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貼心為您講述【高端金工】鋼鐵渣的來源及利用途徑 【ＪＧ】

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-64341666  技術總監(jiān) 韓總

鋼鐵工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，在國家經濟快速發(fā)展的形勢下，鋼鐵工業(yè)也呈現出

跳躍式發(fā)展的態(tài)勢，鋼產量近幾年不斷提高，鋼渣作為煉鋼工藝流程的衍生物隨著鋼

產量的提高年產量不斷遞增。據最新資料統(tǒng)計，2004年我國鋼渣的產生量為3819萬ｔ

，鋼渣利用率僅為10%左右，該數據顯示鋼渣利用率很低，距離鋼鐵企業(yè)固體廢棄物

“零”排放的目標尚遠。積極開發(fā)和應用先進有效的處理技術和資源化利用新技術，

提高其利用率和附加值，是鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟，實現可持續(xù)發(fā)展的重要課題之一

。
    鋼渣利用途徑和制約鋼渣利用率的因素　　

    鋼渣的利用途徑大致可分為內循環(huán)和外循環(huán)， 內循環(huán)指鋼渣在鋼鐵企業(yè)內部利

用，作為燒結礦的原料和煉鋼的返回料。鋼渣的外循環(huán)主要是指用于建筑建材行業(yè)。

    1　鋼渣的內循環(huán)利用　　

    鋼渣返燒結主要是利用鋼渣中的殘鋼、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣、氧化錳等有益

成分，而且可以作為燒結礦的增強劑，因為它本身是熟料，且含有一定數量的鐵酸鈣

，對燒結礦的強度有一定的改善作用，另外轉爐渣中的鈣、鎂均以固溶體形式存在，

代替溶劑后，可降低溶劑(石灰石、白云石、菱鎂石)消耗，使燒結過程碳酸鹽分解熱

減少，降低燒結固體燃料消耗。

    鋼渣在鋼鐵企業(yè)內部循環(huán)歷來受到重視和普遍采用，配加轉爐渣的燒結礦可改善

高爐的流動性，增加鐵的還原產量。但是配礦工藝對返燒結有影響，過度使用會造成

Ｐ等有害元素的富集；配加轉爐渣的燒結礦品位、堿度有所降低。研究表明，當高爐

爐料使用100%自熔性球團礦時，5%轉爐渣作為溶劑加入會引起高爐運行不暢，原因是

明顯影響球團礦的軟熔特性，增大軟熔溫度間隔，使爐渣粘性有增大趨勢。另外鋼渣

的成分波動較大，燒結配礦時要求鋼渣各種氧化物成分波動≤±2%，粒度要求一般小

于3ｍｍ，鋼渣在成分上很難滿足要求，對鋼渣破碎和篩分的要求也高。

    由于這些不利因素存在，尤其是各大鋼鐵公司普遍采用富礦冶煉，推行精料入爐

方針，同時要求煉鋼和煉鋼工序的能耗和材料消耗指標不斷降低，致使返回燒結利用

的鋼渣量越來越低。目前馬鋼混勻燒結礦中只加入1%左右，而且是間斷式配加。

    2　鋼渣的外循環(huán)利用　　

    鋼渣的外循環(huán)主要是建筑建材行業(yè)，鋼渣在此行業(yè)中利用受制約的主要因素是鋼

渣的體積不穩(wěn)定性，鋼渣不同于高爐渣的地方是鋼渣中存在ｆ ＣａＯ、ｆ ＭｇＯ，

它們在高于水泥熟料燒成溫度下形成，結構致密，水化很慢，ｆ ＣａＯ遇水后水化

形成Ｃａ(ＯＨ)2，體積膨脹98%，ｆ ＭｇＯ遇水后水化形成Ｍｇ(ＯＨ)2，體積膨脹

148%，容易在硬化的水泥漿體中發(fā)生膨脹，導致摻有鋼渣的混凝土工程、道路、建材

制品開裂，因此鋼渣在利用之前必須采取有效的處理，使ｆ ＣａＯ、ｆ ＭｇＯ充分

消解才能使用。鋼渣在建筑建材行業(yè)有以下幾種利用途徑。

    ——做水泥生料　　

