钢渣作为混合材或矿物掺合料的应用
1前言
1.1研究背景以及意义
随着社会和经济的飞速发展，人类的生活水平和质量得到了很人的提高，但是我们赖以生存的环境却在口益恶化。我们生活和生产中排放了越来越多的垃圾和废物。特别是其中的工业废渣、废弃物，不仅占用了大量的土地，对生态环境也造成了巨大的危害，而且还给人类的生活和健康带来了极大的危害。因此，如何处理工业废渣，保护生态环境已成为我们目前迫切需要解决的问题。
水泥作为发展国民经济的主要原材料，水泥产业作为发展国民经济的支柱产业在处理工业废渣上有其特殊的优势。某些工业废弃物含有对水泥熟料烧成有利的离子，某些冶炼工业废渣经过了高温锻烧，在成渣过程中加入了石灰，经过高温成渣反应，改变了物料中的2SiO ， 2Al 3O ：等氧化物的积聚状态，生成了一些和水泥矿物相同或者相近的矿物，经过水淬处理，形成以玻璃体为主的固体。这些玻璃体和熟料矿物，在适当条件下，可促进水泥熟料烧成。废渣中含有的某些微量元素，有可能改变熟料矿物的微观结构，提高水硬活性。所以资源化、有利化利用工业废渣现在也被作为水泥研究的主要课题之一，同时这也是水泥生产绿色化和高性能化的结合点。
在国家重点基础研究发展规划项目(973项目)一一“高性能水泥制备和应用的基础研究”的实施过程中，陈益民教授等水泥混凝土专家做了将工业废渣(钢渣、磷渣、赤泥)作为水泥原料配料烧制水泥熟料方面的工作，并获得了很多宝贵的研究成果。但是，这些研究成果只是证明了某些工业废渣作为水泥工业原料 配料的可行性，至于更进一步的研究还需要继续进行。钢渣作为炼钢过程的副产品，具有难磨的特性。所以当其作为水泥原料配料时势必会给水泥烧成过程中带来较大的钢渣颗粒。具体研究方法是在水泥生料中掺加不同粒径的钢渣颗粒，同时并配以不同的掺量分析并研究其对水泥生料易烧性、水泥熟料矿物形成以及熟料性能的影响，试图寻找出合适的掺量范围。以此来解决由于易磨性不好给水泥生产所带来的问题。
1.2国内外研究现状
工业发达国家很早就开始重视环境保护问题，因而他们的钢渣综合利用率一般较高，以下就是典型的几个工业发达国家的钢渣利用情况。
在上世纪70年代初，美国的钢渣就已达到排用平衡，实现了钢渣利用的资源化、专业化、企业化，历史上的渣堆现已基本消除。最新数据统计表明，2001年美国钢渣产量665万吨，其中37%用于路基工程，22%用于工程回填料，22%用于沥青混凝土集料。 1999年口本钢铁环境公报统计结果显示 1998年口本钢渣总产量为12，879， 000吨，其中22%用于道路工程，40. 7%用于土木建筑工程，19.3%用于回炉烧结料，8%用于深加工原材料，5.9%用于水泥原材料，1.1%用于肥料，4%用于回填料。
统计数据表明，整个欧洲每年产钢渣约1200万吨，其中65%已得到高效率的利用，但仍有35%的钢渣堆积未利用。相比之下德国的钢渣利用率相对较高，1998德国约97%的钢渣已作为集料广泛应用于公路交通、地下工程及民用建筑。
加拿大年产钢渣约100万吨，大部分的钢渣就堆积在钢厂附近或运往其它
地方进行回填，仅少量钢渣卖到水泥厂用作钙质或铁质原材料，近年来加拿大学者也开始将钢渣作为水泥混合材进行研究，但掺量仅10-20%左右，而且目前还处于实验研究阶段。
据统计， 1998年我国钢渣的年排放量己达1600万吨，回收利用率为79%。从利用数字分析，我国钢渣利用率并不低，但实际上钢渣的利用情况并不理想，许多钢渣实际上采取的是粗放式处理方法。据初步估算，我国每年钢渣利用情况是：回炉烧结利用120万t ，筑路用250万t ，作工程回填料200万t ，配制水泥最多40万t ，作其他建材约10万t ，年利用量约620万t ，按资源性和有效性评定，我国钢渣实际利用率仅为40%左右。
1.3本文研究主要内容
1.31钢渣水泥：
钢渣是炼钢过程中排除的废渣，约占钢产量的20%。将钢渣制成水泥，既是增产水泥的途径之一，而更重要的是解决炼钢厂的炼钢废渣处理问题。钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。
炼炼钢分为平炉炼钢、转炉炼钢和电炉炼钢。平平炉钢渣随炼钢过程中出渣的前后分初期渣、精炼渣和后期渣。转炉渣分为前期渣、和后期渣。电炉钢渣分氧化渣、和还原渣。用于制造水泥的主要是CaO 含量较高的平炉精炼渣、后期渣和转炉后期渣。电炉还原渣还可用于制造白色和彩色钢渣水泥。
以化学成分而言，钢渣与水泥熟练有些相似，当氧化物含量差别较大。同时钢渣成分波动很大，长随炼钢品种、原料来源、操作控制等而变。下面为几种钢渣的化学成分。 钢渣的化学成分（%）
钢渣种类
CaO SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 FeO MgO MnO P 2O 5 F fCaO 平炉精炼渣 46.68 14.04 4.13 2.69 12.06 7.06 1.13 9.20 0.58 -
转炉渣
57.46 15.46 3.63 3.03 10.47 6.09 _ 1.28 _ 4.75 电炉还原渣 52.98 20.12 15.12 0.71 0.46 8.80 0.31 0.61 2.31 _
根据对钢渣的岩相鉴定和x 射线鉴定表明，钢渣之所以具有胶凝性，主要是其中含有水泥熟料中的一些矿物，例如CaO 含量较高的平炉钢渣中，常含有C 3S 、C 2S 和铁铝酸盐。转炉渣中C 3S 含量更多一些，因而其活性一般比平炉渣高一些。电炉还原渣中场含有C 2S 、CA 、C 12A 7，CaO 含量很高时还可以形成C 3S 和C 3A 。这些矿物都具有胶凝性，但其含量一般比熟料中少，而且晶体发育也较大，比较完整，活性较低。
根据标准，钢渣水泥的定义如下：凡以平炉、转炉钢渣为主要组成，加入一定量粒化高炉矿渣和适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为钢渣矿渣水泥。钢渣的掺入量，以质量计，不少于35%，必要时，可掺入质量不超过20%的硅酸盐水泥熟料。
凡由平炉、转炉炼钢时所含硅酸盐、铁铝酸盐为主要矿物，经淬冷或自然冷却的钢渣，均适用于制作钢渣水泥。钢渣的碱度（522O P SiO CaO
）不得小于1.8.
钢渣中不应混有炉前垃圾、补炉材料及废耐火砖等外来夹杂物。钢渣必须经过磁选，金属铁的含量，应严格控制。
钢渣中的氧化镁存在形式主要有三种：即化合态（钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石等）、固溶体（二价金属氧化物MgO 、FeO 、MnO 的无限固溶体，即RO 相）、游离态（方镁石晶体）。关于以固溶体存在的氧化镁对水泥长期安定性的影响，存在着不同看法。有人认为钢渣中RO 相固溶体中的氧化镁仍会水化，从而起着有害作用；另一种看法认为，RO 相的氧化镁因固溶有其他二价氧化物，不会引起安定性问题。多数人认为，RO 相中的氧化镁的水化会因FeO 、MnO 等二价金属氧化物的固溶体而受到抑制。
钢渣中的MgO 含量为5%-13%，如粒化高炉矿渣掺入量大于40%时，制成的钢渣水泥不作压蒸实验。当钢渣中MgO 含量大于13%时，水泥必须用压蒸法检验安定性合格。
钢渣水泥中的石膏，可利用天然硬石膏，经600-800℃煅烧的无水石膏和天然二水石膏。硬石膏和煅烧石膏中的无水硫酸钙含量应大于85%。天然二水石膏必须符合石膏标准中的3、4、5级石膏要求。钢渣矿渣水泥中的三氧化硫含量不得超过4%。如水浸安定性合格，则SO 3含量允许放宽到6%。
硅酸盐水泥熟料中游离氧化钙含量不得超过3%，氧化镁含量不得超过5%。 钢渣矿渣水泥分为22.5、27.5、和32.5三个标号，其各龄期的强度指标如下表。 钢渣矿渣各龄期的强度
水泥标号 抗压强度（MPa ） 抗折强度（MPa ）
7天 28天 7天 28天
22.5 27.5 32.5 8.8 10.8 12.7 22.5 27.5 32.5 2.3 2.7 3.2 4.4
4.9
5.4
钢渣矿渣水泥的细度，以表面积计，不得小于3500g cm /2。用筛析法测定时，在0.08mm 方孔筛上筛余不得超过8%。钢渣矿渣水泥的初凝应大于45分钟，终凝应不迟于24小时。蒸煮安定性必须合格，安安定性试饼在湿气中养护72±3小时后，在进行蒸煮实验。
钢渣矿渣水泥的主要缺点是早期强度低，冬季施工困难，但后期强度不断增长，后期强度高，具有与矿渣硅酸盐水泥相似的物理学性能，并具有耐磨、耐腐蚀、抗冻性好，大气稳定性好，微膨胀和水化热低等特点。
钢渣矿渣水泥主要适用于一般工业与民工建筑、地下工程和防水工程、大体积混凝土工程、要求抗渗、抗硫酸盐侵蚀和对耐磨性有一定要求的混凝土工程。钢渣矿渣水泥不适用于抢修工程和早期强度有较高要求的的工程。
1.32 主要技术路线
钢渣是炼钢过程的副产品，是由石灰或萤石等造渣材料、炉衬的侵蚀以及铁水中硅、铁等物质氧化而成的复合固溶体。钢渣中含有一些和水泥矿物相同或者相近的矿物。这些矿物在熟料锻烧过程中起到了“诱导晶种”的作用。该作用可有效地降低晶体形成时的核化势垒，打破原CaO -Si 2O -2Al 3O -2Fe 3O 系统的动态平衡，促使化学反应速度进一步加快，为S C 2吸收关f-Ca0形成S C 3的反应创造条件，最终促进水泥熟料烧成。另外，钢渣中含有的某些微量元素，是熟
CaCO分解温度，并加速化料烧成过程中良好的矿化剂和促进剂，能够降低3
CaCO的分解率。
学反应提高
3
2.钢渣的利用
2.1全国各地不同地方钢渣化学成分比较
【参考文献：魏航宇，邢宏伟等. 钢渣处理生产硅酸盐水泥的探讨.甘肃冶金. 2009（4）：12-15】
【参考文献：舒型武. 钢渣特性及其综合利用技术. 钢铁技术. 2007（6）：48-51】
转炉钢渣(表1)的特点是碱度高(碱度一般大于2.4) , f- Ca0高。
平炉和电炉钢渣(表2, 3, 4)均具有碱度低(碱度一般小于2 .4) , P2O5低，Mg0高，f - C a0低的特点，同属于低碱度钢渣。
从钢渣的外观结构来看，可以将钢渣分为两类:致密块渣和疏松多孔渣，二者的化学成分存在明显的差异:疏松渣比致密渣碱度低，Fe2O3或FeO含量高(见表5).
