付 驍，蔡金文，沈 飛，馬愛(ài)元

（六盤(pán)水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤(pán)水 553004）

鋼渣是煉鋼過(guò)程中的一種熔渣，我國(guó)鋼渣的總產(chǎn)量約為粗鋼總產(chǎn)量的12%，2020 年全國(guó)粗鋼產(chǎn)量超過(guò)9 億，鋼渣累積總量近10 億t，但其綜合利用率僅為10%。隨著時(shí)代的發(fā)展，鋼渣的堆積量也越來(lái)越多，并且鋼渣綜合利用率較低，堆存或掩埋鋼渣不僅僅浪費(fèi)資源，而且占用了有限的土地，造成土壤以及地下管線、管道堵塞以及自來(lái)水、河水污染等諸多問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)資源緊缺，如何高效解決鋼渣綜合利用問(wèn)題已成為一個(gè)熱門(mén)的研究主題，為找到合理的綜合利用方法，諸多的研究者進(jìn)行了大量關(guān)于鋼渣處理的研究工作。在混凝土行業(yè)中，鋼渣可用于大體積混凝土，改善原有的混凝土的性能，使其在原有的基礎(chǔ)上有所提高，并且可以廣泛的應(yīng)用于混凝土摻合料建材中，改變對(duì)混凝土滲透性的影響。在硅酸材料行業(yè)中，鋼渣可作為混合材料生產(chǎn)水泥，替代部分原料來(lái)煅燒水泥熟料。鋼渣碎石的細(xì)小顆粒形狀、硬度和耐磨性都比較適合企業(yè)發(fā)展道路工程材料的要求，因此鋼鐵冶煉渣在建材行業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值不斷凸顯。

1 鋼鐵冶煉渣在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

在我國(guó)的水泥行業(yè)中，鋼鐵冶煉渣可以作為一種混合材料來(lái)制備水泥，鋼渣作為原材料用于煅燒水泥熟料等將鋼渣制做成水泥，能夠解決鋼渣堆積情況，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”，資源循環(huán)再利用。有實(shí)驗(yàn)研究表明，在鋼渣中加入10% 石膏所制備的鋼渣沒(méi)有熟料水泥，并且其強(qiáng)度并不是很理想，而且存在于一些不定性的問(wèn)題。有研究顯示加入礦渣產(chǎn)出的鋼渣礦渣無(wú)熟料水泥能增強(qiáng)才材料的滲透性及耐腐蝕性[1]。范明川[2]通過(guò)水泥工業(yè)的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)水泥的成分對(duì)水泥的強(qiáng)度起到很大的影響，鋼鐵冶煉渣與水泥中的礦物組成部分比較相似，并可將鋼渣作為鐵質(zhì)的校正原料和混合材料的綜合利用。

蔡振雷[3]等通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究運(yùn)用高溫的方式將粉煤灰和鋼鐵冶煉渣熔融得到不同性質(zhì)的鋼渣，然后對(duì)在水泥中摻加改性后鋼渣進(jìn)行一系列的性能研究與分析，研究表明添加改性鋼渣水泥能夠有效的降低改性鋼渣水泥中的CaO 的含量，雖其強(qiáng)度比添加普通鋼渣水泥抗壓強(qiáng)度要低一點(diǎn)，但其可作為水泥中的混合材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出，改性鋼渣水泥的各項(xiàng)指標(biāo)與普通鋼渣水泥標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)相差不大，可以滿足于制備鋼渣水泥的條件。雖然改性鋼渣水泥的初期強(qiáng)度基本都低于普通的鋼渣水泥的抗壓強(qiáng)度，但是均能滿足于水泥的抗壓強(qiáng)度需求。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，改性鋼渣中的粉煤灰的活性會(huì)逐漸的被激活，則其末期的抗壓強(qiáng)度也不斷的增強(qiáng)。在現(xiàn)如今資源潰泛與環(huán)境污染的問(wèn)題上，改性鋼渣作為水泥的混合材料，可以更好的綜合利用廢棄物、節(jié)約資源，從而很好的降低廢棄物對(duì)環(huán)境污染的影響。

