錢強(qiáng)

（攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司，四川 攀枝花 617022）

目前，國內(nèi)鋼廠針對鋼渣的預(yù)處理大部分采用的是池式熱悶法［1］，該方法實(shí)現(xiàn)了鋼渣的環(huán)保處理且高效穩(wěn)定，是值得推廣的成套技術(shù)。而對于其處理后的鋼渣尾渣利用需因地制宜地提供可行的技術(shù)方案以及市場推廣模式，以更好地發(fā)揮鋼渣自身的優(yōu)勢，獲得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 熱悶鋼渣綜合利用基礎(chǔ)研究

國內(nèi)鋼渣綜合利用方面主要面臨的困難有：（1）由于鋼渣特性的限制，直接采用鋼渣微粉應(yīng)用于混凝土摻合料市場給予消納以實(shí)現(xiàn)“零排放”目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，存在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性問題。（2）鑒于鋼渣建材資源化研究進(jìn)展較為緩慢，難以找到現(xiàn)成的成熟技術(shù)成果直接進(jìn)行推廣。為此，應(yīng)吸取國內(nèi)鋼渣專業(yè)生產(chǎn)廠的經(jīng)驗(yàn)［2］，實(shí)施“就近消納”，“先減量，后投資，再效益”的原則。

圍繞鋼渣尾渣綜合利用目標(biāo)，可以從三個(gè)方面對熱悶鋼渣尾渣可能的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，取得的主要結(jié)論如下：

1.1 鋼渣預(yù)處理

鋼渣悶渣預(yù)處理工藝對游離鈣消解有明顯影響：熱潑渣游離鈣為9%～11%，熱悶渣為2%～4%；熱悶時(shí)裝渣溫度越高，鋼渣粉化效果越好，但對于游離鈣的消解、渣鋼包裹情況的改善作用不大；按照現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)程，無論是初凝渣還是液態(tài)渣，只要控制渣水比在 1∶0.7～1∶1之間，并保證均勻打水和松渣適宜，f-CaO含量可以達(dá)到2%以下。

建議今后生產(chǎn)將鋼渣尾渣游離鈣控制在2%～3%，并將此作為出廠尾渣性能必須檢驗(yàn)的指標(biāo)之一嚴(yán)格執(zhí)行，盡量為下游生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件［3］。

1.2 鋼渣微粉活化特性及對混凝土性能影響機(jī)理

XRD和SEM分析結(jié)果表明：鋼渣主要礦物為C2S（硅酸二鈣），另含有少量的C3S（硅酸三鈣）及RO相，故鋼渣微粉早期活性強(qiáng)度低。熱潑鋼渣和熱悶鋼渣水化活性指數(shù)均為76%，達(dá)到二級(jí)鋼渣粉技術(shù)要求。通過加入少量復(fù)合改性劑，可以將鋼渣活性提高到80%～94%，達(dá)到一級(jí)鋼渣粉的技術(shù)要求。其中，鋼渣中游離氧化鈣的含量會(huì)影響其活性，應(yīng)控制其含量小于3%。鋼渣中石膏的添加可以提高20%的活性指數(shù)，SA激發(fā)劑可提供鋼渣所需的激發(fā)成分。添加20%～25%的水泥熟料可彌補(bǔ)鋼渣中極缺的 C3S［4］。

采用改性鋼渣一鐵渣雙摻體系，可以提高混凝土流動(dòng)度、折壓比、抗碳化性能和氯離子滲透性能，降低干燥收縮率，具有良好的應(yīng)用前景［5］。

游離鈣的存在可能影響建筑物的長期體積穩(wěn)定性，故不宜用作建筑集料；通過鋼渣粉磨改性、消解、均化工藝，可提高鋼渣體積安定性和水化活性，增大鋼渣用量；用于水泥和混凝土的鋼渣微粉是最為合理的開發(fā)方向?；炷林?，根據(jù)不同標(biāo)號(hào)，改性鋼渣微粉摻量可控制在20%～30%。

