工业废渣在混凝土生产中的应用

将工业废渣在混凝土中应用（用作掺和料或骨料），既能够减少工业废渣对土地的占用和环境的污染，又可以降低混凝土的材料成本，这符合“低碳”和“可持续”的理念。然而，如果因工业废渣在混凝土中的应用导致混凝土的性能降低，尤其是耐久性能降低，从全寿命周期来讲，就事与愿违了。

目前，矿渣和粉煤灰已成为在混凝土中使用非常成熟的矿物掺和料，在很多情况下，通过掺入矿渣或粉煤灰能够实现混凝土更高的性能要求。钢渣是炼钢过程中排放的工业废渣，排放量大、利用率低。值得注意的是，矿渣、粉煤灰、钢渣均是在我国快速工业化的同一阶段排放的工业废渣，且排放量均非常大，为什么到目前为止钢渣的利用率远低于矿渣和粉煤灰呢？这绝对不是因为过多的研究投向了矿渣和粉煤灰，而是钢渣自身存在着一些比较难以克服的问题，如易磨性差；活性组分的活性低、非活性组分的含量大；影响安定性的游离CaO和游离MgO含量较高等。

近年来，随着粉磨工艺的进步、高性能助磨剂的出现，能够在不大幅增加能耗和成本的前提下使钢渣的比表面积达到500r112∕kg以上，从而改善了钢渣的早期和中期的活性；经过热烟工艺处理的钢渣，能够使大部分游离CaO在热烟过程中消解，这在很大程度上促进了钢渣作为矿物掺和料在混凝土中的应用。但热炳工艺对于消减钢渣中的游离MgO作用甚微，因而将钢渣用作水泥的混合材或混凝土的矿物掺和料时，安定性的检测仍是强制性的。

将钢渣作为混凝土的骨料使用时，由于钢渣的强度高，破碎后的粒径相对较小，因而替代部分天然骨料很容易达到混凝土的强度要求。然而，钢渣作为骨料时，安定性不良的问题更要引起警觉！

钢渣粉的安定性合格，并不代表钢渣骨料的安定性合格。钢渣粉要经过磨细、混合的过程，因而总体上钢渣粉的成分是相对匀质的。而钢渣作为骨料时，钢渣骨料的安定性的离散性则非常大，图1显示的是钢渣骨料压蒸3h(216℃、2MPa)的情况，有的骨料完好无损，有的骨料产生了裂纹，有的骨料被粉碎，这是因为不同钢渣骨料中的游离CaO和游离MgO含量差异很大。因此，将钢渣磨细后进行安定性检测，并不能反映出钢渣骨料的个体安定性差异，而少量存在严重安定性问题的骨料就可能使硬化混凝土发生表面损伤或结构性破坏。

科技成果——基于冶金基固废胶凝材料的全固废高性能混凝土制备及应用技术

技术类别 减碳技术

适用范围

建材行业，适用于水坝、城市道路、油田、高铁、机场、涵洞、桥梁等大型建筑，军工、水下、海防、核电工程领域。

行业现状

通过钢渣、矿渣和脱硫石膏的协同作用，使大部分矿渣活性释放替代熟料。该技术目前已在河北省数十家混凝土搅拌站推广应用。

成果简介

（1）技术原理

该技术原材料使用100%工业固体废弃物（铁尾矿、脱硫石膏、冶金渣等）。混凝土骨料100%采用铁尾矿（核实专业术语：铁尾矿还是尾铁矿）和废石，根据“粒级与活性的双重协同优化”原理，利用工业废渣整体胶凝材料，与高性能减水剂（或超塑化剂）优化配合，制备较低水化热、较高耐久性的全固废混凝土，完全替代水泥。

（2）关键技术

1、工业废渣整体胶凝材料制备技术及产业化

由钢渣、金属尾矿、脱硫石膏、矿渣等工业固体废弃物制备形成，采用钢渣与脱硫石膏协同激发矿渣中硅（铝）氧四面体胶凝特性，使混凝土中熟料用量接近于零。

2、高品质尾矿砂石骨料制备技术及产业化 建立尾矿砂石数据库，开发出选矿与高品质砂石协同制备专项技术和装备，形成全工艺过程中无三废排放的清洁生产模式，提高了矿山资源利用效率。

铁尾矿废石制备高品质砂石工艺流程图

3、全固废高性能混凝土制备及产业化技术

使用工业废渣整体胶凝材料与尾矿砂石制备混凝土，采用现代混凝土设计方法，不仅能够生产出C60以上的高性能混凝土，还能使C30、C35和C40等大用量混凝土真正实现高性能化。

4、尾矿细粉制备高品质掺合料技术及产业化 利用铁尾矿微粉在碱性环境中生成的硅铝酸盐相，明确了部分Si-O键中电子云向化学键中间移动的变化规律，提出尾矿微粉的这一断键重组的特殊行为，开发出系列尾矿微粉产品并产业化。

