钢渣的成分以铁、硅、铝、镁、锰、钙等化学元素氧化物为主，其在冶金工业固体废物里面的含量高于78%。伴随国内粗钢产量的快速增长，排放钢渣的总量急剧增大，但现阶段钢渣综合利用水平并不高，加强其综合利用路径分析，提升钢渣利用水平，这对冶金工业的可持续发展而言有重要意义。

1 冶金工业固体废物钢渣简述

1.1 主要来源

在冶金工业钢铁生产中，钢渣主要源自熔炼金属原矿的过程，原矿里的各类金属、非金属元素在氧化之后形成金属氧化物和非金属氧化物。人们为了改善钢渣的特性，会加入石灰石、硅石、铁矿石和萤石等，这表明钢渣在钢铁冶炼中属于附带产物。

1.2 主要组成

钢渣作为冶金工业副产物之一，成分主要包括氧化铁、氧化亚铁、氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锰、五氧化二磷、游离氧化钙等，有时还存在五氧化二钒，其氧化物变数较大，需要按照钢渣的成分、含有各种物质的量对其进行综合利用。

1.3 加工方法

钢渣通常需要经过二次加工才能利用，常见加工方式为把液态钢渣热泼或热焖冷凝，破碎、磁选、陈化堆存，在钢渣的破碎环节通常使用颚式破碎机，当前最新工艺采用棒磨机破碎，更有利于渣中金属铁磁选和尾渣的综合利用加工；在分拣挑选钢渣的环节涉及到常见的筛选和磁选，筛选就是按照钢渣的颗粒大小进行规格区分，磁选则是采用带式除铁器和磁辊结合的磁选工艺剔除钢渣里面的单质金属铁，钢渣的焖化工序和陈化工序降低渣中的游离CaO，促使钢渣性能不断趋于稳定，方便进行下一步的处理、利用。

2 冶金工业固体废物钢渣的综合利用路径

2.1 在冶金流程内的利用

钢渣里面含有铁和锰等对冶金工业有利的元素，氧化镁和游离氧化钙的含量也多于石灰石、白云石，一些成分还能降低高炉渣黏度，改善冶金工业生产过程，应加大将钢渣作为钢铁冶炼熔剂的冶金流程内利用力度。首先，钢渣可以用作炼钢返回渣。在转炉炼钢生产中，每一吨钢要用到大约25kg高碱度返回钢渣，并配合白云石的使用，使炼钢早成渣，减少初期炉衬侵蚀，延长炉的使用寿命，同时减少耐火材料的消耗。其次，钢渣可以用作高炉炼钢熔剂。在需要添加石灰的高炉之中，可以直接将钢渣返作熔剂，用其中的氧化钙取代石灰石，并借助其有益成分减少熔剂消耗，优化钢渣的流动性，提高炼铁产量。但是钢渣成分有较大的波动，应根据具体情况确定钢渣替代炼铁熔剂的数量。再次，钢渣可以用作烧结熔剂。在冶金工业中生产烧结矿时要添加石灰石，一般转炉渣里含有的氧化钙达到40%~50%，将钢渣加工成粒径不超过10mm的颗粒就可以取代部分石灰石，用作烧结材料，回收钢渣里有益的成分，同时提升烧结料层的透气性，使烧结更快速、结块率更高，进而增加成品率。而且钢渣里有磷，可以对烧结矿风化产生抑制作用，提高烧结矿强度。投放钢渣的量要按照精矿品位及其含磷量而定，当配入5%~15%粒径不超过8mm的颗粒取代熔剂时，既回收钢渣里的钢粒和有益成分，还提高烧结矿的产量与质量。

2.2 在建筑材料中的利用

冶金工业固体废物钢渣存在强度高、密度大、耐磨性强、表面坑凹多、与沥青密切结合等特征，可用于制作建筑材料。例如利用钢渣生产钢渣砖，其主要原料是粉状钢渣、水淬钢渣，掺入一些高炉水渣或者粉煤灰、石灰和石膏等激发剂，用水搅拌，再经过轮碾和压制成型，蒸养之后就能制成建筑用砖。在生产钢渣重混凝土时要注意优化原材料选择。第一，水泥，它是生产钢渣重混凝土的胶凝材料，硅酸盐水泥较为常用，主要包括普通、矿渣、火山灰质、粉煤灰这四类硅酸盐水泥。水泥品种不同，其特点也不同，要按照建筑工程的性质和特征、所处环境、施工条件等做出合理的选择。第二，砂子，分为特细砂（细度模数0.7~1.5）、细砂（细度模数1.6~2.2）、中砂（细度模数2.3~3.0）、粗砂（细度模数3.1~3.7），一般粗砂用于制作高强混凝土，中砂用于制作普通混凝土，制作钢渣重混凝土时主要选择粗砂和中砂。第三，钢渣集料，选择粒径是6~20mm钢渣粗集料，以及粒径是0~0.8mm、0~3mm的钢渣细集料，两者的密度都是3.3~3.9×10³kg/m³。第四，外加剂，包括引气减水剂、缓凝减水剂、泵送剂等，根据所制备钢渣重混凝土的性能和工艺合理选择外加剂品种；第五，水，用自来水拌和混凝土。