1.3 鋼渣在水泥中的應(yīng)用

鋼渣用于鐵質(zhì)校正料應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成熟并得到應(yīng)用。理論摻量為9%，實(shí)際摻量為4%。依水泥熟料強(qiáng)度不同，鋼渣粉做混合材摻量可達(dá)到15%～20%。鋼渣摻入后對水泥膠砂性能有較好提升，折壓比、耐磨性、干燥收縮率性能明顯改善。

鐵質(zhì)校正料摻量有進(jìn)一步提高的空間；鋼渣理論上可全部取代現(xiàn)用混合材。鋼渣摻入后，水泥的折壓比和耐磨性均得到提高，使鋼渣道路水泥具有更強(qiáng)的優(yōu)勢［6］。

2 鋼渣尾渣的利用情況

2.1 國內(nèi)鋼渣的利用途徑

國內(nèi)鋼渣綜合利用途徑分為兩種：一種是鋼渣返回鋼鐵生產(chǎn)鏈，如用作燒結(jié)熔劑、高爐和轉(zhuǎn)爐造渣劑等；另一種社會(huì)消化，即鋼渣建材資源化。由于各種條件限制，鋼鐵返回料不同鋼廠有不同程度使用，但規(guī)模均不大。鋼渣尾渣主要還是應(yīng)用于建筑材料領(lǐng)域。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》以及《鋼鐵渣粉》的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、民用建筑中。據(jù)中鋼協(xié)統(tǒng)計(jì)，2016年鋼渣利用量為1 000萬t，鋼渣的主要利用途徑及所占比例見表1。

表1 鋼渣的主要利用途徑及所占比例

表1中，除道路集料和回填外［7］，鋼渣在水泥中的應(yīng)用最廣泛，在國內(nèi)已有十幾年的使用歷史了。典型廠家如山西雙良、山東日照、杭州海穆；鋼渣微粉用在水泥和混凝土中，是目前業(yè)內(nèi)正在大力發(fā)展和推廣應(yīng)用的方向，典型廠家有寶鋼新材料、寧波寶豐、武漢博磊等［8］。

2.2 鋼渣尾渣的應(yīng)用情況

據(jù)測算，以年產(chǎn)600萬t鋼產(chǎn)量計(jì)算，年產(chǎn)鋼渣約為40萬t，經(jīng)過棒磨和磁選聯(lián)合工藝處理后剩余34萬t，該部分尾渣金屬鐵含量小于2%且粒度小于10 mm。

水泥行業(yè)是鋼渣使用的最大用戶。應(yīng)全面了解鋼渣尾渣替代地區(qū)水泥廠鐵質(zhì)校正料和混合材的可行性，對周邊300 km范圍內(nèi)水泥廠鐵質(zhì)校正料和混合材需求情況進(jìn)行專門調(diào)查。

在混凝土應(yīng)用方面，地區(qū)混凝土品種以C30和C35為主，采用粉煤灰及高爐水淬渣做摻合料。鋼渣尾渣的應(yīng)用情況見表2。

表2 鋼渣尾渣的應(yīng)用情況

通過上述分析，根據(jù)地區(qū)建筑材料市場容量及鋼渣推廣潛力而言，若采取適當(dāng)措施，在地區(qū)實(shí)現(xiàn)鋼渣綜合利用率達(dá)到90%以上是可能的。其中安定性的問題可以通過嚴(yán)格熱悶工藝控制和鋼渣臨時(shí)堆存消解解決。必須注意的是：鋼渣易磨性較差，特別是渣鐵包裹現(xiàn)象嚴(yán)重，必須通過合理的工藝手段來解決，否則可能因磨耗高于競爭材料而增加推廣困難。這是在工程化過程中應(yīng)充分重視的問題［9］。