2 鋼鐵冶煉渣在水泥熟料煅燒中的應(yīng)用

劉晶晶[4]等在實(shí)驗(yàn)研究表明，鋼鐵冶煉渣的摻入量會(huì)影響水泥熟料的性能，鋼渣在水泥熟料煅燒中，不同的鋼渣摻入量會(huì)影響煅燒后水泥熟料的外觀形狀，當(dāng)鋼渣的攝入量越高則水泥熟料的收縮量會(huì)變大、強(qiáng)度也越來(lái)越強(qiáng)，同時(shí)，水泥熟料的塊體和硬度也會(huì)增大。經(jīng)過(guò)諸多實(shí)驗(yàn)研究得出溫度的高低和鋼渣的摻入量是煅燒水泥熟料的重要因素，由此可以得出鋼渣的摻入量有一定的限制范圍，當(dāng)鋼渣的摻入量過(guò)多則會(huì)使煅燒后的塊體間隔增大，水泥熟料的熔點(diǎn)也有所降低，水泥熟料的強(qiáng)度也會(huì)越來(lái)越明顯。在燒結(jié)過(guò)程中，若水泥熟料的煅燒溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致鋼渣中的金屬元素融化在一起出現(xiàn)燒結(jié)的現(xiàn)象，使得煅燒過(guò)后水泥熟料的強(qiáng)度變高。另一方面，由于受溫度的影響，冷卻過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)少量新晶體物質(zhì)，大部分來(lái)不及冷卻析晶以玻璃態(tài)的形式存在，產(chǎn)生大量的玻璃相[5，6]。鋼鐵冶煉渣在水泥熟料煅燒后冷卻條件的不同會(huì)對(duì)水泥熟料制作成混凝土有很大的影響，水泥熟料的冷卻過(guò)程起到?jīng)Q定性的作用，采用空冷方式和爐冷方式進(jìn)行一系列的研究，研究顯示空冷方式優(yōu)于爐冷的方式，在空冷方式中煅燒過(guò)后的水泥熟料硬化基本沒(méi)有開(kāi)裂現(xiàn)象；在溫度為1300℃、鋼渣摻入量為15% 中水泥熟料進(jìn)行煅燒，保溫2h，在500℃的空冷方式中能夠得到性能最好的水泥熟料，并且該水泥熟料水化后硬化沒(méi)有發(fā)生分裂，提高水泥熟料的硬度以及優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用。

廖雙雙等[7]進(jìn)行了諸多的研究得出，鋼渣中含有一定量的水泥熟料礦物，礦物中含有一些水硬膠凝性，有利于提高膠結(jié)充填體強(qiáng)度?；炷林袚诫s部分的鋼鐵渣粉可形成微膨脹現(xiàn)象，具有顯著的抗凍性。鋼渣粉末可用于混凝土外加劑，從而減少在混凝土系統(tǒng)放熱的水合速率，提高混凝土的流動(dòng)性，利用溫度和強(qiáng)度受混凝土摻和量的影響，使得鋼渣在混凝土中快速的高溫收縮，縮短了鋼鐵渣粉在混凝土摻合料中的收縮時(shí)間，并且增強(qiáng)了混凝土的抗壓強(qiáng)度以及防止混凝土內(nèi)部收縮的開(kāi)裂。

3 鋼鐵冶煉渣在混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用

林東[8]等采用鋼鐵冶煉渣作為骨料來(lái)制備不同水膠比的混凝土，并指出其可用于混凝土的可行性，表明鋼渣骨料混凝土與普通混凝土的性能差異。具體實(shí)驗(yàn)研究表明，鋼渣骨料可以改變混凝土的工作性能，并且有效的提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。在探究鋼渣混凝土與普通混凝土的強(qiáng)度性能時(shí)，得出前者混凝土與后者混凝土的水膠比越低則其前者的抗壓強(qiáng)度更強(qiáng)，而在相同的水膠比下，鋼渣骨料混凝土抗壓強(qiáng)度更強(qiáng)。目前，我國(guó)的道路建設(shè)技術(shù)在世界上是領(lǐng)先的，并且在大量的使用工業(yè)上的鋼渣進(jìn)行道路的建設(shè)，而我國(guó)在使用鋼渣作為道路建設(shè)上有豐富的經(jīng)驗(yàn)，大大的減少了鋼材的資源且使得廢渣得以重用，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，防止環(huán)境的污染。鋼渣碎石的細(xì)小顆粒形狀、硬度和耐磨性都比較研究適合企業(yè)發(fā)展道路工程材料的要求，因此我們可以用于道路的建設(shè)一個(gè)社會(huì)基層、面層及墊層，用于鋼渣瀝青混凝土路面，使得有更好的路面環(huán)境。