通过对钢渣的综合利用，生产水泥和混凝土等，体现钢渣的资源化价值。如果钢渣的细度达到400m²/kg，就可取代10%~30%的水泥，在生产建筑混凝土时发挥利用价值，提高混凝土强度和耐磨性、耐腐蚀性、抗冻性。和生产水泥相比，利用钢渣生产混凝土可以降低成本，减少建筑工程资金投入，在生产混凝土的过程中得到广泛利用。如今国内钢渣粉的年产量已经达到300万t，在工程建设中得到利用，夯实冶金工业固体废物综合利用的基础。只是在开发生产钢渣粉的过程中要选择有效的粉磨设备、粉磨工艺，从而提升钢渣粉的细度，确保提供利用率。

2.3其他领域资源化利用

钢渣可用于农业生产。转炉钢渣里镁、钙、磷的含量较高，可以用作酸性土壤的改良。还可以制作钢渣磷肥，因为当用高磷铁水炼钢时，不加萤石造渣所得转炉钢渣里面的磷几乎不会溶于水，但根溶性较好，可溶解于植物根部弱酸环境，被植物吸收。钢渣硅肥里则含有较多植物容易吸收的活性硅，可用于种植水稻、玉米和小麦等喜硅农作物，特别是水稻对硅最敏感，利用钢渣硅肥能显著改善其生长状况，提高产量，水稻增产幅度可以达到5.0%~17%。

钢渣可用于铺路。钢渣有较高的抗压强度，经过陈化处理之后基本稳定，陈化钢渣已经大量用于路基材料、工程回填材料。中国冶金行业标准《工程回填用钢渣》（YB/T801-1993）提出了详细的回填用钢渣技术要求，只有经过陈化处理或者其他处理的、性能稳定的钢渣才能用于铺路，其粉化率波动上限不能大于5%，粒径最大不能超过200mm，废钢量也不能超过2%。

钢渣可用于处理废水。钢渣是具备优异性能的吸附剂，对处理重金属离子废水、无机非金属废水、有机染料废水等有重要的作用。在废水处理中，钢渣表现出吸附性能好、易于固液分离、精简吸附处理工艺、无毒害、价格低廉等优势，凭借优良的过滤性能去除废水中的杂质颗粒、部分重金属、溶解性有机物等。而且钢渣具备活性基因，可以在一定程度上吸附污染物质。经过破碎处理的钢渣比表面积较大，能将水中的磷和镍等吸收掉，并含有铁和钙，与砷酸盐的亲和力较强，在水中溶解部分有益成分可以使水呈碱性，吸附废水里的酸性物质，发挥化学沉淀作用。

钢渣可用于制作微晶玻璃。钢渣里面的氧化物是构成陶瓷和玻璃的重要成分，利用熔融法，将钢渣作为主要原料可以制备钢渣微晶玻璃。和同类产品相比，钢渣微晶玻璃的配方更简单，具有力学性能良好、熔化温度低、成本低廉的优势。利用机械化压延成型工艺处理钢渣，还能生产薄而大的板材。

3 结语

对冶金工业固体废物钢渣在冶金流程内、生产建筑材料、铺路、农业、处理废水等方面的综合利用可以获得良好经济效益、社会效益，在解决堆积占地问题的同时减少环境污染，积极改善废钢供应局面。相关机构在实践中有必要认真贯彻落实国家出台的综合利用方针和政策，从技术层面继续优化钢渣处理流程，探寻更多综合利用钢渣的路径，做到物尽其用，提供优质技术服务。尽管国内处理钢渣的工作起步较晚，近年来也在钢渣综合利用上展开了大量试验和研究，但需要进一步提高认识和重视程度，增加投入和支持，认真对待钢渣这一宝贵的第二资源，创造更大的经济与社会效益。特别是进入新世纪以后，国家大力提倡资源利用、环境保护，钢渣综合利用前景必然更美好。

作者：彭波¹，伍颖²，姚俊²

广西柳钢环保股份有限公司； 2. 广西华锐钢铁工程设计咨询有限责任公司

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