張 雷 李建新 馬 旭

（1 湛江寶鋼新型建材科技有限公司；2 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

0 前言

鋼鐵作為社會建設的基礎材料，隨著經濟建設的發(fā)展，產量得到快速的增長。根據國家統(tǒng)計局數據，2015年我國生鐵全年產量6.91 億噸；2016 年全年產量7.01億噸，同比增長0.7%；2017 年全年產量7.11 億噸，同比增長1.8%；2018 年全年產量7.71 億噸，同比增長3.0%，創(chuàng)歷史新高；2019 年1～9 月，我國生鐵累計產量6.12 億噸，同比增長6.3%，產量保持穩(wěn)定增長趨勢[1]。高爐礦渣的產量與高爐煉鐵的生鐵產量存在直接聯(lián)系，一般認為每生產一噸生鐵，將產出0.25～0.35 噸的高爐礦渣[2]。隨著生鐵產量的持續(xù)增長，可供應市場的礦渣粉產量也在持續(xù)增長。

另一方面，環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展逐漸成為了人類發(fā)展的核心問題，國家及地方政府也針對鋼鐵、化工、建材等傳統(tǒng)領域提出了節(jié)能減排、低碳經濟的號召和要求。2005 年國務院下達了國發(fā)[2005]22 號文中關于加快循環(huán)經濟的若干意見中提出：重點環(huán)節(jié)之一是加強各類廢物的循環(huán)利用，推進企業(yè)“零排放”；國家發(fā)改委2006 年發(fā)布的“鋼鐵產業(yè)發(fā)展政策”中提出：提高環(huán)境保護和資源綜合利用水平，最大限度地提高廢物的綜合利用水平，力爭實現(xiàn)“零排放”，其中，關于《資源綜合利用專項規(guī)劃》意見通知中指出：2010 年冶煉渣綜合利用達到86%以上。鑒于此，礦渣作為高爐煉鐵的副產物，其合理應用顯得尤為重要。

目前，礦渣粉在我國主要應用于水泥廠作為混合材料以及混凝土攪拌站作為摻合料。但是，由于地域性供需不平衡、礦渣摻假、鑒別技術不完善等問題的存在，礦渣粉在預拌混凝土中的應用現(xiàn)狀及存在問題值得引起重視。

1 礦渣粉應用歷史及現(xiàn)狀

當今世界主流的煉鋼方法主要分成兩種：一種是高爐、轉爐煉鋼法，另一種是電弧爐煉鋼法。目前在世界范圍內，高爐、轉爐法生產的生鋼產量約占總產量的71%，電弧爐煉鋼法的產量約占總產量的29%。電弧爐煉鋼法產生鋼渣，高爐、轉爐煉鋼法產生高爐礦渣和鋼渣。高爐礦渣是以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，是一種具有潛在水硬性的材料，以大量的玻璃體形式存在。高爐礦渣按冷卻方式不同，可產生氣冷礦渣、水淬礦渣、造粒礦渣等。氣冷礦渣可用作礦渣骨料，造粒礦渣可用作水泥混合材或輕骨料。水淬礦渣是指高爐礦渣經冷水急速冷卻后形成的5mm 以下粒徑的顆粒，以水淬礦渣為主要原料，經干燥、粉磨處理后制成的粉末材料即為磨細高爐礦渣粉。礦渣粉在我國的應用已十分普遍，已廣泛應用于水泥產業(yè)、預拌混凝土以及預制混凝土產業(yè)。礦渣粉具有潛在的水硬性和較強的混凝土活性，是水泥和混凝土的優(yōu)質摻和料，水泥的替代率可達30%～50%，且具有改善水泥混凝土泌水性和流動性，降低水化熱等優(yōu)點[3]。