郝迎軍[9]通過(guò)Mehta 整體論模型研究顯示，鋼鐵渣復(fù)合粉在混凝土中具有諸多的作用，比如：在混凝土添加鋼鐵渣可以改善混凝土粒度分布，通過(guò)優(yōu)化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，可以減少大孔數(shù)量，增加小孔數(shù)量，降低混凝土結(jié)構(gòu)的平均孔徑，進(jìn)一步縮小水泥化合物之間的空隙，從而達(dá)到降低混凝土拌合用水量的作用；基于鋼鐵渣復(fù)合粉是細(xì)微球狀體的結(jié)構(gòu)特性，從而改善混凝土攪拌混合過(guò)程的摩擦阻力，具有一定的潤(rùn)滑作用；由于鋼渣中含有大量的活性二氧化硅，從而很好的與水泥中的Ca（OH）2進(jìn)行水化反應(yīng)生成硅酸凝膠，從而能夠增加混凝土抗壓強(qiáng)度的作用。

李洪偉[10]等通過(guò)鋼鐵渣粉作摻和料配制混凝土性能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，摻鋼鐵渣粉會(huì)使混凝土的凝結(jié)時(shí)間增長(zhǎng)，塌落度損失度很小，并且容易在氣候好的季節(jié)開(kāi)展工作。摻入一定量的鋼渣粉會(huì)使得混凝土的初期強(qiáng)度下落明顯，但是會(huì)使其末期的強(qiáng)度上升顯著，并且抗壓折斷的強(qiáng)度也有著明顯的改變。當(dāng)進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)研究鋼鐵渣粉混凝土的最佳方式摻入量時(shí)，可以通過(guò)凈漿安定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，鋼鐵渣粉混凝土的最佳的摻入量為35%，其工作性能、力學(xué)系統(tǒng)性能是最好的。另外摻入一定量的鋼鐵渣粉可以很好的提高混凝土的持久耐磨性，也可以得出其與普通的混凝土的抗?jié)B性有一定的相似之處。最后通過(guò)該實(shí)驗(yàn)配制的鋼鐵渣粉混凝土測(cè)試，鋼鐵渣粉混凝土不但在各項(xiàng)指標(biāo)上都比較符合普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)要求，而且在很多指標(biāo)上都優(yōu)于普通混凝土。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的資源環(huán)境面臨的主要問(wèn)題是地區(qū)的過(guò)度開(kāi)發(fā)以及工業(yè)上的廢水廢渣沒(méi)得以更好的利用，使得工業(yè)上的廢水廢渣等有害物質(zhì)的隨意堆放，所以低碳排放和節(jié)約資源是我國(guó)每個(gè)企業(yè)、公民該有的任務(wù)，目前各大鋼鐵廠的首要任務(wù)就是要提倡安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保。鋼渣的化學(xué)結(jié)構(gòu)成分能夠在水泥行業(yè)中起到很好的決定性作用，在水泥中添加改性的鋼渣能夠有效的降低水泥中的CaO 的含量，并且可以作為混合材料生產(chǎn)水泥。鋼鐵渣粉作摻合料來(lái)配制混凝土的性能，從而可以增強(qiáng)原有混凝土的強(qiáng)度以及硬度，并且改善普通混凝土的工作性能、力學(xué)性能，使得資源充分利用且環(huán)保高效的途徑。我國(guó)各大鋼鐵廠發(fā)展鋼渣的資源進(jìn)行充分利用和保護(hù)主義生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境為目標(biāo)，在鋼渣現(xiàn)有企業(yè)利用途徑的技術(shù)上，將鋼鐵廠固體廢物鋼渣合理有效的利用起來(lái)，來(lái)改善鋼渣的資源管理利用和社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，走向環(huán)保之路，發(fā)展中國(guó)綠色建筑材料，保護(hù)生態(tài)文化環(huán)境，造福人民服務(wù)社會(huì)，營(yíng)造幸福生活，創(chuàng)造美好家園。