【参考文献：徐光亮，钱光人等. 低碱度钢渣基油井及地热井胶凝材料的研究——I 低碱度钢渣的化学成分、矿物组成和矿物特征*. 西南工程学院学报. 2000(3):10-14】
【参考文献：李伦.韶钢钢渣的综合利用. 南方金属. 2002（6）：30-31】
可以看出，转炉钢渣的特点是碱度高(碱度一般大于2.4) , f- Ca0高。平炉和电炉钢渣均具有碱度低(碱度一般小于2 .4) , P2O5低，Mg0高，f - C a0低的特点，同属于低碱度钢渣。
2.2 低碱度钢渣的矿物组成
钢渣的矿物组成主要决定于钢渣的化学成分，特别是其碱度。在钢渣冶炼过程中，由于不断添加石灰，碱度不断增加，则依次发生下列反应:
RO ：表示FeO 、MgO 和MnO 的固溶体：
根据M ason 的碱度分类方法，按碱度(CaO/(SiO2十P2O5))高低：
【参考文献：M anon B. The constitution of basic open-heath slag ，jpurnal of Iron and Steel Institute ，1994；(11) 69】
碱度 渣类
0.9一1. 4 橄榄石渣
1. 4- 1. 6 镁蔷薇辉石渣
1. 6一2 .4 硅酸二钙渣
>2 4 硅酸三钙渣
按此分类方法，碱度较高的转炉钢渣(碱度一般大于2. 4)属于硅酸二钙渣。平炉钢渣和电炉钢渣(碱度一般小于2. 4)等低碱度钢渣属于硅酸二钙渣、镁蔷薇辉石渣或橄榄石渣，其中致密的平炉和电炉氧化渣均为硅酸二钙渣，疏松的平炉和电炉氧化渣为橄榄石渣和镁蔷薇辉石渣，电炉还原渣属于硅酸二钙渣。
通过XRD 和偏、反光显微镜对钢渣的矿物种类及性能研究得出，低碱度钢渣的矿物组成如下表所示。由此可见，低碱度钢渣的主要矿物组成为橄榄石、镁蔷薇辉石、硅酸二钙、RO 相等。
低碱度钢渣的矿物组成
2.3 低碱度钢渣矿物的岩相特征
(1) 橄榄石
分子式为CaO ?RO ?SiO 2(简写为CRS)，它是前期钢渣的常见矿物。X 一射线衍射特征峰与钙镁橄榄石(CM S)非常接近。主要特征峰是5. 54， 4. 18， 3 .62，
2.93， 2.66， 2. 58等。但d 值有移动，当钢渣中碱度比较低，含铁量又比较高时，+2Ca 常被+2Fe 所取代，生成镁铁橄榄石(M ，F) 2S)。或者+2Mg 被+2Fe 所取代，生成钙铁橄榄石((CFS)。总之，钢渣中的橄榄石是多种多样的，多半以连续固溶体存在。
在薄片中多呈无色透明的菱形、粒状、条状，解理不完全，突起较高，平行消光，正延性，双折射率较低，正交偏光下的干涉色为一级灰白。光片用10%HCl 溶液侵蚀，CM S 或接近CM S 的橄榄石侵蚀严重，呈棕色，表面有明显的擦痕，其他成分的橄榄石侵蚀较轻，呈浅棕色，表面光滑。
(2) 镁蔷薇辉石
分子式为3C aO ?MgO ?2SiO 2(简写为C 3M S 2)，其主要X 射线衍射特征峰为2 66，1. 90， 1. 81，1. 5 3。钢渣中C 3MS 2的+2Mg 常被+2Mn 和+2Fe 所取代，
故分子式应写成3C aO ?MgO ?2SiO 2(简写C 3M S 2)。
当M gO 含量较高时，常发现发育良好的镁蔷薇辉石，在透射光下呈无色透明的柱状、长纺锤状、菱形、粒状，突起很高，在正交偏光下消光，但消光角不大，干涉为一线浅灰，比橄榄石略低，’常可看到波形消光，简单双晶，聚片双晶以及多连晶，负延性。
(3)硅酸二钙
分子式为2C aO ?S iO 2(简写为C 2S)，转炉渣、平炉渣和电炉氧化渣多以介C 2S 存在，电炉还原渣多以γ- C 2S 存在。
直通光下钢渣的βC2S 为透明或带黄色的圆粒状，干涉色为一级灰白至一级黄，二轴晶，正光性，光轴角小。其主要X 射线衍射峰为：2 79, 2 78, 2 74， 2 87，
2.80。
(4)硅酸三钙
分子式为3C aO ? SiO 2(简写为C 3S)，一般出现在碱度大于2. 4的钢渣中，碱度小于2 .4的钢渣含C 3S 较少。当有过量的P 2O 5存在时，C 3S 的生成将受到阻止，并使C 3S 分解。在二重平炉致密钢渣中可见到C 3S 。
直通光下呈柱状，无色透明，正交偏光下干涉色为一级灰或一级灰白，一轴晶，负光性，平行消光或近于平行消光，正延性，光轴角很小。其主要X 射线衍射特征峰为：3 03，2 96， 1. 76。
(5) RO 相
RO 相为FeO 、MgO 和MnO 形成的连续固溶体。由于+2Fe 、+2Mg 、 +2Mn 的离子半径分别为0. 83埃、0. 78埃、0.91埃，相差小于15%，根据结晶化学理论，FeO 、MgO 和MnO 可形成连续固溶体，这种固溶体一般以RO 表示。
钢渣中RO 相的成分变化很大，碱度低的前期渣(疏松渣)RO 相以FeO(方铁石)为主，这种RO 相的X 射线衍射数据似于FeO 的衍射峰，但有偏移，FeO 的X 射线衍射特征峰为：2.48， 2.15， 1. 53。当RO 固溶MgO 较多，衍射峰向高角度方向移动；固溶MnO 较多，衍射峰向低角度方向移动。以FeO 为主的RO 相在透光下黑色不透明，为骨骼状、六方放射状，反射光下反射率较强。随着钢渣碱度的提高，RO 相中MgO 含量随之增加，RO 相在透射光下呈中棕黄或浅黄的点滴状，折射率大大降低，逐渐向1. 736靠近。
钢渣碱度的提高，RO 相中的MgO 含量随之增加，逐渐形成以MgO 为基体的RO 相。这种RO 相的X 射线衍射数据是MgO 的衍射线条向低角度偏移。 电炉还原渣的RO 相则以MgO(方镁石)形式存在，MgO 的X 射线衍射特征峰为：2 11， 1. 49。
(6）镁蔷薇辉石一硅酸二钙固溶体
分子式为(3CaO ?MgO ?2SiO 2)44(2CaO ?SiO 2)56(简写为(C 3MS 2) 44 (C 2S)56)，在电炉氧化钢渣中常发现这种矿物。其岩相特征与镁蔷薇辉石相似，二轴晶，正光性，负延性，反光下观察，象许多小锤连接在一起。X 射线衍射特征峰为：2.829， 2.732， 2.718， 2.668，2.210，1. 924。
(7）枪晶石
分子式为3CaO ?2SiO 2 ?CaF 2，在长钢电炉氧化渣中可见到。直通光下无色，多数无双晶，有的呈矛型或聚片双晶，斜消光，二轴晶，正光性。X 射线衍射特征峰为：3.06， 2. 94， 3.26。
2.4 钢渣的物理性质
（1） 密度：含铁量约为10%~12%一般在3.1~3.6g/3cm
（2） 容重和含水率：受成分和粒度影响一般约为1.6~2.26g/3cm 固定线渣道上的钢渣经强制打水冷却,钢渣含水率控制在5%~6%范围内,利于磁选加工线的粉尘控制。
（3） 抗压性：钢渣抗压性能好，压碎值为20.4%~30.8%。
（4） 易磨性：由于钢渣结构致密和它的组成关系，钢渣较耐磨，用易磨指数表示，标准砂为1高炉渣0.96钢渣为0.7。
2.5 钢渣的化学性质
（1） 碱度：指钢渣中的CaO 与2SiO 、52O P 含量比，根据碱度高低分低碱度渣
（黑褐色）中碱度渣和高碱度渣（褐灰色）
（2） 稳定性：钢渣含游离氧化钙（fCaO 、MgO 、32SiO Ca 、43SiO Ca 等，这些
组分在一定条件下都具有不稳定性。碱度高的熔渣在缓冷时，43SiO Ca 1250到
1100摄氏度时缓慢分解成32SiO Ca 和fCaO ，32SiO Ca 在675摄氏度发生变化体积
膨胀，膨胀率达10%。此外钢渣吸水后，fCaO 消解为Ca （OH ）2 体积膨胀1~3倍，MgO 消解成2)(OH Mg 体积膨胀达77%当消解基本完成后钢渣稳定。
（3） 活性：32SiO Ca 、43SiO Ca 等为活性矿物，具有水硬胶硬性，当钢渣CaO/
（2SiO +52O P ）>1.8时便含有60~80%32SiO Ca 、43SiO Ca ，并且随比值（碱性）
提高，43SiO Ca 含量也增加，当碱度提高到2.5以上时，钢渣主要矿物为43SiO Ca 用碱度高于2.5的钢渣与10%的石膏研磨。其强度可达325#水泥强度。因此高碱度钢渣可作水泥生产原料和制造建材制品。
（4） 钢渣矿物组成：与炼钢过程中加入石灰量有关。
钢渣中的主要硅酸盐矿物S C 2及CAS 的X 衍射数据及岩相特征与硅酸盐水泥熟料中的B 矿及A 矿基本相同，钢渣中存在的硅酸盐相决定了钢渣具有一定的胶凝性能。尽管如此，由钢渣化学组成特点，钢渣中活性相对较高的硅酸盐矿物及铁铝酸盐矿物仅40%-70%，远低于硅酸盐水泥熟料;另外钢渣在处理工艺中其S C 3易转化为S C 2及二次游离石灰，钢渣中的高活性的S C 3相对含量非常低而且高温融熔形成的S C 3结构较致密，水化速度也低于熟料中的S C 3。正因为如此，尽管钢渣具有胶凝性能，但其胶凝性能尤其是早期胶凝性能远远低于硅酸盐水泥熟料。
2.6 影响钢渣在水泥混凝土中应用的若干因素
钢渣的处理之所以大都采用粗放式的方法是因为钢渣在水泥混凝土的使用上存在着一些不好解决的问题。
2.61 难磨
普遍认为钢渣是难以粉磨的物料，生产中也的确存在一个事实，即同一条粉磨生产线用于粉磨钢渣时，磨机的产量显著降低(品质指标不变)。
2.62安定性差
体积安定性是钢渣用于水泥、混凝土领域时需要考虑的重要因素之一。钢渣中含有较多的游离CaO ， MgO ， FeO 等，特别是关CaO ， MgO 水化后易产生体积膨胀，被认为是影响钢渣安定性的主要因素。
(1)游离氧化钙（f-CaO)对钢渣安定性的影响