1.1 礦渣粉應用歷史

礦渣粉作為混凝土摻合料始于20 世紀，1958 年南非將細度為350m2/Kg 的礦渣粉用于新拌混凝土摻合料，隨后，主要發(fā)達國家陸續(xù)建成了年產萬噸磨細高爐礦渣粉加工廠及配套水泥廠，并陸續(xù)制訂了相應標準[4]。歐洲有著長期將磨細礦渣當作一種與硅酸鹽水泥混合的輔助膠凝材料的傳統(tǒng)，比例高達80%[7]。在荷蘭，礦渣摻量為65%～70%的礦渣硅酸鹽水泥已經占到水泥銷售總量的60%，應用已相當普遍[8]。在北美，磨細礦渣甚至已作為一種單獨的輔助膠凝材料出售，由在水泥廠與硅酸鹽水泥混合改為了可由混凝土攪拌站直接加到混凝土中拌和[9]。1992 年建成通車的澳大利亞悉尼港海底隧道，設計使用壽命為100 年，為保證耐久性，采用了摻量為60%的磨細礦渣混凝土。1997 年建成通車的香港青馬大橋，設計使用壽命為120 年，其主塔橋采用了摻量為64%的磨細礦渣混凝土。荷蘭的東謝爾德巨型海浪擋潮閘，處于北海風暴潮區(qū)域，設計使用壽命為250 年，采用了礦渣摻量為65%的礦渣硅酸鹽水泥。礦渣粉已逐步應用于各項大型工程。

我國對礦渣粉的研究始于20 世紀90 年代初期，針對礦渣粉的技術指標、性能指標以及對水泥和混凝土性能的影響等，科研院所相繼開展了大量試驗研究工作[5-6]。1998～1999 年，南京水利科學研究院開展了“九五”國家重點科技攻關項目——“磨細礦渣高性能混凝土研究”。2000 年，上海寶鋼率先從日本引進年產60 萬噸的礦渣粉立磨生產線，標志著國內的大規(guī)模礦渣粉生產逐步展開，隨后幾年武鋼、首鋼、鞍鋼、唐鋼等大型立磨礦渣粉生產線也相繼投產[4]。隨后，礦渣粉在我國逐漸廣泛應用于各項建設工程。

1.2 礦渣粉應用現(xiàn)狀

根據華神智能數據中心統(tǒng)計數據，2013 年我國礦渣粉全年產量1.26 億噸，是近些年我國礦渣粉產量的歷史高峰；2015 年我國礦渣粉全年產量跌破1 億噸，是近些年我國礦渣粉產量的最低值；2016 年至2018 年我國礦渣粉全年產量小幅度增長，2018 年我國礦渣粉全年產量1.02 億噸，相比2017 年小幅增長0.63%[1]。

《廣東省統(tǒng)計年鑒》顯示，2017 年廣東省生鐵產量2024 萬噸，鋼產量4213 萬噸，每年約產生高爐水淬渣（?；郀t礦渣）1500 萬噸。同時，《廣東省統(tǒng)計年鑒》與中國建筑業(yè)協(xié)會混凝土分會數據顯示，2017 年廣東省生產水泥1.5 億噸，混凝土1.6 億立方（不含交通、水利、能源三大系統(tǒng)），以每噸水泥平均消耗4%?；郀t礦渣，每立方混凝土消耗?；郀t礦渣粉80kg 計，廣東省2017 年消耗粒化高爐礦渣1880 萬噸。加上交通、水泥、能源三大系統(tǒng)的建設工程中使用的粒化高爐礦渣粉，以及預拌砂漿中使用的粒化高爐礦渣粉，廣東省2017 年的粒化高爐礦渣粉的消耗量估計在2500 萬噸左右。

目前，礦渣粉在我國主要應用于水泥廠作為混合材料以及混凝土攪拌站作為摻合料，以廣泛應用于各項建設工程，但礦渣粉的質量卻存在著參差不齊的現(xiàn)象。

2 現(xiàn)有執(zhí)行標準及相關指標

2.1《用于水泥中的?；郀t礦渣》GB/T 203－2008

適用于作水泥活性混合材料的粒化高爐礦渣，礦渣的性能要求如表1 所示。

表1 礦渣的性能要求

2.2《水泥制品用礦渣粉應用技術規(guī)程》JC/T 2238－2014

適用于礦渣粉在鋼筋混凝土排水管、預應力混凝土管、預應力鋼筒混凝土管、環(huán)形混凝土電桿、先張法預應力混凝土管樁等水泥制品生產中使用的技術規(guī)定。礦渣粉在其他水泥制品生產中使用時也可參照執(zhí)行。礦渣粉技術指標如表2 所示。