從上述分析可知，鋼渣尾渣綜合利用方式可以有以下三種：

（1）作為熱悶鋼渣處理線副產(chǎn)品，以尾渣顆粒料的形式直接外賣。前者的優(yōu)勢在于：不增加任何投資，直接替代現(xiàn)有材料，具有投資省，生產(chǎn)管理簡單的特點(diǎn)；銷售時(shí)只需價(jià)格比現(xiàn)用產(chǎn)品更低即可。劣勢在于：鋼渣易磨性差，磨耗大，無論是鐵質(zhì)校正料還是混合材均有可能導(dǎo)致水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低，成本上升，進(jìn)而影響鋼渣推廣的全局，致使下游廠家經(jīng)濟(jì)性不合理。

（2）加工鋼渣微粉外賣。這是目前國內(nèi)鋼渣加工處理產(chǎn)品開發(fā)方向。其優(yōu)點(diǎn)是專業(yè)生產(chǎn)、性能可控，更有利于穩(wěn)定鋼渣性能，有利于鋼渣持續(xù)推廣使用；缺點(diǎn)是需要較大的投資，成立專業(yè)化廠，人才和市場資源儲(chǔ)備不足，前期盈利可能性不大。

（3）生產(chǎn)鋼渣復(fù)合微粉產(chǎn)品和鋼渣道路水泥。近年來，水泥配制技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展較快，其核心思想是將水泥熟料、混合材以及其它輔料分別細(xì)磨后，按照一定比例，用雙軸攪拌機(jī)將各種粉料混勻后即可。其優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)靈活，可以隨時(shí)根據(jù)熟料性能、用戶需求調(diào)整配方，最大限度降低生產(chǎn)成本，滿足用戶需要。這種方式近年來在廣州和上海發(fā)展較好［10］。根據(jù)鋼渣推廣過程中可能面臨的問題，建議考慮這種營運(yùn)模式。鋼渣微粉產(chǎn)品系列以及應(yīng)用領(lǐng)域見表3。

表3 鋼渣微粉產(chǎn)品系列以及應(yīng)用領(lǐng)域

3 產(chǎn)品投資方案

為盡可能多途徑大量利用鋼渣尾渣，減少投資，效益最大化的目標(biāo)［11］，提出兩個(gè)方案供參考：

（1）直接外賣方案：根據(jù)表2所列目標(biāo)，開展鋼渣尾渣返回鋼鐵廠家和鋼渣用于水泥行業(yè)的專業(yè)營銷工作。

（2）合作投資方案：以表3所列產(chǎn)品為目標(biāo)，選擇合適的水泥廠家戰(zhàn)略合作或共同投資建立一個(gè)鋼渣微粉配制生產(chǎn)廠。投資內(nèi)容為：新建一條年處理10～30萬t的鋼渣粉磨生產(chǎn)線；利用水泥廠原有粉磨生產(chǎn)線；新增一套粉料混合攪拌系統(tǒng)。新增投資部分包括鋼渣粉磨系統(tǒng)和配制混合系統(tǒng)。

4 結(jié)論

（1）熱悶鋼渣具有更好的安定性和破碎解離性能，有利于鋼渣尾渣建材資源化。但是，鋼渣的高游離鈣特性可能對長期體積穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此不適宜用于建筑集料。

（2）通過鋼渣微粉改性、消解、均化工藝，提高鋼渣體積安定性；通過鋼渣活化和改性技術(shù)，可提高鋼渣水化活性到80%以上，增大了鋼渣微粉應(yīng)用范圍和應(yīng)用量。在水泥中，根據(jù)標(biāo)號(hào)不同和水泥熟料強(qiáng)度不同，改性鋼渣微粉摻量可到達(dá)15%～20%；在C30和C35混凝土中，可取代30%以上的粉煤灰和鐵渣。

（3）改性鋼渣微粉用于水泥和混凝土，是目前最現(xiàn)實(shí)和最大量的利用途徑。根據(jù)鋼渣市場現(xiàn)階段應(yīng)用情況，市場推廣難度較大，建議考慮創(chuàng)新投資營運(yùn)模式，與下游廠家形成戰(zhàn)略聯(lián)盟，建立鋼渣微粉系列產(chǎn)品配制生產(chǎn)線，進(jìn)行專業(yè)礦渣建材生產(chǎn)，而不是僅僅為了處理鋼渣。