钢渣中绝大多数CaO 都参与反应生成了硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐等活性矿物，以此类化合态形式存在的CaO 不影响钢渣的安定性。只有少量CaO 以游离态形式存在，f-CaO 水化生成，2)(OH Ca 体积增大1.98倍，国内外一致认为这是导致钢渣安定性不良的主要原因。f-CaO 的生成主要有3种方式，即：未吸收的原生CaO ，部分吸收的弥散状CaO 和在液渣中析晶的次生CaO 。不论哪种方式生成的f-CaO 都经历了1600 0C 左右的高温锻烧，其矿物结晶完好、晶粒粗大，并固溶有一定量的FeO ， MgO 和MnO ，水化速率缓慢，被称为“死烧”的CaO 。钢渣中关CaO
含量在1%一7%。
(2) RO 相与方镁石晶体子MgO 、FeO 对钢渣安定性的影响
方镁石水化生成2)(OH Mg ，体积增大2.48倍，称为方镁石水解。钢渣中f-MgO 含量为1%-10%。MgO 在钢渣中的存在形式取决于钢渣的碱度。低碱度钢渣中MgO 主要生成钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石，以化合态形式存在，此时的RO 相主要是FeO 为基体的固溶体(方铁石)，几乎不存在f-MgO 。高碱度钢渣中MgO 除少量固溶于硅酸盐相外，主要与FeO 和MnO 形成以MgO 为基体的RO 相。
(3) FeS ， MnS 对钢渣安定性的影响
钢渣中的FeS ， MnS 一般含量较少。当钢渣中硫含量大于3%时，钢渣中的硫化业铁、硫化业锰水化生成2)(OH Fe 和2)(OH Mn 体积分别增大1.4倍和
1.3倍，膨胀产生的应力导致钢渣制品安定性不良。
(4)铁粒对钢渣安定性的影响
在钢渣破碎磁选过程中可以除去大部分金属铁，但仍有少量铁存在。钢渣水泥标准中规定，用于生产钢渣水泥的钢渣，其金属铁的含量必须低于1%。研究发现，当钢渣微粉中金属铁粒含量在2.2%以上时，压蒸试验的安定性不合格。
2.7 钢渣的利用
2.71钢渣的应用领域
到目前为止，钢渣综合利用所涉及的主要领域除了作为掺入生料烧制水泥熟料外还包括以下几种用途：返回冶金再用、做水泥、作筑路与回填工程材料、作农肥和酸性土壤改良剂及用于废水处理。
（1)钢渣返回冶金再用
钢渣返回冶金再用，包括返回烧结、返回高炉和返回炼钢。由于钢渣作冶炼熔剂可以回收钢渣中的Ca ， Mg ， Mn 的氧化物和稀有元素等成分，能大量节
约石灰石、萤石的等造渣用量，降低焦化，提高利用系数，降低成本，世界几个产钢大国一直坚持钢渣返回做熔剂，而且占钢渣资源化利用的比重很大。烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅回收利用了钢渣中残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且成了烧结矿的增强剂，提高了烧结矿的质量和产量。钢渣代替石灰石做高炉或化铁炉的熔剂，既可以利用渣中有益成分，节省熔剂等消耗，又可改善高炉渣或化铁炉渣的流动性，增加铁的产量;转炉炼钢时，每吨钢可使用高碱度钢渣25公斤左右。
（2)钢渣作水泥
我国在20世纪60年代就开始了钢渣水泥的研制与生产。1982年中国推出了钢渣矿渣水泥品种，生产使用至今已有20多年的历史。
（3)钢渣在道路工程中的应用
钢渣碎石具有比重大、强度高(一般大于180MPa ) ，磨损率小(均小于25% )，耐腐蚀、与沥青结合率高等特点，因而广泛用于铁路、公路、工程回填。近年来出现了钢渣、粉煤灰和石灰配制料在道路基层中的应用，钢渣、矿粉细集料在混凝土面层的应用，钢渣、微粉和水泥掺和料在城市道路混凝土中的应用，钢渣沥青混凝土路面在高速公路上的应用，整体情况比较理想，强度、回弹模量等指标都能达到道路工程的有关标准。钢渣用于建筑用地桩也是最近出现的新用途，值得关注。
（4)钢渣用于地基回填和软土地基加固
堆放一年以上的钢渣大部分已经完成膨胀过程，块度在200mm以下，可以作为回填材料，回填经过8个月后基本稳定。在回填工程中地基下沉量一般是很大的，采用钢渣作为地基回填材料，减少了地基的下沉值，对工程是有利的。近年来国内钢渣作为回填材料已经大规模应用。钢渣桩加固软地基是在软地基中用机械成孔后填入钢渣形成单独的桩柱。当钢渣挤入软土时，压密了桩间土;然后钢渣又与软土发生物理和化学反应，钢渣进行吸水、发热、体积膨胀，钢渣周围的水分被吸附到桩体中来，直到毛细吸力达到平衡为止;与此同时，桩周围的软土受到脱水和挤密作用。这个过程一般需要3-4周才能结束。钢渣入土水化后经过凝结、硬化，产生强度，提高了地基加固的复合效果，加固了软土地基。
(5)耐磨路面材料
在车轮的反复磨耗作用下，混凝土路面防滑性能逐渐失效，从而埋下安全隐患。为了使路面具备一定的抗滑性能，可以用钢渣作为混凝土路面的集料，使路面从建成起就具有高抗滑性能;或者作为制备钢渣混凝土砂浆，用于恢复路面使用性能。
(6)沥青混凝土集料
国内外研究表明，一些钢渣的力学性能较碎石好，不仅耐磨，颗粒形状和自然级配好，而且与沥青有良好的粘附性，沥青包裹后能防止钢渣膨胀，其比热值高，很适合作为沥青混合料集料用于铺筑路面。
(7)作农肥和酸性土壤改良剂
钢渣含Ca，Mg，Si，P等元素，可根据不同元素的含量作不同的应用，我国钢渣在农业改良的应用始于20世纪50年代末、60年代初。1958年至1960年，中国科学院东北林业土壤研究所对全国各地主要炼钢厂的平炉炼钢渣进行了分析研究，将加工过的钢渣粉用于各种不同的土壤中进行田间肥度试验。1965年至1973年中科院南京土壤研究所对含磷较多的平炉钢渣加工粉用于水稻、黄豆作物试验。1984年一1985年中科院开展了钢渣的农用试验研究，使钢渣农用
试验在用量、用法、粒度、土种、肥度及作物品种、性状、抗性和肥种对比等10个方面，取得了可喜进展。目前我国用钢渣生产的磷肥品种有钢渣磷肥和钙镁磷肥。
(8)钢渣用于废水处理
用钢渣和水渣制备了聚硅硫酸铁的混凝剂，产品具有净水剂用量少、无毒副作用、混凝效果好、去浊率高的优点，能广泛用于净化钢铁企业生产废水和造纸、印染等重污染行业的生产废水以及生活污水。吸附法作为一种重要的化学物理方法在废水处理中已有应用，利用钢渣废水处理吸附剂是钢渣综合利用的新方法，所制得的吸附剂是一种新型的吸附材料。钢渣吸附剂的工业化应用也许会扭转我国钢渣利用率低下的不利局面。钢渣作为吸附剂处理废水，其作用机理是一个于分复杂的物理化学过程。我国学者于20世纪90处理镍、铅、铜、铬吸附剂对重金属的去除率都在、砷、年代中期分别研究了钢渣作为吸附剂磷等的吸附行为。研究表明，钢渣98%以上，但是我们要严格控制反应的温度、pH 值、钢渣的细度和反应时间等因素，而且由于钢渣含有少量的铁和粒度不均匀等原因，钢渣吸附剂的工业化尚需进行深入研究。
(9)钢渣在化学领域中的应用
钢渣在建筑或者道路工程中的应用可能受到运输距离等因素的影响，因此现在有很多专家越来越将注意力投放到钢渣用于化学领域。目前有人利用钢渣中富含硅的特点，用钢渣开发白碳黑、硅胶等产品;利用钢渣含有少量游离氧化钙(f-CaO)在后期有微小膨胀的特性，开发各种膨胀剂包括膨胀水泥。
（10)钢渣在装饰工程中的应用
由于钢渣混凝土有很大的强度，而且本身具有一定的颜色，所以有厂家用钢渣开发人造石和人造仿古建筑材料、大型公园的外装饰墙、人造雕塑、人造无机坐椅等。
钢渣陶瓷材料。用钢渣作原料，加入变性剂，制作而成的钙、镁铝、硅玻璃陶瓷，可以用作墙体材料、建筑陶瓷以及代替铸铁制作管道、容器、料槽、壳体和其他构件。其具有强度高(抗压强度达到350-409MPa)、重量轻、热稳定性好、有利于环境保护的优点。
(11)钢渣在墙材和路面砖中的应用
钢渣作为墙材的原料，掺入粉煤灰和石灰以及其他添加剂用于墙体砌块(包括免烧砖瓦)是近来研究很热的课题，在这课题中已经取得了一些成果并得到了生产应用。钢渣用于路面砖主要是替代传统配方中的黄砂。
本文主要介绍钢渣作为混合材或矿物掺合料的运用。由于炼钢过程的实际温度高于水泥窑炉烧成温度，故钢渣中的硅酸盐矿物晶体已形成并发育完好，因其晶格缺陷较多，具有较高的物理潜能和化学反应活性，作为非熟料晶种和矿化剂参与配料，不仅成本低于优质熟料晶种，而且其自身还具备“诱导结晶”的特殊功能。研究表明，钢渣具有高耐磨性、较高强度、高抗折能力及潜在的水硬活性等优良特性。下面是对钢渣运用的几方面的介绍：（1）各种激发剂对钢渣的影响：用2Na 2S 3O 作为激发剂（对钢渣一水泥硬化浆体的体积膨胀有抑制作用）；
水玻璃、熟石灰、无水石膏三种激发剂对钢渣的影响。（2）钢渣作为作填充料的运用：降低空隙率而提高试样强度的运用；CaO 的微膨胀性；利用钢渣中铁的氧化物的吸波性能和导热性能；（3）钢渣与其他材料混合之后作为混合材在水泥或混泥土生产中的运用：钢渣与矿渣混合在水泥中的运用（抗裂）；钢渣粉和粉煤
灰混合在混泥土的的运用；（4）对刚渣做一些处理改善其性能之后的运用：气淬钢渣作水泥混合材的运用；钢渣经碳酸化养护后可解决遇水膨胀安定性难题；（5）利用钢渣发发生化学反应：化学吸附除磷。
2.72 钢渣在国内外的利用情况
工业发达国家很早就开始重视环境保护问题，因而他们的钢渣综合利用率一般较高，以下就是典型的几个工业发达国家的钢渣利用情况。
在上世纪70年代初，美国的钢渣就已达到排用平衡，实现了钢渣利用的资源化、专业化、企业化，历史上的渣堆现已基本消除。最新数据统计表明，2001年美国钢渣产量665万吨，其中37%用于路基工程，22%用于工程回填料，22%用于沥青混凝土集料。 1999年口本钢铁环境公报统计结果显示 1998年口本钢渣总产量为12，879， 000吨，其中22%用于道路工程，40. 7%用于土木建筑工程，19.3%用于回炉烧结料，8%用于深加工原材料，5.9%用于水泥原材料，1.1%用于肥料，4%用于回填料。