5、尾矿砂专用外加剂制备技术及产业化

发明了专用功能性外加剂，通过其产生的颗粒间强静电斥力和吸附络合作用，保证了高吸附性尾矿砂的高效使用。

第２７卷第１期　２０１３年２月　资源环境与工程　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖ０１．２７．Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．．２０１３　

工业固体废料在混凝土中的应用　

贺爱平　，熊云先　

（１．中南冶金地质研究所，湖北宜昌４４３０００；２．湖北宜通建设．ｙ－程有限责任公司，湖北宜昌４４３０００）　

摘要：将工业固体废料应用到混凝土中，尽可能的减少高能耗高污染的水泥用量，减少拌制混凝土对其　它自然资源与工业材料的使用量是生产绿色混凝土的重要途径之一。介绍中国工业固体废料作为绿色混凝　

土材料的应用状况，及对黄磷工业废料——磷渣用作混凝土矿物掺舍料的试验与应用实例，提出进一步加　强工业固体废料在混凝土工程中综合利用的几点看法。　关键词：工业固体废料；绿色混凝土；矿物掺合料；综合利用　中图分类号：ＴＵ５２８．０４１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—１２１１（２０１３）Ｏｌ一００７８—０４　

０　引言　１　工业固体废料在混凝土中的应用状况　

当今人类社会生产生活对各种材料的巨大需求造　

成资源短缺、生态恶化，为此，国际社会及中国政府把　

发展绿色材料作为可持续发展的战略。所谓绿色材料　

是指“在原材料采用、产品制造、使用或者再生循环以　

及废料处理等环节中，对地球负荷最小和最有利于人　

类健康的材料”　Ｊ。混凝土是当代最大的人造工程材　

料，生产硅酸盐水泥消耗大量自然资源和能源，是工业　

“三废”污染的主要源头之一。把工业固体废料应用　

到混凝土中，替代部分水泥胶凝材料或作为特种骨料，　

或尽可能地减少拌制混凝土时对其它自然资源与工业　

材料的使用量，是生产环境友好型绿色混凝土的有效　

途径。　

绿色混凝土可充分利用工业固体废料和其它二次　

资源，最大限度地减少高能耗、高污染的水泥用量。工　

业固体废料种类很多、排放量巨大，中国堆放经年的工　

业固体废料多达数十亿吨，每年还以惊人的数量在递　

增。堆存工业固体废料需要占用大量土地、破坏植被、　

工业废弃物在混凝土中的再生利用技术标准

工业废弃物在混凝土中的再生利用技术标准

混凝土作为建筑材料中的主要成分之一，其市场需求量巨大。同时，工业废弃物的产生也是一个不可避免的现象。将工业废弃物与混凝土进行再生利用，不仅可以降低废弃物对环境的污染，还可以有效地减少混凝土生产所需的原材料，从而达到节约资源的目的。本文将从工业废弃物的来源、再生利用技术、应用标准等方面进行探讨。

一、工业废弃物的来源

工业废弃物的来源非常广泛，可以分为以下几类：

1. 煤炭燃烧废弃物：煤矸石、煤灰等；

2. 冶金废渣：钢铁炉渣、铜渣等；

3. 电子废弃物：废旧电器、电线等；

4. 建筑废弃物：建筑垃圾、混凝土废料等；

5. 化工废弃物：废液、废渣等。

二、再生利用技术

1. 煤炭燃烧废弃物的再生利用

煤炭燃烧废弃物主要包括煤矸石、煤灰等。其中，煤矸石主要用于填埋场，而煤灰则可以用于混凝土的生产中。煤灰可以分为粉煤灰和飞灰两种类型。粉煤灰是煤炭燃烧过程中产生的细小颗粒物，主要用于混凝土的生产中。飞灰则是在煤炭燃烧过程中被排放出来的颗粒物，其利用价值相对较低。

2. 冶金废渣的再生利用

冶金废渣主要包括钢铁炉渣、铜渣等。钢铁炉渣可以用于生产水泥、钢材和混凝土等建筑材料。铜渣则可以用于生产铜精粉和水泥等建筑材料。

3. 电子废弃物的再生利用

电子废弃物主要包括废旧电器、电线等。这些废弃物中含有大量的金属元素和有用化合物。通过适当的处理和回收，这些元素和化合物可以用于生产高附加值的产品。

4. 建筑废弃物的再生利用

建筑废弃物主要包括建筑垃圾、混凝土废料等。这些废弃物可以通过粉碎、筛分等方式进行处理，用于生产再生混凝土、砖块等建筑材料。

5. 化工废弃物的再生利用

化工废弃物主要包括废液、废渣等。这些废弃物中含有大量的有机物和无机盐等物质。通过适当的处理和回收，这些物质可以用于生产化工产品、肥料等。

三、应用标准

1. 混凝土强度标准