2.3《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T 18046－2017

適用于作水泥混合材、砂漿、混凝土摻合料的?；郀t礦渣粉。礦渣粉的技術要求如表3 所示。

3 目前存在的問題

⑴礦渣粉需求量逐年增長，存在巨大需求缺口。

以廣東省礦渣粉行業(yè)現(xiàn)狀為例，2017 年廣東省礦渣粉需求面臨著1000 萬噸左右的缺口，其中大約6 成左右的礦渣粉可由上海、湖北等地購入，而余下近400萬噸的礦渣粉仍需要有效的購入途徑。

表2 礦渣粉的技術指標

表3 礦渣粉的技術要求

⑵存在“假礦渣粉”現(xiàn)象。

礦渣粉的原材料是由大型鋼鐵企業(yè)供應，不法商人從鋼鐵企業(yè)購入礦渣粉后，在其中加入10%～30%價格低廉的石粉、陶瓷拋光粉等低活性、無活性的原材料與礦渣一起粉磨，獲取價格低廉的“假礦渣粉”。由于1 噸礦渣粉可以產出1.1～1.3 噸的“假礦渣粉”，從而使得價格低廉的“假礦渣粉”在建材市場上極具競爭力。

目前，我國礦渣粉行業(yè)存在的“摻假”現(xiàn)象主要有以下4 個方面：①混摻石粉。在礦渣粉中摻加石灰石粉，導致產品不符合標準要求，施工時需水量增大。②以次充好。大量使用低活性水渣（如“重礦渣”等）或高能耗的小球磨機生產細度不夠的礦渣粉，如性能指標僅為S75 級的礦渣粉，冒充大企業(yè)立式磨機生產的S95 級。③混摻劣質粉煤灰。在礦渣粉中摻加活性差、需水量大的劣質粉煤灰，大量摻入劣質粉煤灰將影響混凝土的耐久性和強度。④混摻陶瓷拋光粉。陶瓷拋光粉是一種與礦渣粉在形態(tài)和顏色上類似但卻對混凝土傷害很大的粉體，摻入混凝土中會導致混凝土流動性變差、后期強度變弱、氯離子含量超標等，影響工程建筑質量。⑤混摻鋼渣粉。在礦渣粉中摻加鋼渣粉形成鋼鐵渣粉，但以礦渣粉的名義出售。鋼鐵渣粉和礦渣粉是性能完全不同的兩個產品，鋼渣粉摻入量過大會引起安定性不良等問題。

⑶“劣幣驅逐良幣”效應。

由于“假礦渣粉”摻入的原材料基本不具備活性，因此用它生產的混凝土或者其他建材產品的力學性能、耐久性能均難以保障。價格低廉的“假礦渣粉”不斷沖擊市場，長此以往，則可能出現(xiàn)“劣幣驅逐良幣”的效應，不但會引起行業(yè)混亂發(fā)展，更會危害建筑的質量安全。

⑷缺少有效辨別“假礦渣粉”的技術手段。

由于石粉、陶瓷粉、礦渣粉的顏色基本接近，從外觀上很難分辨出真假礦渣粉，從而造成監(jiān)管困難?，F(xiàn)有的對礦渣粉的監(jiān)督抽檢，主要是針對礦渣粉的安定性、活性指數等指標。然而，為避免假礦渣粉的“活性指數”達不到國家標準要求，部分商人會在粉磨時加入早強劑，以此在抽樣檢驗中蒙混過關。針對有效辨別“假礦渣粉”的技術手段，目前還比較缺乏。

4 結語

礦渣粉是高爐煉鐵的副產物，已廣泛應用于我國的建設工程。質量合格的礦渣粉，具有改善水泥混凝土泌水性、流動性，降低水化熱，提高耐久性等優(yōu)點。然而，“假礦渣粉”現(xiàn)象、“劣幣驅逐良幣”效應對行業(yè)健康發(fā)展的沖擊等問題的存在，都在警醒對礦渣粉市場的加強監(jiān)管及規(guī)范化的必要性。因此，結合地方實際的標準編制、有效辨別“假礦渣粉”的技術手段的完善等都是現(xiàn)階段亟待解決的問題。