统计数据表明，整个欧洲每年产钢渣约1200万吨，其中65%已得到高效率的利用，但仍有35%的钢渣堆积未利用。相比之下德国的钢渣利用率相对较高，1998德国约97%的钢渣已作为集料广泛应用于公路交通、地下工程及民用建筑。
加拿大年产钢渣约100万吨，大部分的钢渣就堆积在钢厂附近或运往其它地方进行回填，仅少量钢渣卖到水泥厂用作钙质或铁质原材料，近年来加拿大学者也开始将钢渣作为水泥混合材进行研究，但掺量仅10-20%左右，而且目前还处于实验研究阶段。
据统计， 1998年我国钢渣的年排放量己达1600万吨，回收利用率为79%。从利用数字分析，我国钢渣利用率并不低，但实际上钢渣的利用情况并不理想，许多钢渣实际上采取的是粗放式处理方法。据初步估算，我国每年钢渣利用情况是：回炉烧结利用120万t ，筑路用250万t ，作工程回填料200万t ，配制水泥最多40万t ，作其他建材约10万t ，年利用量约620万t ，按资源性和有效性评定，我国钢渣实际利用率仅为40%左右。
3 文献综述
3.1用2Na 2S 3O 作为激发剂
在研究钢渣一硅酸盐水泥硬化浆体体积稳定性的基础上，研究了矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料及不同化学激发剂对钢渣一水泥硬化浆体的体积稳定性的影响。试验表明，单掺钢渣的硬化水泥浆体膨胀较大，复合掺入矿渣后，可以抑制硬化水泥浆体14d 以后的膨胀。在钢渣一水泥体系中加入一定量的低钙粉煤灰，可以很好地抑制硬化水泥浆体的膨胀。2
Na 2S 3O 对钢渣一水泥硬化浆体的体
积膨胀有良好的抑制作用。
3.11实验原料
试验用水泥是熟料在实验磨中掺入适量石膏和钢渣后磨制而成。根据钢渣的化学成分分析数据，可计算得出宝钢钢渣的碱度为4.91，28d活性指数为82.4 %;武钢钢渣的碱度为3.05，28d活性指数为87.0%。可以看出，选取的2种钢渣均为高碱度钢渣，按照钢渣碱度分类法判定，属于硅酸二钙渣，活性较好。
3.12钢渣一水泥硬浆体的体积稳定性及机理分析掺不同钢渣的复合水泥硬化浆体的膨胀率比较见图1。
从图1中可以看出，纯硅酸盐水泥的膨胀率较小，掺入钢渣后的复合水泥膨胀率高于纯硅酸盐水泥。此外，在掺量均为40%时，武钢钢渣所引起的膨胀明显小于宝钢钢渣，且膨胀率值与纯硅酸盐水泥较接近，膨胀率发展规律也与纯硅酸盐水泥相似。
3.13矿渣对钢渣一水泥硬化浆体膨胀率的影响见图2和I图3。
由图2可看出，由于钢渣和矿渣总掺量较大，所以膨胀率相对较高，早期硬化水泥浆体膨胀率有较大幅度增长，b.增长速度较快，但14d以后膨胀率增长明显减缓。图3显示的是在钢渣掺量均为20%时，钢渣、矿渣复掺与单掺钢渣的复合水泥硬化浆体膨胀率的比较。当掺入30%的矿渣取代熟料时，硬化水泥浆体的膨胀率增大，且一直维持在一个较高的水平。
3.14粉煤灰对钢渣一水泥硬化浆体体积稳定性的影响
图4是掺入20%钢渣和30%低钙灰后，硬化水泥浆体膨胀率的发展曲线。
可以看出，钢渣和低钙灰复掺的水泥，虽然早期有较高的膨胀率，但增长速率与纯硅酸盐水泥相似，没有较快地增长。在水化5d以后，增长速率开始明显地减缓，至l0d时，膨胀率的数值已与纯硅酸盐水泥相差无几，14d以后的膨胀率值已经开始低于纯硅酸盐水泥的膨胀率，且直至60d膨胀率亦无较大增长。从图5中可以看出，低钙粉煤灰的引入可以明显抑制掺钢渣复合水泥硬化浆体的膨胀，钢渣和低钙灰复掺的水泥相对钢渣和矿渣复掺的水泥硬化浆体有较好的膨胀稳定性能。
从图6可以看出，在钢渣掺量均为20%时，用15%的低钙灰替代矿渣，使矿渣的掺量从30%降为15%，尽管膨胀率仍高于钢渣和低钙灰复掺的胶凝体系，但相对于纯硅酸盐水泥，还是能较好地抑制硬化水泥浆体的膨胀。
图7是在钢渣掺量20%、矿渣掺量30%时，采用外掺法分别掺入2%的明矾石2Na 2S 3O 、3AlCl 。和2C a C l ，比较明矾石以及不同的化学激发剂对硬化水泥浆
体膨胀率的影响。
由图7中可知，以2Na 2S 3O 为激发剂的体系，硬化水泥浆体的膨胀率较低，甚
至低于纯硅酸盐水泥硬化浆体的膨胀率。明矾石和3AlCl 的影响相似，膨胀率稍
高于纯硅酸盐水泥硬化浆体，但小于钢渣和矿渣复掺，不加早强化学激发剂的体系。几种激发剂中，2CaCl 的效果较差，对体系膨胀率的抑制没有明显的作用，
效果最好的是2Na 2S 3O 。
【参考文献：施惠生，郭晓潞，阚黎黎. 钢渣-水泥硬化浆体体积稳定性的改性研究.2007(12):1-4】
3.2水玻璃、熟石灰、无水石膏三种激发剂对钢渣的影响
首先研究了经物理激发后的低碱度钢渣活性指数，找出低碱度钢渣的适宜粉磨细度；并采用水玻璃、熟石灰、无水石膏三种激发剂对钢渣矿渣粉煤灰复合微粉进行了化学激发试验，利用SF1电子显微镜对试样进行了微观结构分析。试验表明：对于低碱度钢渣的适宜物理激发比表面积为400-5002m /g 。化学激发复合微粉时，熟石灰和水玻璃熟石灰无水石膏复合激发具有较佳的效果，激发后的复合微粉7d 和28 d 活性指数完全满足一级粉的要求。 3.21实验原料
化学成分 SiO 2 Al 2O 3 MgO CaO SO 3 TiO 2 Na 2O K 2O Fe 2O 3 水泥 20.74 3.68 1.77 62.6 0.86 0.17 0.50 0.86 3.16 钢渣 11.6 2.34 13.1 44.6 0.63 0.98 — — 17.7 粉煤灰 53.6 27.2 1.2 2.8 0.3 — 1.2 1.3 — 矿渣 32.59 17.19 9.12 37.2 2.30 0.95 0.38 0.45 0.6
3.22首先将钢渣分别粉磨到300 /2m g ， 4002m /g 和5002m /g ，代替50%的水泥进行活性指数试验。
钢渣粉磨使钢渣结构发生畸变，结晶度下降使钢渣晶体的结合键减小，水分子容易进入钢渣内部，加速水化反应。
图1中，低碱度钢渣300~5002m /g ， 3 d 抗折、3d 抗压、28 d 的抗折强度相差不大，而28 d 的抗压强度从300~400 2m /g 时，强度增加了6 M Pa ，从400~500 2m /g 仅增加了2 M Pa 左右。这是由于低碱度钢渣在水化早期仅起填充效应，其本身水化产物较少。在水化后期随着含有的硅酸二钙、铁酸钙水化，将低碱度钢渣细磨的效果才逐渐显现。所以，对于低碱度钢渣，适宜的细度为400~5002m /g 。
图2中，低碱度钢渣300~5002m /g ，活性指数均小于0. 5，不符合一级粉的指数要求，活性差。
3.23化学激发实验
将450 2m /g 的钢渣、404 2m / g 矿渣粉和600 2m /g 的粉煤灰按1 ：1 ：1的比例复合替代50%的水泥后，按碱激发试验方案进行活性试验。
（1）单激发剂试验
分别取占胶凝材料质量2%的二种激发剂，进行化学激发试验。试验结果见图3、图4。由图3、图4可知，在未掺加激发剂时，复合微粉的7 d ，28 d 活性指数分别为0. 51和0. 6 2，仅略高于低碱度钢渣活性指数。掺入激发剂之后，活性指数明显增加。其中激发剂熟石灰相对其他两种激发剂具有更加明显的激发效果。
在熟石灰的作用下，矿渣玻璃体表而的+Ca 、+Mg 在-OH 作用下生成2)(OH Ca 和2)(OH Mg ，使玻璃体表而破坏、分解和溶解，2)(OH Ca 与体系中溶出的活性
S i02反应生成离子浓度更小的C -S-H 凝胶，C-S-H 凝胶不断沉积，使浆体逐渐
变稠并硬化，产生强度。同时在-OH 离子的激发作用下，钢渣玻璃态硅氧结构迅速解离，硅氧及铝氧离子团溶出并和钢渣释放出的离子反应生成C-S-HAl 凝胶，随着钢渣水化的不断进行，水化强度相应增强；同时粉煤灰颗粒表而的Si-O 和Al-O 键断裂，Si-O-Al 网络聚合体的聚合度降低，表而形成游离的不饱和活性键，容易与2)(OH Ca 反应生成水化硅酸钙和水化硅酸铝等胶凝性产物。熟石灰
均能激发矿渣、钢渣、粉煤灰的活性，其复合微粉的活性指数较高。
（2）复合激发剂试验
分别取占胶凝材料质量2%的复合激发剂，进行化学激发试验。试验结果图
5、图6。可知，二种激发剂复合效果明显好于两种复合效果。复合微粉H7的7 d ，28 d 活性分别为0. 75， 0. 85，达到了国家对一级微粉的要求。
粉煤灰是通过其火山灰效应和微集料效应，能提高水泥基材料的强度，在早期主要是起“微集料效应”。所以，制约复合微粉早期强度提高的主要是钢渣和矿渣水化效果。无水石膏作为激发剂时，因为无水石膏溶解速度与溶解度较大，可提高钙矶石的形成速度，有利于提高的试样早期强度。
激发剂的主要组分为水玻璃、熟石灰时，水化初始，矿渣尚未参与水化，主要是水玻璃水解生成NaOH ， 4)(OH Si 。随后碱激发的水化反应首先从玻璃体表面
开始，+Ca 、+Mg 在-OH 作用下生成2)(OH Ca 和2)(OH Mg 使表面结构破坏。同
时在-OH 离子的激发作用下，钢渣水化释放出大量的+Ca 和硅（铝)氧离子团，它们参与水化反应生成水化硅（铝)酸钙。随着水化的不断进行，水化产物填充或衔接于网络结构中，使水泥石的结构逐渐密实。
所以，在水玻璃熟石灰无水石膏复合激发下，复合微粉7 d ，28 d 活性指数较高，且7 d 的活性指数也高于单熟石灰激发。
【参考文献：李丙明，李兆锋等.钢渣一矿渣一粉煤灰复合微粉的活性试验研究.
