浅析高炉矿渣的综合利用

摘要： 高炉矿渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，具有很高的利用价值。主要应用于建筑工程中，其中在矿渣水泥、矿渣混凝土、矿渣耐火砖及道路、铁道工程中比较常见。但目前，对矿渣的研究不够深入，建议加大研究力度，使其能更好的应用于更多领域。

Abstract： Blast furnace slag is the solid waste produced in the steelmaking process， and it has a high value in use. It is mainly used in building construction， in which the slag cement， slag concrete， slag and refractory brick road， railway projects are more common. But now， the study of slag is not deep enough， so this paper proposes to increase research efforts， so that it can be better used in more areas.

关键词： 高炉矿渣；建筑工程；矿渣混凝土

Key words： blast furnace slag；building construction；slag concrete

中图分类号：TU521.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）15-0145-02

0 引言

高炉矿渣是高炉炼铁过程中产生的废渣，具有潜在的水硬性及潜在活性[1]，它的产量一般为生铁产量的25%左右。高炉矿渣是在1400℃～1600℃高温下形成的熔融体，若流入冷水中进行冷却而形成的粒状矿渣称为水渣，是生产矿渣硅酸盐水泥、矿渣砖瓦及矿渣砌块的优质原料；若经骤冷可以制成膨胀矿渣，是制做轻混凝土骨料的好材料；若经吹制形成矿渣棉，可以用来制造各种隔热、保温材料；若经浇铸成型可制做热铸矿渣，其耐磨性非常好；若经轧制成型也可以用来制做微晶玻璃；若经慢冷形成块状的重矿渣可以用来代替普通石材，建筑工程中使用。

国外高炉矿渣的利用比较早，在20世纪中叶就开始利用，并快速发展起来。目前，一些发达国家对于高炉矿渣已经做到当年排渣当年用完，完全实现资源化。而我国高炉矿渣的利用率在也达到85%以上，能较好的进行综合利用，并且已经创造出巨大的社会效益及经济效益。

1 矿渣的基本性能

矿渣主要是由氧化钙、二氧化硅和氧化铝所形成的黄长石、钙长石、假硅灰石和硅酸二钙四种矿物质组成[2]。其中黄长石和硅酸二钙的活性较好，而钙长石和假硅灰石的活性较差。

矿渣的普遍特性为耐磨性差，这也是制约矿渣应用的一个不良条件。且矿渣的强度低，吸水性大。矿渣的密度因其种类不同而相关较大，磨成粉以后也由于细度不同有很大差别。图1、图2分别是粒化高炉矿渣及磨细后的矿渣粉。

2 矿渣的综合应用

2.1 作为原料生产矿渣硅酸盐水泥 粒化高炉矿渣与硅酸盐水泥熟料混合，再加入3～5%的石膏混合磨细制成矿渣硅酸盐水泥，经试验测量，高炉矿渣的掺入量在20%～50%，对矿渣水泥的抗压强度影响很小，而对抗拉强度的影响几乎可以忽略。而掺入量达到80%时，产生的影响对于所制成的混凝土的强度影响也不大。所以，矿渣在水泥中掺入量可以达到20%～85%[3]，这对于降低水泥成本是十分有利的。

矿渣水泥在许多性能方面均优于普硅水泥，矿渣水泥具有较强的抗溶出性和抗硫酸盐侵蚀性能，能较好的应用在水上工程、海港及地下工程等。且矿渣水泥的水化热较低，特别适合大体积混凝土的施工。矿渣水泥的耐热性较强，故其可以使用在有高温高热要求的混凝土中。

2.2 生产矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品 用87%～92%的粒径不超过8mm的粒化高炉矿渣与5%～8%水泥及适量的水混合，经过搅拌、成型和蒸汽养护而成矿渣砖，其强度可达到10MPa左右，可以应用于普通房屋建筑和地下建筑。此外，将一定细度的矿渣粉与粒化高炉矿渣按比重4：6混合，再加水搅拌成型，在1.0MPa～1.1MPa的蒸汽压力下挨门养护6h，可得到抗压强度较高的矿渣砖。

