性，提高产量，降低成本，保护环境。
高炉瓦斯泥的成分主要是20%左右的氧化铁、23%的碳、1% ~ 5%的锌，还有较多的氧化物如CaO、SiO2、Al2O3等。高炉粉尘量约25 kg/t，高炉瓦斯泥颗粒细小，小于200目占90%以上。高炉瓦斯泥的特点是锌、铁、碳、水含量高，颗粒细小，锌主要以较小的颗粒存在。高炉瓦斯泥和瓦斯灰中富含锌和碳的尾矿可通过水力分选和选矿作为资源回收利用。
目前我国大型企业的冶金尘泥回收利用率可达100%。转炉污泥、除尘灰、煤气污泥的利用工艺和技术处于先进水平，能为企业带来良好的经济效益。
(2)过程分析
冶金尘泥综合利用工艺流程如下:
(1)转炉污泥和除尘灰干法利用工艺
转炉污泥、除尘灰→烧结返矿→混合料加工厂。
(2)转炉污泥的湿法利用工艺
转炉污泥→搅拌池→管道→烧结配料带→干燥转炉污泥+氧化铁皮+化学粘结剂→搅拌混合→加压造球→炉内干燥→造球。
(3)瓦斯泥利用技术
瓦斯泥→重选→铁精矿→烧结厂→含锌泥→火法炼锌。
三、冶金固体废物资源化处理和综合利用的发展趋势
近年来，国内钢铁企业以固体废物充分利用和零排放为目标取得了很大进展，专业化集中管理和各种管理制度相结合也初见成效。目前，所有钢铁企业基本完成了工业固体废物含铁资源的全处理和回收利用。利用路径是:固体废弃物资源回收→烧结→高炉→炼钢→轧钢，也就是所谓的大循环模式。但其利用仍处于低水平，效率低、附加值低、梯级低，表现为经济效益和环境效益的非最优化，如氧化铁皮、转炉污泥、瓦斯泥等的利用。，所以是在固体废物中。
(1)通过添加钢渣熔剂渣，加强烧结矿品位和质量的研究。
钢渣破碎磁选后回收的熔剂渣一直被烧结厂使用，比例一般在115%左右。但添加熔剂渣会影响烧结矿的品位和质量，主要是添加的钢渣润湿性和造球性能比铁矿粉差，烧结厂熔剂渣用量有限甚至停用，增加了熔剂渣利用和出口的压力。因此，有必要加强烧结矿添加钢渣熔剂渣强化制粒的试验研究，探索钢渣熔剂渣的适宜用量，以保证烧结速度、烧结矿强度、产量、利用系数、烧结矿还原性等指标符合要求。
(2)进一步开发钢渣在水泥生产中的应用。
要进一步加强钢渣用于水泥厂的生产试验研究和生产验证，探索钢渣水泥生产的最佳工艺控制参数，提高钢渣掺量。
(3)发展钢渣粉生产
在水泥和混凝土中利用钢渣粉是我国钢渣高值资源化利用的最佳途径。细度为400m2 /kg的钢渣可替代等量水泥的10% ~ 30%。可直接用于混凝土建筑工程，提高混凝土的后期强度、耐磨性、抗冻性和耐腐蚀性。成本比水泥低30%，可降低工程成本。它是高性能、高耐久性混凝土的原材料。目前，我国钢渣粉年产量已达300万吨，产品主要用于工程建设。在钢渣粉生产的发展中，必须加强粉磨设备的选择和粉磨过程的控制。
(4)钢渣用作道路和建筑材料。
关键是要解决钢渣的稳定性问题。有必要改进现有的热溅渣处理工艺，加强热焖渣处理工艺和设备的技术研究。转炉钢渣的热焖处理和水硬性钢渣免烧承重砖的开发研究取得了良好的效果。美国阿尔弗雷德大学的Agrwal G等。利用钢渣制备了比普通玻璃更耐磨、耐腐蚀的富氧化钙微晶玻璃。
(5)加快瓦斯泥梯级开发利用。
瓦斯泥经过重选提铁后，尾泥含碳量高达35%。回收瓦斯泥中的碳元素，替代无烟煤用于高炉喷吹。碳粉可以通过使用新的回收工艺来回收。
(6)开发冶金尘泥，生产炼钢冷却剂和造渣剂。
过去对转炉污泥、除尘灰、氧化铁皮等的综合利用。一直采用“回收-加工-烧结利用”的工艺路线，不是一条固体废弃物资源深度开发和高附加值利用的途径。利用转炉污泥等冶金尘泥生产满足炼钢要求的冷却剂和造渣剂，使冶金尘泥的利用过程由以前的“废烧铁钢”大循环利用转变为“废钢”小循环利用，系统能耗少、污染少、成本低、效益好。
总之，近年来，国家鼓励发展循环经济，呼吁节能降耗。冶金固体废物的资源化处理和综合利用是资源循环利用、节能环保最具代表性的措施之一，也是钢铁工业健康持续发展的重要保障。利用冶金渣生产建筑材料，不仅大量利用了工业废渣、余热蒸汽、高炉煤气等可再生资源，还能生产出符合市场需求的绿色建材。该项目具有良好的环境、经济和社会效益。因此，应继续研究和推广冶金固体废物的资源化处理和综合利用技术，为我国钢铁企业的健康可持续发展做出贡献。
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