硅酸盐通报.2009(6):590-594】
3.3 钢渣作为作填充料增强水泥抗折抗压强度的运用
通过改变钢渣比表面积及掺入量，研究其对水泥性能的影响，讨论样品的内部结构与性能之间的关系结果表明，随着钢渣比表面积的增大，水泥的抗折抗压强度增加，而随着钢渣掺入量的增加，抗折抗压压强度降低。
3.31 实验原料
3.32 实验
将钢渣分别磨至比表而积为430，450，470和500 2
m/kg与已粉磨好的水泥熟料和石膏加水后混合搅拌，制成40@40@6 0 mm试样，放入20 e水环境中养护至规定龄期，然后进行凝结时间、抗折强度、抗压强度、体积安定性等性能的检验。通过改变钢渣的比表而积和掺入量可以看出，水泥试体3d和28 d的强度有着不同的变化，强度变化曲线如图1、图2所示。
钢渣的粉磨特性分析 钢渣是钢铁企业的主要废渣之一，其排放量约为钢产量的15%~20%，我国每年的钢渣排放量在8000万吨以上，若不处理和综合利用，钢渣会占用越来越多的土地、污染环境、造成资源的浪费、影响钢铁工业的可持续发展。钢渣类似于过烧熟料，超细粉磨后具有潜在水硬性，有强度发挥。由于钢渣韧性大，易碎性差，并且含有一定的金属铁粒，既难破又难磨，粉磨效率低，电耗高，粉磨成本高，如何提高粉磨效率，降低粉磨电耗，直接影响到钢渣资源的综合利用水平。钢渣微粉的粉磨特性有别于普通水泥熟料和矿渣，试验发现有如下特点。 1.1 钢渣比矿渣易磨性更差 通过钢渣和矿渣进行易磨性试验对比，结果发现钢渣与矿渣的易磨性均较差，但两者表现出不同的特点。钢渣的相对易磨性随粉磨时间延长而变好，说明钢渣的易碎性非常差。而矿渣的相对易磨性几乎不随比表面积而改变。对钢渣进行邦德功指数（Wi）测试为 Wi=22.15kWh/t，高于普通熟料的平均值约23%，可见，钢渣的易磨性很差，磨机产量必然低。 1.2钢渣含铁粒较多 钢渣是钢铁厂炼钢时排出的废渣，在钢厂的排渣过程中，必定会排出一些金属铁，这部分铁虽经多次破碎分选、回收，但不可能完全分选干净。据检测，用作水泥混合材的钢渣中，金属铁粒含量仍达到3%左右。 钢渣在粉磨过程中，包裹于钢渣中的铁粒被逐渐剥离，形成金属颗粒聚集在磨内，严重地影响磨机的粉磨效率，增加衬板和研磨体的消耗，使粉磨状况恶化，而导致磨机低产、高耗。 1.3钢渣粉磨要求细度细、比表面积高 生产钢渣水泥，其钢渣和矿渣掺入量相当大，熟料仅占30%。这样大的混合材掺入量，要求的水泥比表面积高达360～400m2/kg，否则将影响水泥强度。这种水泥比一般矿渣水泥要细得多，这也是影响磨机产量的一个重要原因。 1.4钢渣磨蚀性更强 钢渣和矿渣都属于脆性材料，但相对而言，钢渣不仅硬度高，而且韧性也大，这就造成了钢渣的磨蚀性大，易磨性差。同时，由于钢渣中含有部分铁粒，更加大了其磨蚀性。如普通水泥磨中，隔仓板盲板的使用寿命可达两年左右，而在粉磨钢渣水泥的磨机中，盲板使用不足一年便已磨坏。为了保证磨机的长期稳定运行，在关键的部位应采取特殊抗磨措施。 由于钢渣具有上述粉磨特性，致使磨机的产量普遍较低。一般Φ2.4m×12m开流钢渣磨，在钢渣细度为R0.08=2%～4%，比表面积为360～400m2/kg时，磨机产量仅为11～13t/h，较其它普通水泥磨产量低40%～50%。因而钢渣必须采用预粉磨的工艺措施，才能适应钢渣的各种粉磨特性，取得良好的技术效果。 由长沙深湘通用机器有限公司研制的柱磨机做预粉磨成功的解决了这一难题，并且已经在实际应用中取得了较好的效果。柱磨机与辊压机相比，其挤压料层的形成是靠下部储料装置完成，因而很好的解决了物料进料细、流动性好、硬度高而难以进一步粉磨的矛盾。 采用工艺：
钢渣微粉项目 可行性研究报告 规划设计 / 投资分析
钢渣微粉项目可行性研究报告说明 该钢渣微粉项目计划总投资4209.76万元，其中：固定资产投资 3474.45万元，占项目总投资的82.53%；流动资金735.31万元，占项目总 投资的17.47%。 达产年营业收入4999.00万元，总成本费用3913.09万元，税金及附 加74.00万元，利润总额1085.91万元，利税总额1309.69万元，税后净 利润814.43万元，达产年纳税总额495.26万元；达产年投资利润率 25.80%，投资利税率31.11%，投资回报率19.35%，全部投资回收期6.67年，提供就业职位72个。 认真贯彻执行“三高、三少”的原则。“三高”即：高起点、高水平、高投资回报率；“三少”即：少占地、少能耗、少排放。 ...... 主要内容：项目概况、项目建设背景分析、市场分析、项目投资建设 方案、选址分析、项目工程设计研究、项目工艺先进性、项目环保分析、 安全规范管理、项目风险评估分析、项目节能分析、实施方案、项目投资 计划方案、项目经济效益分析、总结说明等。
第一章项目概况 一、项目概况 （一）项目名称 钢渣微粉项目 （二）项目选址 xxx产业示范基地 （三）项目用地规模 项目总用地面积14007.00平方米（折合约21.00亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数66.86%，建筑容积率1.38，建设区域绿化覆盖率5.48%，固定资产投资强度165.45万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积14007.00平方米，建筑物基底占地面积9365.08平方米，总建筑面积19329.66平方米，其中：规划建设主体工程14905.89平方米，项目规划绿化面积1058.86平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计85台（套），设备购置费1561.10万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量410979.67千瓦时，折合50.51吨标准煤。
.1项目主要建设内容 主要建设内容为：建设生产厂房8000平方米，供水系统、环保系统等配套设施用房10000平方米，厂区道路及停车场等4800平方米，厂区绿化3400平方米。购置和制作生产所需的冶炼炉、精炼炉、除尘系统等生产设备326台（套），监测、化验及其他设备9台套。 1.2.2产品规模 年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N 级高纯工业硅4000吨。 1.2.3生产方案 1、产品方案 目前，国内外工业硅市场1101级以下（不包括1101级）产品基本处于供大于求的状况，且短时期内不会有很大变化。结合全油焦生产工艺产品产出比例，本项目产品方案为：年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N级高纯工业硅4000吨。 2、技术方案 1）国内外现状和技术发展趋势 冶金级工业硅由于生产技术简单，全世界生产企业众多，产量较大，供需基本保持平衡，且耗能高、附加值低，属国家限制类行业。目前国外有工业硅生产厂家30多家，主要集中在美国、巴西和挪威三国，占世界生产能力的65%，最大生产厂家主要有挪威的埃肯、巴西的莱阿沙、美国的全球冶金，电炉变压器容量大多在10000KVA—60000KVA，通用炉型为3000 0KVA，小于10000KVA的电炉基本停用。其发展趋势是矿热炉大容量化，由敞开式的固定炉体向旋转、封闭炉体发展，自焙电极的应用、炉气净化处理、新型还原剂的开发与应用、炉外精炼技术的发展和应用、生产过程中的计算机管理和控制。其特点是电炉容量大、劳动生产率高、单位产品投资少、有利于机械化、自动化生产和控制环境污染。我国工业硅生产起步于上世纪的50年代，目前仍在生产的厂家约有300多家，电炉400多台，产能约为90—120万吨/年，产量约为70—90万吨。且大部分分布在福建和云、贵、川等小水电资源丰富的地区，受季节性影响较大。其突出特点是电炉容量小、台数多，厂家多而分散，操作机械化水平低、劳动生产率低，产品质量不稳，化学级工业硅产量低（不到产量的1/8），且能源消耗、原材料消耗和生产成本偏高（行业内称为“三高”）。从电炉变压器容量看，我国以3200Kva至6300kVA的电炉为主要炉型，2006年国内已建成的10000kVA工业硅电炉仅有
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/eb12112515.html,）钢渣的用途及价格 变宝网10月19日讯 钢渣是种工业产生的固体废料，钢丝顾名思义是钢产下的废料，主要占钢产量的15%——20%。今天就简单介绍一下钢渣。 一、钢渣的来源 (1)钢铁料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物； (2) 冶炼过程中加入的造渣材料； (3) 冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐火材料； (4)固体料带入的泥沙。 二、钢渣的用途 钢渣的用途因成分而异。美国每年以排渣量的2/3作为炼铁熔剂,直接加入高炉或加入烧结矿，在钢铁厂内部循环使用。钢渣的成分中，除硅无用和磷有害外，钙、铁、镁和锰（共占钢渣总量的80%）都得到利用。但硫、磷含量较高的钢渣作为熔剂，会使高炉炼铁的利用系数降低，焦比增加。 法国、德意志联邦共和国、加拿大等国都把这类钢渣用作铁路道碴和道路材料。做法是先将加工后的钢渣存放3～6个月，待体积稳定以后使用。这类钢渣广泛用于道路路基的垫层、结构层，尤宜用作沥青拌合料的骨料铺筑路面层。钢渣筑路，具有强度高，耐磨性和防滑性好,耐久性好,维护费用低等优点。
西欧各国用高磷钢渣作肥料有悠久的历史。钢渣中的钙、硅、锰以及微量元素均有肥效，可作为渣肥施于酸性土壤。各类钢渣均可作为填坑、填海造地材料。 中国目前生产少量钢渣水泥，多用转炉钢渣掺50%左右高炉粒化渣，10%左右石膏，磨制无熟料钢渣水泥，或以15%左右水泥熟料代替钢渣磨制少熟料水泥。中国有些地方利用电炉钢渣生产白钢渣水泥。 日本、德意志联邦共和国利用钢渣作为水泥生料，焙烧铁酸盐水泥，可节约能源。此外，钢渣还可制造砖、瓦、碳化建筑材料等。 三、去除钢渣的目的 (1)去除钢中的有害元素P、S； (2)炼钢熔渣覆盖在钢液表面，保护钢液不过度氧化、不吸收有害气体、保温、减少有益元素烧损； (3)吸收上浮的夹杂物及反应产物； (4)保证碳氧反应顺利进行； (5)可以减少炉衬蚀损。 四、钢渣的价格
钢渣的综合利用 钢渣是在转炉、电炉或精炼炉熔炼过程中产生的由炉料杂质、造渣材料等熔化形成的以氧化物为主、有时还含有少量氟化物、硫化物及渣钢渣粒的冶炼废物，发生量约占钢铁企业固废总量的25%。近年来，我国钢铁业发展迅猛，粗钢产量年均增长22.4%，2010年1～9月已达4.75亿t计，由此产生近1亿t的钢渣。钢渣中富含Ca、Si、Fe、Mg、A1等有价元素，蕴含大量热能，是一种宝贵的次生资源，而有效处理和利用钢渣，不仅有利于节能降耗和温室气体减排，还是钢铁企业实现可持续发展和循环经济的必由之路。 1钢渣的种类与来源 冶金企业生产工艺的各异导致渣的种类也不尽相同，特别是化学成分和物理性能存在巨大差异。鞍钢长流程生产工艺所产生的渣，大体上分为脱硫渣、转炉炼钢渣、连铸渣和精炼渣等：①脱硫渣。转炉炼钢前进行铁水预处理，在脱硫站脱硫扒渣，炉渣碱度较高。一般，因脱硫渣的硫过高而须脱硫处理，否则，其冶金用途不大。②转炉钢渣。鞍钢日产5000t左右的转炉钢渣，占钢厂渣总量的60%以上，是一种利用范围较广和使用价值最高的钢渣。③连铸渣。鞍钢采用全流程的连铸生产工艺，连铸过程中的保护渣成分在使用前后变化不大，理论上可循环使用。但现实中因连铸保护渣随二冷水流走并与其它杂质混杂，且含较多难以回收的氟，故大部分堆放在渣场，目前利用率偏低，其应用问题还有待于进一步研究。④精炼渣。鞍钢采用炉外精炼等措施冶炼高纯净度的钢水，精炼过程产生大量副渣，其除含高碱度的碱性氧化物外，还有非常高的三氧化二铝和非常低的金属铁量，适合制造水泥和耐火材料。同时，国外已开展对精炼渣深人利用的研究，如日本己对LF炉的顶渣利用课题立项，开展了热渣循环利用的研究。 2钢渣的基本物性 2.1钢渣的物理性质 钢渣呈黑色，外观像结块的水泥熟料，其中夹带部分铁粒，硬度大，密度为