2.3 配制湿碾矿渣混凝土 将水渣和激发剂（水泥、石灰和石膏）放在轮碾机上加水碾磨制成砂浆后，现与粗骨料拌和，可成型湿碾矿渣混凝土。湿碾矿渣混凝土的抗拉强度、耐疲劳性能、弹性模量及与钢筋的黏结力等性能与普通混凝土非常类似。其最大的优点是具有良好的抗渗透性能，故可以作为防水混凝土用于有防水需求的工程中。同时也具有很好的耐热性能，工作温度在600℃以下的热工工程中可以使用湿碾混凝土，并且其标准抗压强度可达50MPa。但此混凝土不适宜在施工现场浇筑使用。

2.4 配制矿渣碎石混凝土 由矿渣碎石作为骨料配制的混凝土与普通混凝土相比，力学性能基本相似，保温、隔热、抗渗、耐热及耐久性能还要优于普通混凝土。矿渣碎石混凝土应用极广，且其配制方法也与普通混凝土相似，只是在配制过程中用水量稍高，这与矿渣本身的多空性质有关，其增加的用水量，一般按重矿渣重量的1%～2%计算。用矿渣碎石头配制的混凝土一般要比同强度的普通混凝土轻20%左右。50多年前，矿渣混凝土就已经在我国使用，在建国后的许多重大建筑工程中都采用了矿渣混凝土，效果较好。

2.5 矿渣碎石在道路工程中的应用 矿渣碎石具有潜在的水硬性，在混凝土中可以进行缓慢硬，经常用于道路工程中。另外由于矿渣碎石含表面有许多小孔洞，有较好的光线漫反射性能，且摩擦系数较大，因此用它做集料所铺成的沥青路面既能满足明亮要求[4]，又能满足车辆制动距离短的要求。而且与普通矿石相比，矿渣碎石具有更高的耐热性能，更适合用于喷气式飞机跑道的铺设。

2.6 矿渣碎石在铁路道碴上的应用 矿渣道碴在我国铁道线上的应用已经有很长的历史。目前，我国钢铁企业专用铁路线上已广泛应用矿渣道碴，并且取得了良好的效果。从1953年，鞍山钢铁公司就开始在专用铁路线上大量使用矿渣道碴，已广泛用于木轨枕、预应力钢筋混凝土轨枕和钢轨枕等各种线路，适用效果良好，没有发现有害问题。

2.7 膨胀矿渣及膨珠的应用 膨胀矿渣主要用作轻骨料来制成轻质混凝土，因其强度较高，所以不仅可以用于建筑物的围护结构，也可以用于一般性的承重结构。由于膨胀矿渣的质轻多孔性能，其也多用作保温隔热的材料，又因其吸水性能好，也可用于吸潮材料铺设于地下室面层以下。

膨珠可以用来制作轻混凝土制品及结构，如轻质砌块、楼板、预制轻质墙板及其他轻质混凝土制品。由于膨珠内孔隙封闭，故吸水少，因此制成混凝土的干燥收缩就小，此性能远优于膨胀页岩或天然浮石等轻骨料。

3 展望

随着社会的飞速进步，基础建设的用钢铁的需要也极大增加，必然会发生更多的高炉矿渣，而如何更好、更优的应用，取得更大的社会效益及经济效益，将是相关企事业的科研人员工作重点。相信在社会各方面的努力下，我国的矿渣应用将达到100%，并且能更大程度的节省自然资源，应用于更重要的位置。

参考文献：

[1]孙宝云.粒化高炉矿渣粉在水泥和混凝土中的应用[J].四川建材，2004（2）：6-8.

[2]晏拥华.水钢高炉重矿渣的应用研究[J].新型建材，2012（2）：28-31.

[3]何小龙，全高钛.矿渣混凝土的研究与应用[D].重庆大学，2006.

[4]朱贻兰，顾文飞.宝钢高炉重矿渣的研究及应用[J].上海建材，1994（4）：27-29.