    鋼渣中ＣａＯ、ＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3含量之和能達到70%，這些成分對水

泥都是有用的，鋼渣做水泥生料主要作用是做水泥的鐵質校正劑，目前生料中配加量

為3%～5%，工藝比較成熟。水泥工藝中煅燒1ｔ石灰石產生440ｋｇＣＯ2，需500ｋｃ

ａｌ熱量，煅燒1ｔ熟料需230ｋｇ優(yōu)質煤。水泥生料配放鋼渣可以節(jié)約石灰石和煤，

但其仍需煅燒的特征未從根本上消除對能源環(huán)保方面的負作用，而且鋼渣的全鐵含量

在15%～28%之間，含鐵量偏低，水泥生產企業(yè)在計算成本時，比較傾向于選擇其他含

鐵量達到40%以上的廢渣。

    ——做鋼渣水泥原料和復合硅酸鹽水泥的混合材　　

    根據對鋼渣的巖相檢定和Ｘ射線檢定，鋼渣之所以具有水硬膠凝性主要是含有水

泥熟料中的一些礦物，Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ和鐵鋁酸鹽，這些礦物都具有膠凝性，但其含量

比水泥熟料少，慢冷的鋼渣晶體發(fā)育較大，比較完整，活性較低，因而水化速度和膠

凝能力都比熟料小。

    目前的鋼渣水泥品種有無熟料鋼渣礦渣水泥、少熟料鋼渣礦渣水泥、鋼渣沸石水

泥、鋼渣礦渣硅酸鹽水泥和鋼渣硅酸鹽水泥，它們都有相應的國家標準和行業(yè)標準，

摻量在20%～50%之間。鋼渣水泥具有水化熱低、耐磨、抗凍、耐腐蝕、后期強度高等

優(yōu)點。但是鋼渣水泥的實際應用情況并不是很好，主要原因是鋼渣的成分波動大，常

隨煉鋼品種、原料來源和操作管理制度而變化，易引起水泥質量的波動；做水泥混合

材時，不同方法處理的鋼渣的易磨性不同，普遍比熟料難磨，使水泥磨制的臺時產量

降低，增加水泥生產成本。渣鐵沒有很好分離導致渣中金屬鐵含量高，也影響水泥的

磨制；另外鋼渣的活性礦物含量低且以Ｃ2Ｓ為主，造成鋼渣水泥的早期強度低，新

的水泥標準中取消了7天強度指標，增加了3天強度指標，致使鋼渣水泥難以達到標準

要求。

    ——鋼渣微粉做混凝土摻和料　　

    鋼渣微粉開發(fā)利用研究是近年來繼礦渣微粉大規(guī)模應用后而出現的熱門話題，鋼

渣生產微粉或者復合微粉可以消除鋼渣水泥生產中易磨性差異問題，鋼渣通過磨細到

一定細度，比表面積大于400ｍ2ｋｇ時，可以最大程度地清除金屬鐵，通過超細粉磨

使物料晶體結構發(fā)生重組，顆粒表面狀況發(fā)生變化，表面能提高，機械激發(fā)鋼渣的活

性，發(fā)揮水硬膠凝材料的特性。　　

    鋼渣微粉和礦渣微粉復合時有優(yōu)勢疊加的效果，鋼渣中的Ｃ3Ｓ、Ｃ2Ｓ水化時形

成的氫氧化鈣是礦渣的堿性激發(fā)劑。最新資料表明，礦渣渣粉做混凝土摻合料使用雖

然可以提高混凝土強度，改善混凝土拌合物的工作性、耐久性，但由于高爐渣的堿度

低(%ＣａＯ+%ＭｇＯ)/(%ＳｉＯ2+%Ａｌ2Ｏ3)，約為0.9～1.2，大摻量時會顯著降低

混凝土中液相堿度，破壞混凝土中鋼筋的鈍化膜(ｐＨ<12.4易破壞)，引起混凝土中

的鋼筋腐蝕，另外高爐渣是以Ｃ3ＡＳ、Ｃ2ＭＳ2為主要成分的玻璃體，粒化高爐渣

粉的膠凝性來源于礦渣玻璃體結構的解體，只有在Ｃａ(ＯＨ)2作用下才能形成水化

產物，鋼渣堿度高(%ＣａＯ+%ＭｇＯ)/(%ＳｉＯ2)，約為1.8～3.0，礦物主要是Ｃ3

Ｓ、Ｃ2Ｓ、ＣＦ、Ｃ3ＲＳ2、ＲＯ等，鋼渣中的ｆ ＣａＯ和活性礦物遇水后生成Ｃ

ａ(ＯＨ)2，提高了混凝土體系的液相堿度，可以充當礦渣微粉的堿性激發(fā)劑。摻入

鋼渣微粉的混凝土具有后期強度高的特性，見表1。因此鋼渣和礦渣復合粉可以取長

補短，性能更加完善。

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