目录 第一章项目基本信息 第二章建设单位基本信息第三章项目建设背景 第四章项目市场前景分析第五章项目规划方案 第六章项目选址 第七章项目工程设计 第八章项目工艺分析 第九章环保和清洁生产说明第十章项目安全卫生 第十一章风险评估 第十二章项目节能方案 第十三章项目进度方案 第十四章项目投资规划 第十五章经济效益可行性 第十六章项目综合评价结论第十七章项目招投标方案
第一章项目基本信息 一、项目概况 （一）项目名称 钢渣微粉项目 （二）项目选址 xxx经济新区 项目建设方案力求在满足项目产品生产工艺、消防安全、环境保护卫生等要求的前提下尽量合并建筑；充分利用自然空间，坚决贯彻执行“十分珍惜和合理利用土地”的基本国策，因地制宜合理布置。 （三）项目用地规模 项目总用地面积51045.51平方米（折合约76.53亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数76.05%，建筑容积率1.37，建设区域绿化覆盖率6.69%，固定资产投资强度181.86万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积51045.51平方米，建筑物基底占地面积38820.11平方米，总建筑面积69932.35平方米，其中：规划建设主体工程43492.90平方米，项目规划绿化面积4678.81平方米。 （六）设备选型方案
项目计划购置设备共计169台（套），设备购置费5410.63万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量1130336.47千瓦时，折合138.92吨标准煤。 2、项目年总用水量15396.87立方米，折合1.31吨标准煤。 3、“钢渣微粉项目投资建设项目”，年用电量1130336.47千瓦时， 年总用水量15396.87立方米，项目年综合总耗能量（当量值）140.23吨标准煤/年。达产年综合节能量46.74吨标准煤/年，项目总节能率21.29%， 能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合xxx经济新区发展规划，符合xxx经济新区产业结构调整规 划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理 措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生态环境 产生明显的影响。 （九）项目总投资及资金构成 项目预计总投资16300.44万元，其中：固定资产投资13917.75万元，占项目总投资的85.38%；流动资金2382.69万元，占项目总投资的14.62%。 （十）资金筹措 该项目现阶段投资均由企业自筹。 （十一）项目预期经济效益规划目标
工业硅冶炼操作工艺 西安宏信矿热炉有限公司
一、工业硅生产工艺流程图
二、工业硅生产安全管理制度 工业硅生产是铁合金生产中最为精细的一种产业，要求每个操作人员必须经过严格培训，掌握生产个环节的重点和工艺要素，作到心中有数。只有这样才能将生产管理规范化、精细化，生产出高品级的工业硅。 1、冶炼工技术操作职责 ?保证高温冶炼，尽量减少热损失，使SiC的形成和破坏保持相对平衡。 ?炉料混合均匀后加入炉内。 ?正常冶炼的操作程序是沉料—攒热料—加新料—焖扎盖。 ?要垂直于电极加料，不要切线加料。料落点距电极100mm左右，不允许抛散炉料。 ?炉料形状和分布要合理，集中加料后，使料面呈馒头形状，料面要高于炉口200—300mm。 ?每班接时要捣炉，捣出的黏料捣碎后推到炉心。 ?沉料、捣炉时动作要块，不要碰撞电极、铜瓦和水套。 ?根据炉料融化情况加料，尽量做到加料量、用料量和出硅量相适应。 ?保持合理的料层结构，捣松的炉料就地下沉，不要大翻炉膛。 ?使用铁质工具沉料、捣炉时，动作要块，避免融化铁铲和捣炉棒。 ⑴木块等碳质还原剂在加料平台上可单独堆放，沉料结束或处理炉况时先加木块于电极根部凹坑处，然后加混合料盖住。 ⑵ 仔细观察仪表，协调其他人员用计算机控制电极的压放，使三根电极平衡运行。 ⑶ 随时了解电炉电流、电压的变化情况，给予适当的调整。
2、出炉工技术操作职责 ①正常情况下，每班出3—4炉，尽量大流量、快出硅。 ②出炉前先将炉眼、流槽清理干净，准备好出炉工具和材料。 ③用烧穿器前，要先将钢钎清除炉嘴外的结渣硅，使炉眼保持φ150mm左右的喇叭口形状，然后用烧穿器烧开炉眼。能用钢钎捅开时不用烧穿器。 ④当流量小时，要用木棒捅炉眼、拉渣，用烧穿器协助出硅。 ⑤堵炉眼前炉眼四周和内部渣滓扒净，用烧穿器修理炉眼至通畅光滑，然后堵眼，深度超过或达到炉墙厚度。 ⑥堵眼时如果炉气压力过大无法堵塞，要停电堵眼。 ⑦出炉口和硅包附近要保持干燥，禁止积水，防止跑眼爆炸。 ⑧精练产品要按方案进行，不可随意改变供气量、精练时间、造渣剂的比例等。精练时注意安全，防止硅液飞溅、过大氧气回火等事故发生。 ⑨浇注前要修补好锭模，放好挡渣棒，锭模底部可适当放适量合格硅粒，或涂脱模剂，保护锭模。 ⑩浇注时，硅包倾倒至硅液快要流出时，稍停片刻，使硅渣稳定，再使硅液从包嘴慢慢流入缓冲槽。 ⑴工业硅锭冷却到乌红时，用专用吊具从锭模中吊出，转移到冷却间。严禁用水急冷。 3、电工技术操作职责 ①持证上岗，遵守供用电制度，要求与变电站和生产指挥紧密配合。 ②电工作到四会：会原理、会检修、会接线、会操作
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
钢渣稳定性试验方法——钢渣用于建材领域中的关键技术 作者：高建平， GAO Jian-ping 作者单位：冶金工业信息标准研究院,北京,100730 刊名： 冶金标准化与质量 英文刊名：METALLURGICAL STANDARDIZATION & QUALITY 年，卷(期)：2008，46(6) 被引用次数：0次 相似文献(10条) 1.会议论文朱跃刚.吴江红.程勇钢渣建材制品性能的研究与改进2008 为保护环境和推动钢渣资源化进程，武汉钢铁集团冶金渣公司对钢渣生产建筑材料制品的技术进行了积极的探讨，从分析研究到优化配比和工艺,通过系统的实验室及生产现场的实验，有效地解决了制品的安定性问题和表面泛白问题。 2.期刊论文郑爱丽.张强.邓跃全钢渣在工业废渣基建材中的防辐射效能研究-建材发展导向2008,6(4) 针对钢渣对粉煤灰和磷石膏基建材放射性污染的防护性能展开研究,发现钢渣对工业废渣基建材中的放射性污染有一定的防护效果.钢渣对粉煤灰模块放射性污染的平均屏蔽率达到25%左右,最高辐射屏蔽率IRa降低33.69%,Ir降低40.60%;对磷石膏模块辐射平均屏蔽率约为12%,防护效果最好时IRa降低20.25%,Ir降低12.87%.综合考虑各方面因素,钢渣加入量为7%,钢渣细度为30目时,对工业废渣基建材的放射性污染有最好的防护效能. 3.期刊论文郑爱丽.张强.邓跃全钢渣在粉煤灰建材中的防氡防辐射性能研究-建材发展导向2009,7(4) 研究了钢渣对粉煤灰基建材的氡和放射性污染的防护性能,发现钢渣对粉煤灰模块的氡和放射性污染都有一定的防护效果,其中放射性屏蔽率达到25%左右,氡屏蔽率在30%左右.综合考虑各方面因素,钢渣加入量为8%,钢渣细度为30目时,对粉煤灰基建材的放射性污染有最好的防护效能;对氡有最佳防护效果时,适合的钢渣加入量约为5%,细度为120目. 4.期刊论文吴昊泽.谭文杰.丁亮.赵华磊.刘梅.潘正昭.常钧利用CO2气体碳酸化钢渣制备建材制品-混凝土与水泥制品2010(2) 加速碳酸化可以有效利用工业废弃物和温室气体CO2.通过对钢渣进行碳酸化养护处理,制备出碳酸化增重率10.79%.抗折强度 12.02 MPa,抗压强度40.81 MPa,冻融强度 24.63 MPa,吸水率11.24%,饱水强度 23.89 MPa,安定性合格的纯钢渣碳酸化建材制品.同时制备出了碳酸化增重率为5.12%,抗折强度2.06 MPa,抗压强度8.33 MPa,冻融强度3.72 MPa,吸水率18.56%,饱水强度3.41 MPa,安定性合格,体积密度1.74 g/cm3的钢渣混合矿渣碳酸化建材制品. 5.期刊论文郑爱丽.张强.邓跃全粉煤灰基建材中掺入钢渣的防氡性能研究-中国科技信息2009(16) 研究了粉煤灰基建材中掺入钢渣后对氡的防护性能,发现钢渣对粉煤灰模块的氡有一定的防护效果,其中氡屏蔽率在30%左右.综合考虑各方面因素,对氡有最佳防护效果时,适合的钢渣加入量约为5%,细度为120目. 6.期刊论文赵华磊.常钧.程新.ZHAO Hua-lei.CHANG Jun.CHENG Xin碳酸化养护钢渣混合水泥制备建材制品-济南大学学报（自然科学版）2010,24(2) 采用碳酸化养护技术制备不同配比的钢渣/水泥混合建材制品.将原料混合加水均匀搅拌,在p =3MPa 下压制成型后,碳酸化养护14h,养护温度 T=74℃,p (CO2)=0.15MPa.结果表明:碳酸化养护过程中试样表面生成较多的CaCO3颗粒状晶体;试样的碳酸化反应比水化反应更易于自发进行;CO2在水中的溶解过程是整个反应的控制步骤,主要矿物碳酸化反应自发进行的趋势顺序为C3S>CaO>C2S>MgO.当m(钢渣)∶ m(水泥) =3∶ 2时,试样S5的碳酸化增重率η为10.44%.制品在碳酸化养护2h后,抗压强度为20.06MPa,f-CaO的质量分数由3.25%降至0.34%,压蒸安定性合格. 7.学位论文陶海征钢渣的综合利用研究2001 该论文的主根据已有对钢渣化学组成,所含主要矿物的研究的基础上,增大钢渣在建材水泥业中的用量并提高钢渣在建材水泥业中的应用水平.该文主要从三方面研究了如何在建材水泥业中更多使用钢渣或者提高钢渣的应用水平.首先考虑到钢渣、粉煤灰的优劣互补,但二者常温情况下活性都非常低.因此采取了三种钢渣、粉煤灰预处理活化方法以提高预处理料的活性,从而增加钢渣在水泥混合材中的掺量.另外,基于钢渣的耐磨性对钢渣水泥砂浆进行了研究,并采取简易预处理措施解决了钢渣水泥砂浆的后期稳定性问题,再此基础上研究了制备钢渣水泥砂浆的工艺的控制参数.最后,依据钢渣的化学成分和矿物组成,研究了钢渣配料时钢渣对水泥熟料煅烧过程的影响.在研究过程中对钢渣的晶种作用进行了深入的分析,最后发现晶种对熟料煅烧过程并无明显改善作用. 8.会议论文孙健.刘浩转炉钢渣在烧结、建材行业中的开发应用1999 该文介绍了上海第一钢铁(集团)有限公司与昌新钢渣公司在转炉钢渣综合利用方面的研究和应用成果，着重对钢渣返回烧结、用于基坑围护深层搅拦桩和建材水泥制造等利用途径的工艺可行性和经济效益进行了分析。 9.会议论文徐鹏寿建材(钢铁、水泥)行业资源综合利用大有可为2004 本文介绍了建筑材料中对工业废渣资源的综合利用.文章首先介绍了资源综合利用的现状,并分析了钢铁行业废渣的综合利用,并详细介绍国内钢铁废渣的利用情况,从矿渣利用、钢渣利用以及粉煤灰等其它工业废渣的利用方面具体分析了其综合利用情况.最后分析了利用工业废渣资源,循环经济的意义. 10.期刊论文用钢渣制造建材获成功-建材工业信息2005(3) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/eb12112515.html,/Periodical_yjbzhyzl200806008.aspx 授权使用：西安建筑科技大学(xajzdx)，授权号：0320f2f0-f4c6-4408-b86f-9e950096dc33 下载时间：2011年2月25日
