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 韓總

鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，在國家經濟快速發展的形勢下，鋼鐵工業也呈現出

跳躍式發展的態勢，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，距離鋼鐵企業固體廢棄物

“零”排放的目標尚遠。積極開發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，是鋼鐵企業發展循環經濟，實現可持續發展的重要課題之一

。
    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和外循環， 內循環指鋼渣在鋼鐵企業內部利

用，作為燒結礦的原料和煉鋼的返回料。鋼渣的外循環主要是指用于建筑建材行業。

    1　鋼渣的內循環利用　　

    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。

    鋼渣在鋼鐵企業內部循環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　鋼渣的外循環利用　　

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

渣的體積不穩定性，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優質煤。水泥生料配放鋼渣可以節約石灰石和煤，

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　　

    鋼渣微粉開發利用研究是近年來繼礦渣微粉大規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

使物料晶體結構發生重組，顆粒表面狀況發生變化，表面能提高，機械激發鋼渣的活

性，發揮水硬膠凝材料的特性。　　

    鋼渣微粉和礦渣微粉復合時有優勢疊加的效果，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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