钢渣资源化利用制备复合微粉

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摘要：【摘 要】钢渣作为钢铁工业的副产物，利用率一直很低，严重影响了我国钢铁工业的可持续发展，文章简要概述钢渣的来源和性质，重点介绍了钢渣资源在水泥厂的综合利用情况，提出一种钢渣资源化利用技术，对钢渣资源综合利用意义重大，能保护环境和合理利用资源

　　【摘 要】钢渣作为钢铁工业的副产物，利用率一直很低，严重影响了我国钢铁工业的可持续发展，文章简要概述钢渣的来源和性质，重点介绍了钢渣资源在水泥厂的综合利用情况，提出一种钢渣资源化利用技术，对钢渣资源综合利用意义重大，能保护环境和合理利用资源。

　　【关键词】钢渣;物化性质;复合粉

　　0 引言

　　钢渣是在冶金生产过程中产生的一种很重要且含量占比较大的固体废弃产物，在以前的钢铁生产中都将它作为废物直接丢弃，这种处理方式不仅占用土地，污染环境，而且钢渣中的重金属元素经过雨水浸出会对土壤和地下水造成严重的污染，给人民的生活和生存环境带来严重的威胁[1]。因此，钢渣资源综合利用意义重大而深远。

　　1 钢渣成分及相关性能

　　本文使用的钢渣为广西柳州钢铁公司产生的废渣，其年产钢渣量约150万t，经粗破选铁后，剩余尾渣约120万t，尾渣按其粒径分为3种规格，具体见表1。广西鱼峰水泥股份有限公司利用钢渣生产复合微粉使用的工艺是矿立磨粉体粉磨工艺技术，该立磨系统于2010年建成并投入使用，主体设备型号为TRMS43.4矿渣辊式磨，年产量为60万t。

　　1.1 钢渣的主要化学成分

　　广西柳州钢铁公司生产的不同粒径的钢渣的主要化学成分基本一致。

　　1.2 钢渣的物理性能

　　广西柳州钢铁公司生产的钢渣呈黑色，其中夹带有部分铁粒，外观像结块的熟料，密度为3.3 kg/cm3，堆积密度约2.0 kg/cm3，含水为1.2%，熔点为1 350 ℃左右。由于钢渣具有密度大、硬度大、表面粗糙的特点，因此钢渣的耐磨性和耐腐蚀性较好，并且大块难以破碎。

　　1.3 钢渣的体积安定性

　　钢渣中含有的f-CaO，使其存在安定性不良和稳定性差的情况。钢渣产品的安定性不良主要是f-CaO造成的，一般来说，转炉渣中的f-CaO含量在3%以上将会产生风化膨胀碎裂。f-CaO在消解过程中生成Ca(OH)2，其组织结果发生体积膨胀，造成试体安定性不合格[2]。

　　1.4 钢渣的易磨性

　　钢渣不仅显微硬度高，而且韧性也大，导致钢渣的磨蚀性大，易磨性差。同时，钢渣中含有部分铁粒，增大了其磨蚀性。

　　实验研究表明，97%以上的钢渣粉磨筛余物是金属铁。钢渣易磨性差的原因在于钢渣中含有几乎不能被磨细的金属铁，而不是钢渣矿物本身的原因。将钢渣进行磁选除铁后，钢渣的易磨性得到显著改善[2]。

　　1.5 钢渣的活性

　　由于钢渣矿物结晶致密、晶粒较大，因此水化速度缓慢。而钢渣的组成显示它具有潜在活性，需要采取相应的措施将其活性激发出来。广西鱼峰水泥股份有限公司主要采取将钢渣磨细的物理方法激发钢渣的活性，不同细度的钢渣粉的活性情况见表2。

　　钢渣粉的活性随着细度的降低而不断提高，但是随着钢渣粉的细度不断降低，钢渣粉的活性增进率不断下降，考虑实际生产情况，钢渣粉的细度控制在45μm，细度控制指标≤2.0%。

　　2 钢渣搭配其他废渣生产复合粉试验

　　2.1 进厂钢渣质量控制

　　为了解决钢渣的易磨性及钢渣f-CaO含量偏高影响安定性等不良因素，广西鱼峰水泥股份有限公司使用的钢渣主要是经破碎除铁后20 mm渣中筛出的粒径≤5 mm的钢渣(化学成分与20 mm渣一致)，通过有效除铁和降低钢渣粒径提高钢渣的易磨性，同时对进厂的钢渣的f-CaO含量进行严格控制，目前进厂的钢渣的f-CaO含量在1.0%～1.5%。

　　2.2 不同废渣搭配生产复合粉

　　为进一步降低钢渣的易磨性和安定性，广西鱼峰水泥股份有限公司综合考虑混凝土市场用户需求及周边废渣资源，决定试生产活性较高的复合粉。复合粉生产的主要搭配废渣为部分粒化高炉矿渣(简称水渣)及燃煤炉渣，试验数据见表3。

　　由表3可知：在细度控制指标一致的情况下，随着钢渣的掺量增加，复合粉的台时产量和活性不断下降;综合台时产量与复合粉活性考虑，采取方案5生產复合粉的台时产量及活性相对较好。

　　3 钢渣复合粉在搅拌站混凝土中试验情况

　　3.1 试验方案

　　(1)使用钢渣复合粉100%替代粉煤灰，进行各标号混凝土的生产。

　　(2)使用钢渣复合粉替代部分粒化高炉矿渣粉和部分粉煤灰，用于C15—C60各标号普通混凝土的生产。

　　(3)使用钢渣复合粉100%替代矿粉和100%粉煤灰，用于C30及C30以下混凝土的生产。

　　3.2 试验配合比

　　钢渣复合粉部分替代矿粉和粉煤灰配比见表4。

　　3.3 试验结果分析

　　钢渣复合粉部分替代矿粉和粉煤灰试验结果见表5。

　　(1)钢渣复合粉可完全替代粉煤灰，并且混合体的使用性能和强度要优于使用粉煤灰。

　　(2)从表4的试配结果来看，随着替代矿粉比例的增加，其工作性能变差，强度逐渐降低。可知，钢渣复合粉的需水比比矿粉高，活性比矿粉偏低。

　　(3)综合考虑原材料成本，复合粉替代矿粉比例达到40%时，混凝土28 d抗压强度仍能满足要求，28 d强度比基准配合比略低，但是工作性能比较差，则需要通过调整外加剂和砂率实现。

　　(4)钢渣复合粉完全替代矿粉时，混凝土28 d强度较低，工作性能较差。7 d强度较基准配合比低4.7 MPa;28 d强度较基准配合比低4.1 MPa;但是强度仍然达到38.5 MPa。

　　综上所述，钢渣复合粉的使用性能及活性介于粉煤灰与矿粉。

　　4 结论

　　钢渣通过搭配水渣和燃煤炉渣可用于立磨生产钢渣复合粉，通过搭配生产可降低钢渣易磨性差对立磨生产的影响，同时可提高钢渣粉的活性，从生产过程跟踪反馈信息来看，钢渣复合粉部分搭配用于混凝土，不会影响混凝土的工作性能，并且生产中外加剂和用水量基本不变。从应用钢渣复合粉的实体效果反馈来看，对混凝土实体表观影响不大，未发生混凝土强度不够、体积膨胀及开裂等情况。

　　参 考 文 献

　　[1]陈文海，李雪.一种钢渣尾矿在空心微珠领域应用的新探索[C].第八届(2011)中国钢铁年会论文集，2011.

　　[2]韩长菊，杨晓杰，周惠群，等.钢渣及其在水泥行业的应用[J].材料导报，2010(Z2)：440-443.

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