多晶硅生产工艺流程 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
多晶硅生产工艺流程(简介) -------------------------来自于网络收集 多晶硅生产工艺流程,多晶硅最主要的工艺包括，三氯氢硅合成、四氯化硅的热氢化（有的采用氯氢化），精馏，还原，尾气回收，还有一些小的主项，制氢、氯化氢合成、废气废液的处理、硅棒的整理等等。 主要反应包括：Si+HCl---SiHCl3+H2（三氯氢硅合成）;SiCl4+H2---SiHCl3+HCl（热氢化）;SiHCl3+H2---SiCl4+HCl+Si（还原）多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，目前国际上多晶硅生产主要的传统工艺有：改良西门子法、硅烷法和流化床法。改良西门子法是目前主流的生产方法，采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的85％。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等7家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。 西门子改良法生产工艺如下： 这种方法的优点是节能降耗显着、成本低、质量好、采用综合利用技术，对环境不产生污染，具有明显的竞争优势。改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有：氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉，三氯氢硅水解凝胶处理系统，三氯氢硅粗馏、精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置；其他包括分析、检测仪器，控制仪表，热能转换站，压缩空气站，循环水站，变配电站，净化厂房等。 （1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅， 其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑
炉渣利用技术炉渣利用工艺 1 用于流化床锅炉的链带式排渣控制冷却器 2 高炉水碎炉渣或其粒度调整物的防凝结剂及防凝结方法 3 高炉铁水渣铁分离装置 4 烟道灰、炉渣活化剂 5 高效利用工业炉熔渣显热的新一步法矿棉技术 6 一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺 7 钢包炉用脱氧造渣剂 8 用气、水反冲高炉水渣滤层的方法 9 旋风炉炉渣生产岩棉热衔接工艺及所采用的补热炉 10 用于液体炉渣脱铬和/或脱镍的方法 11 一种电渣炉控制系统 12 用锅炉废渣灰制水硬性凝固剂方法 13 粉煤灰炉渣砼小型空心砌块 14 炼钢电弧炉泡沫渣控制方法 15 危险废弃物及医疗垃圾处理用的溶渣焚烧炉及工艺方法 16 用于氧化处理炼钢厂炉渣的方法及所得到的LD渣 17 一种控制转炉炉底上涨溅渣的方法 18 一种用镍熔炼炉渣和钢渣的混合渣炼铁的方法 19 型煤炉正块缓漏卸双向分离排渣器 20 转炉出钢用挡渣锥 21 一种冶金炉风口、渣口表面强化的方法 22 用含钛高炉渣制备光催化材料的方法 23 一种以炉渣为基料的合成材料及其生产工艺 24 轻质隔声炉渣混凝土建筑板材 25 炉渣冷却机 26 利用沸腾炉渣制造泡沫型隔热防水保温材料 27 利用电厂炉渣生产水泥的方法 28 粒化高炉矿渣水泥砂浆 29 防御液态排渣炉析铁熔蚀的金属陶瓷涂层 30 转炉溅渣护炉方法 31 造气炉渣运用煅烧石灰的方法 32 一种石灰质碳化煤球(棒)造气炉渣的新用途 33 直流电弧电渣加热钢包炉及其控制方法 34 一种利用石灰质碳化煤球造气炉渣生产的路面砖及其方法 35 用于沸腾炉的层燃式灰渣燃烬冷却床 36 用浓盐酸高温高压处理锅炉灰渣浸取其中三氧化二铝的综合利用方法 37 稀土精矿渣电弧炉冶炼稀土中间合金 38 稀土精矿球团(或块)矿热炉制备稀土精矿渣和含铌磷铁 39 低温干馏、炉渣再燃、刮板传动式锅炉 40 用喷粉方法处理熔渣生产高价值炉渣制品 41 促进粒状炉渣脱水用的混合剂和使用方法
钢渣微粉在水泥混凝土中的应用研究 硅灰、粉煤灰等矿物掺合料在混凝土中的应用，可大幅度的提高混凝土的性能。但普遍使用的硅灰、粉煤灰等已出现了货源短缺及价格上涨等将钢渣粉作为混凝土的活性矿物掺合料，由于钢渣微粉的比表面积大、活性好、可与熟料粉混合配制水泥，同时可以作为外加剂替代水泥直接掺入混凝土中，生产性能优越的高性能混凝土，降低水泥和混凝土的成本。 1、钢渣粉的化学成分及特性 1.1 钢渣粉的化学成分 钢渣的化学成分 组分CaO SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MgO MnO P2O5 含量40%~50% 12%~18% 2%~5% 7%~10% 5%~20% 4%~10% 1%~2.5% 1%~4% 钢渣粉的化学成分以CaO和SiO2 AI2O3、MgO FeO和Fe2O3等组分。另外还有少量的S P和游离CaO MgO等，这些二价离子的游离金属氧化物以RO相表示，常以固溶体形式出现。以化学成分而言，钢渣粉和水泥熟料有些相似，只是氧化物含量差别较大。 1.2 钢渣粉的特性 1、将钢渣经机械磨细后，可以改变原先的晶体结构，增加颗粒表面的活化能，可以充当水泥或水泥混凝土的活性材料。另外钢渣粉具有较好的流动性、耐久性、体积稳定性和抗碱骨料反应，混凝土中掺加钢渣粉后可提高混凝土的和易性，消除碱骨料反应。
2、钢渣微粉的水硬活性及活化措施。钢渣的胶凝活性来源于其含有的硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐矿物，其中所含的硅酸二钙C2S硅酸三钙C3S 对强度的贡献最大。钢渣中的主要矿物相RO相没有胶凝性，而且吸收氧化钙，使钢渣中的硅酸三钙减少。虽然钢渣的化学成分与水泥熟料相似，但它的生成温度比硅酸盐熟料高了很多，其矿物结晶致密、晶粒较大、水化速度缓慢，只是一种具有潜在活性的胶结材料。且钢渣中含有大量的CaO MgO成分，控制不当极易造成安定性不良的后果。另外钢渣粉中虽然含有少量C3S、C2S 料少，因此将钢渣用于 水泥和混凝土中必须对其活性进行激发。 2.1 机械方法钢渣粉磨得越细，活性越高。如果把钢渣磨成微粉使其比表面积达到300~400m3/kg时，就具有非常高的活性，可作为一种高活性混合材料来使用。钢渣微粉的“微细化程度” 对其在混凝土中的水化性能以及微集料性能起相当作用。钢渣粉磨得越细，活性越高。磨细的钢渣粉与水泥有很好的适应性，20%以内取代水泥可提高硬化混凝土的强度、可泵性及综合耐久性能。利用机械方法提高钢渣的细度可以激发其潜在活性。 力， 矿物内部，加速水化反应。 2.2 热力学方法钢渣微粉的热力学方法主要以蒸汽、焙烧、水热作为热力激发手段。高温高湿的水蒸气使钢渣板块产生热应力，同时钢渣中的RO相CaO包裹体和f-CaO消解产生膨胀应力，使渣块迅速地裂解成碎块，最终成为钢渣微细粉，从而提高其活性。其中最典型的一种具体操作方法是闷渣法，也即在红热钢渣上均匀适量洒水，促使其粉化。 2.3 化学方法化学激发方法主要有碱性和酸性两类。其主要机理是通过改变矿物形成过程来激发钢渣的活性。碱性激发剂有石膏、熟料、石灰和碱金属的硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氢氧化物等。在这些物质的作用下，钢渣玻璃态
一、单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅棒是生产单晶硅片的原材料，随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加，单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。 单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直径越大的圆片，所能刻制的集成电路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材，外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。目前晶体直径可控制在Φ3~8英寸。区熔法单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域，广泛用于大功率输变电、电力机车、整流、变频、机电一体化、节能灯、电视机等系列产品。目前晶体直径可控制在Φ3~6英寸。外延片主要用于集成电路领域。 由于成本和性能的原因，直拉法（CZ）单晶硅材料应用最广。在IC工业中所用的材料主要是CZ抛光片和外延片。存储器电路通常使用CZ抛光片，因成本较低。逻辑电路一般使用价格较高的外延片，因其在IC制造中有更好的适用性并具有消除Latch－up的能力。 单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料中最基础性材料，属半导体材料类。单晶硅已渗透到国民经济和国防科技中各个领域，当今全球超过2000亿美元的电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路用硅。 二、硅片直径越大，技术要求越高，越有市场前景，价值也就越高。 日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步，但总体而言，生产技术水平仍然相对较低，而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上，于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。 目前，全世界单晶硅的产能为1万吨/年，年消耗量约为6000吨～7000吨。未来几年中，
钢渣在建筑行业资源化利用的研究现状 资源生物学院钢铁冶金系杨桂明115611023 摘要：简要介绍了钢渣的化学成分、矿物组成和胶凝性能，分析了钢渣活性激发方式并论述了钢渣在水泥和混凝土中的应用。 关键词：钢渣活性水泥混凝土 Research Progress of Steel Slag Utilization in Architecture Industry Abstracts: This article briefly introduces the chemical composition, mineral composition and cementitious activity of steel slag. Excitation mode of slag activity and its applications in cement industry are included. Key words: steel slag，activity，cement，concrete 0. 引言 钢渣是炼钢过程中产生的废渣，排放量较大。大量钢渣的存放不仅占用土地，还会对环境造成很大危害。全球每年约产5000万t钢渣，20世纪70年代初美国的钢渣就已达到排用平衡。欧洲每年产钢渣约1200万t，其中65％已得到高效利用。经过日本钢铁联盟资源化委员会的努力，1996年底，日本的钢渣有效利用率就已达95％，到2004年基本实现了100％利用。[1~3]我国积存钢渣已有l亿t以上，各大钢厂对钢渣利用进行了广泛研究，取得了一定成效，但有效利用率还比较低，约为10％。从目前发展趋势来看，钢渣的资源化利用途径主要集中在建筑行业，且以在水泥和混凝土中的应用作为发展的重点。[4] 1. 钢渣的性质 1.1 化学成分和矿物组成 目前的钢铁工业中，由于炼钢原料和冶炼工艺不同，所排放的钢渣物化性能是不同的。按照工艺划分，钢渣可以分为平炉钢渣、转炉钢渣和电炉钢渣。钢渣的化学成分与水泥熟料的化学成分基本相似，主要由CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3、MgO等组成，但具体各化学成分含量差别较大。转炉钢渣的主要矿物组成是硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)及少量游离氧化钙(fCaO)、铁铝酸钙(C4AF)。[5~6]根据碱度的不同，一般将钢渣分为橄榄石渣(CaO·RO·SiO2)、蔷薇辉石渣(3CaO·RO·2SiO2)、硅酸二钙渣及硅酸三钙渣。 1.2 胶凝性能及活性激发方法
钢渣的利用 钢渣二次利用最好的途径是用作高炉、转炉原料，在钢铁厂内循环使用。此外，钢渣还可用于道路工程、建材原料、钢渣肥料及填坑造地等。 1、钢渣用于冶金原料 1）钢渣用作烧结材料宝钢、济钢、鞍钢等公司的实践表明：烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅可回收利用钢渣中残钢、FeO、CaO、MgO、MnO等有价成分，还可用作烧结矿的增强剂。烧结矿中适量配人钢渣后，可显著改善烧结矿的质量，使转鼓指数和结块率提高， 风化率降低，成品率增加。此外，由于钢渣中Fe和FeO的氧化放热，节省了烧结矿中钙、镁碳酸盐分解所需要的热量，使烧结矿燃料消耗降低。高炉使用配入钢渣的烧结矿，由于烧结矿强度高，粒度组成改善，尽管铁品位略有降低，渣量略有增加，但高炉操作顺行，对其产量提高、焦比降低很有利。烧结中配加钢渣应注意磷的富集问题。按照宝钢的统计数据，烧结矿中钢渣配人量增加10kg／t，烧结矿的磷含量将增加约0.0038％，而相应铁水中磷含量将增加0.0076％。比较可行的措施是控制烧结矿中钢渣的配入比例，另外可以在生产中有针对性地停配钢渣一个时期，待磷降下来后在恢复配料。 2）钢渣用作高炉熔剂 钢渣直接返回高炉作熔剂的主要优点是利用渣中CaO代替石灰石，节约了熔剂消耗，但由于目前高炉大都使用高碱度烧结矿，基本上不加石灰石，所以钢渣返回高炉的用量受到限制。但对于烧结能力不足的高炉，用钢渣作高炉熔剂的价值仍很大。此外，钢渣中较高的铁含量可代替部分铁矿石；钢渣中的MgO可置换部分白云石，增加炉渣的流动性和稳定性。钢渣中的MnO可回收进入铁水。 3）钢渣用作炼钢返回渣料 钢渣返回转炉冶炼能提高炉龄、促进化渣、缩短冶炼时间，又可降低副原料消耗，并减少转炉总的渣量。日本住友金属和歌山厂在160吨转炉采用返回转炉渣和白云石做造渣剂。钢渣粒度为15～50 mm。在吹炼开始3 min内全部加入，吨钢加入量20 kg到130 kg。为防止渣量过大而引起喷溅，采用低枪位操作。为了吹炼稳定，白云石分批加入。可以提前化渣。减少了石灰和萤石用量，转炉渣总量减少最高达60％。首钢电进行过转炉返回钢渣试验。吨钢加渣25～30 kg，块度小于50mm，钢渣通过炉顶料仓加入。结果表明，初渣成渣快，终渣化得透。试验中70％的炉次无须加萤石，石灰用量减少10％。返回渣配加白云石，终渣较粘，倒炉后可以形成渣壳于炉壁，提高了转炉炉龄。宝钢在国内率先开发了转炉脱磷脱碳的双联法工艺。即在转炉内进行铁水脱磷处理，出半钢后在进行脱碳处理，可以稳定地生产磷含量低于80 ppm的超低磷钢。在双联法工艺中，由于脱磷负荷主要由脱磷炉分担，因此脱碳炉的钢渣磷比较低，可以返回脱磷炉造渣，回收了资源，并降低了副原料单耗。 2、钢渣用于道路工程 钢渣用于筑路是钢渣综合利用的一个主要途径。欧美各国钢渣约有60％用于道路工程。钢渣碎石的硬度和颗粒形状都很符合道路材料的要求，与粉煤灰、高炉水渣、水泥、石灰等配料后，可用作道路的基层、垫层及面层。如宝钢在三期工程主干道纬十一路采用钢渣三渣在道路基层施工中进行试验。试验道路第一段采用水淬钢渣、粉煤灰和石灰三渣混合料，第二段采用粒铁回收后的规格渣、粉煤灰和石灰三渣混合料。对比路段采用天然碎石、粉煤灰和石灰三渣和高炉水渣、粉煤灰和石灰三渣。相比天然碎石三渣和高炉水渣三渣，钢渣三渣基层具有较高的承载力，铺筑沥青面层后，经一年行车考验，路面平整无裂纹，与其它路段无区别。此外，钢渣还可以用于沥青混凝土路面。钢渣在沥青混凝土中有很高的耐磨性、防滑性和稳定性，是公路建设中有价值的材料。国外曾在用沥青混凝土铺筑的试验路面上进行了路面抗防滑轮胎磨损试验，一种是用硬质天然碎石为骨料，另一种是用钢渣为骨料。结果表
钢渣处理技术及综合利用途径 摘要：国内外对钢渣的利用都作了不少研究，但钢渣利用率不高的原因是其成分很复杂，但随着矿源能源的紧张，对钢渣进行处理和综合利用一直是值得关注和探索的课题，文章就目前较为成熟的方法进行了介绍。 关键词：钢渣处理；技术；综合利用 钢渣是炼钢过程中排出的废渣。钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，加入的造渣剂，金属炉料带入的杂质以及脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。目前我国钢渣年产量1亿多t，累计堆放尚未利用的钢渣达3亿t，对其进行处理和综合利用，具有很大的经济效益、社会效益和环境效益。 1 钢渣的处理工艺 1.1 冷弃法 钢渣倒入渣罐缓冷后直接运到渣场抛弃，这种处理技术不仅占地大，易形成渣山，而且不利于钢渣加工和合理利用，所以不建议采用此种工艺。 1.2 热泼法 随着炼钢炉容量加大，氧气在炼钢炉中的应用，快速炼钢要求快速排渣，从而发展了热泼法技术。热泼法是把炼钢渣倒进渣罐后，用吊车将渣罐吊起并将里面的熔渣分层倒在渣床上，经空气冷却降温至350～400 ℃时再喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却。 1.3 水淬法 由于钢渣比高炉渣碱度高、黏度大，其水淬难度也大。该法原理是；液态高温钢渣在流出和下降过程中，被压力水击碎、分割，同时高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣在水幕中进行粒化。 1.4 盘泼水冷法 该法是用吊车把渣罐内熔渣泼在高架泼渣盘内，喷淋适量的水使钢渣急冷碎裂，渣层一般厚3～12 cm。然后再用吊车把渣盘翻倒，对碎渣进行池边喷水降温，最后把渣倒入水池内进一步降温冷却，使渣粉碎到粒度为0.5～10 cm，用抓斗抓出装车，送到钢渣车间再处理。 1.5 粒化法 该法和水淬法有相似之处，原理是把液态钢渣均匀流入粒化器，在粒化器中被高速旋转的粒化轮破碎并沿切线方向抛出，同时受高压水流冷却后落入水箱，
钢渣微粉生产工艺及生产实践，双参粉的开发将缓解矿渣微粉供不应求局面。 【关键词】钢渣微粉复合粉 １、前言 某钢2005年钢渣量为130万吨，2006年预计为150万吨以上，随着炼钢产量的递增，钢渣如果不及时处理转化为有用资源，将对社会及后人贻害无穷，为此如何把某钢产生的钢渣转化为对社会有用资源，化害为利，变废为宝，进行综合处理再利用，实现炼钢固废资源的转化，成为公司当前亟待解决的问题。 经十多年来的建设，某钢已形成了具有自主知识产权的钢渣处理工艺技术，但是钢渣在回收金属钢后，尾渣的利用还没有形成产业化，钢渣微粉代表钢渣处理最选进的思路和工艺。我们在攻克了钢渣内高含量金属铁的提取和高细度钢渣微粉的磨选两项技术难题后，终于2006年6月成功实现了提取出了铁含量大于65%的渣精粉，同时生产出的钢渣微粉的比表面积达到了450m2/kg，并形成了年产10万吨钢渣微粉的生产能力。 2、原料分析及产品定位 由于钢渣中金属材料在破碎、细磨同时实现了铁质物与渣的分离，为钢渣的重力风选和磁选提供了条件，而其上表中物化指标、可磨可选性、活性指标表明了钢渣具备生产出钢渣微粉可行性。 按照钢渣微粉现推荐标准，钢渣微粉指标：比表面积≥420m2/kg，金属铁含量≤2%，各项性能指标符合掺合料标准。按照选矿标准标，粒钢的TFe≥95%，铁精粉TFe≥65%。 2、工艺选择与生产线改造 钢渣微粉的生产是水泥粉磨技术与选矿技术相结合的边缘技术，其核心技术就是渣与钢的分离粉磨技术和分级磁选技术。为了实现渣与钢的分离我们采用了选矿生产中常用的预粉磨技术，为了实现钢渣微粉与渣精粉的分离我们采用了风力分级与磁选相组合的设计方案。 经过充分的考察、论证、计算，我们将公司原有的两条水泥粉磨生产线串联起来进行了工艺改造，工艺如下图： (1)、钢渣粉烘干系统：钢渣粉的烘干采用了Ф2.2m×14m转筒式烘干机，烘干机的烘干能力：30t/h；(2)、开路预磨系统：预粉磨为一段开路系统，磨机规格为Ф2.2m×7球蘑机，并在出磨口新增回转筛一套，以便实现粒钢的分离；(3)、细磨系统：细磨为闭路系统，磨机规格为Ф2.2m×7.0m球蘑机，该球蘑机一仓装钢球、二仓装微段。分级设备为原有的
我国工业硅产业如何改变无序状况 一、业内有关人士提出以产业升级为主要途径 1、工业硅生产从无到有，经过50多年的发展，我国现已成为产能、产量和出口量均居世界首位的工业硅生产大国。但多年来中国工业硅生产和出口基本处于盲目发展和无序竞争状态，企业生产和产品出口的效益欠佳。业内人士认为，在国家不断加强和改善宏观调控的情况下，工业硅应逐步实现产业升级，改变这种无序的状态。 2、工业硅产业发展现状 中国的工业硅生产始于1957年。上世纪50年代末到70年代末，工业硅生产主要是国内自产自用。1980年，工业硅开始出口，90年代末年出口量达到20万吨以上，2007年出口量增加到近70万吨。现在我国工业硅的产能产量和出口量已均居世界首位，出口的国家和地区数近60个，年出口量已相当于发达国家总消费量的一半以上。 虽然我国是世界工业硅生产大国和出口大国，却不是工业硅出口强国。多年来，工业硅生产和出口的效益一直欠佳。上世纪90年初以来，工业硅出口的价格经常比国际市场正常价低20％～30％。2007年下半年以来，特别是2008年初以来，我国工业硅出口价格有相当幅度的提高。2007年我国工业硅出口全年的平均离岸价是1381美元／吨，今年1月至5月的平均离岸价上涨到2001美元／吨。但与此同时，国际市场工业硅价格也在迅速上涨，同期美国和欧盟的工业硅现货价也从2200美元／吨左右上涨到3500美元／吨左右。 二、盲目扩张导致困局 我国工业硅出口长期价格偏低的原因，除美国、欧盟等长期对我国工业硅出口实行反倾销之外，也与我国工业硅项目的盲目扩张，低水平重复建设和相互压价的无序竞争有关。 2004年以来，在国家不断加强宏观调控下，工业硅项目低水平重复建设的势头受到一定遏制，落后生产能力开始被淘汰，节能环保意识有所增强。但在取得这些初步成效的同时，长期盲目扩张积累的问题仍很突出，整个硅业要真正遏制盲目扩张的势头，消除无序竞争，还有很多工作要做。 进入2008年以来，国家从1月1日起对出口工业硅开征10％的出口关税，年初南方地区遭遇的罕见低温雨雪冰冻灾害和5月汶川特大地震灾害，使这些地区相当数量的工业硅企业遭受不同程度的破坏，生产和贸易均受到影响。 业内人士认为，工业硅产业长期的低水平重复建设和无序竞争，不