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钢渣在基础工程中的运用现状

发表时间：2020/7/2 来源：《基层建设》2020年第6期作者：潘添

[导读] 摘要：加强环境保护和资源有效利用是当今世界的主题，钢渣作为炼钢过程中的必然副产物，排出量十分巨大，大量钢渣弃置堆积，资源浪费严重，不仅成为污染环境的一大公害，而且占用大量土地。

        广州大学广东广州 510006
        摘要：加强环境保护和资源有效利用是当今世界的主题，钢渣作为炼钢过程中的必然副产物，排出量十分巨大，大量钢渣弃置堆积，资源浪费严重，不仅成为污染环境的一大公害，而且占用大量土地。将废钢渣应用到地基处理中，一方面可以充分节省自然资源，维护城市建设环境，有利于我国的资源与环境建设，促进循环经济的发展。另一方面，将废钢渣有效地应用到建筑工程建设中，在以后的软土地区地基处理上有着广泛的应用空间。
        关键词：废钢渣；环保；地基处理
        0引言
        可持续发展和循环经济理念，为了提高环境保护水平，建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济持续快速健康发展，如何将固废资源综合回收利用转化为可利用资源已成为当今社会处理固废资源的发展趋势。
        1钢渣简介
        钢渣、粉煤灰、煤渣和高炉渣等多种固体废弃物都具有建筑材料所需的成分和性质，可以制作建筑材料[1]。建筑材料需要量很大，可以容纳大量的固体废物；建筑材料使用期限长，既不会产生二次污染，也不会很快重新变成废物。所以利用固体废物制造建筑材料是节约资源、消除废物和保护环境的有效途径。钢渣是怎么样炼成的呢？钢渣主要来源于铁水与废钢中所含有的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、硅石等，以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。钢渣的主要成分由钙、铁、硅、铝、镁、锰、磷等氧化物所组成。
        炼钢是指利用空气或氧气除去氧化炉料（主要是生铁）中所含有的硅、碳、磷和硫等杂质，使钢具有特定性能的过程。同时也是造渣材料和冶炼反应堆以及熔融的炉衬材料生成熔合物的过程。在炼钢过程中，除产出钢以外，还伴随着产生一定数量的废渣，我们称之为钢渣。从炉料熔化起，钢渣就开始形成，一直到出钢为止。
        钢渣主要来源于：金属炉料中各种元素被氧化后生成的氧化物及硫化物；被浸蚀的炉衬材料；金属炉料带入的杂质，如泥沙等；为调整钢渣的性质所加入的造渣材料，如石灰石、铁矿石、萤石等。目前，我国采用的炼钢方法主要有转炉、平炉和电炉炼钢法。按照炼钢方法，钢渣可以分为转炉渣、平炉渣和电炉渣。
        2国外研究现状及其运用
        钢渣的研究始于钢铁工业蓬勃发展的初期，国外冶金工业发达的国家，对钢渣的开发和使用起步较早。20世纪初期，国外开始研究钢渣的利用价值。通过钢渣综合利用的研究，越来越多的国家意识到，钢渣不再是单纯的副产品，而是宝贵的资源。70年代以来，工业发达国家面临严重的资源不足和缺乏能源的处境，可是钢渣的处理和利用技术却得到进一步发展，综合利用率得到迅速提高，一直处于世界领先行列。近些年，钢渣的利用越来越受到重视，利用形式多样、不断提高。联合国对欧美、日本等20个工业发达国家的钢渣利用状况调查表时，废钢渣的综合利用在工业发达国家都已实现产用平衡，少数国家，如美、日、法、德等国已基本全部利用并实现商品化，这些国家的钢渣利用率己接近100%。在美国钢渣废料主要用于冶炼熔剂和道路工程中使用。美国国内8条主要铁路均采用钢渣作铁路道渣。1970年美国在芝加哥召开了“第二届矿物废料利用”会议，美国矿渣协会在“美国高炉渣、钢渣的利用”一文中论述到：“提高各种钢渣作建筑业中碱性骨料的用量，钢渣有很大的应用潜力，有其特殊的优点，例如钢渣有很高的抗磨性可作公路路面。”
        3国内研究现状及其运用
        我国目前钢铁产量居世界第一，同时钢渣的产量也是世界第一，但是钢渣的回收利用率还不到50%。尽管我国对钢渣的综合利用研究的积极性大有提高，但综合利用技术发展不平衡，并且深度和广度不够，资源流失比例仍然不小。

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我国钢渣综合利用情况如下：
        （1）从钢渣中回收废钢。
        以回收废钢为目的翻挖已堆积的渣山和处理利用钢渣的工作，在我国已经开展了许多年。鞍钢、首钢为开发渣山，先后建起了钢渣破碎磁选生产线，不仅使回收废钢量增加，而且提高了钢渣综合利用的经济效益，为我国开发渣山提供了成功的经验。
        （2）作筑路与回填工程材料
        钢渣碎石具有密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好、耐磨与耐久性好、与沥青结合牢固的特点，因而广泛用于铁路、公路和工程回填。由于钢渣具有活性，能板结成大块，特别适于沼泽、海滩筑路造地。钢渣作公路碎石，用材量大并具有良好的渗水与排水性能，用于沥青混凝土路面，耐磨防滑。钢渣作铁路道渣，除了前述优点外，由于其导电性小，不会干扰铁路系统的电讯工作。钢渣代替碎石存在体积膨胀这一技术问题，国外一般是洒水堆放半年后才能使用，以防钢渣体积膨胀，破裂粉化。我国用钢渣作工程材料的基本要求是：钢渣需陈化，粉化率不能高于5％，要有合适级配，最大块直径不能超过 300mm，最好与适量粉煤灰、炉渣或黏土混合使用，严禁将钢渣碎石作混凝土骨料使用。
        （3）钢渣在水泥工业中的应用
        由于钢渣中含有和水泥相类似的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物质，具有水硬胶凝性，因此可成为生产无熟料和少熟料水泥的原料，也可作为水泥掺和料。现在生产的钢渣水泥品种有无熟料钢渣矿渣水泥、少熟料钢渣矿渣水泥、钢渣沸石水泥、钢渣矿渣硅酸盐水泥、钢渣矿渣高温型石膏白水泥和钢渣硅酸盐水泥等。以上水泥适于蒸汽养护，具有后期强度高、耐腐蚀、微膨胀、耐磨性能好、水化热低等特点，并且还具有生产简便、投资少、设备少、节省能源和成本低等优点。其缺点是早期强度低、性能不稳定，因此限制了它的推广和利用。但是，80年代后期，由于科研经费不足使这方面的工作进展不大。钢渣在农业上应用成本太高，农民用不起，结果造成其利用率低，如马钢钢渣磷肥车间停业改产。
        总之，我国废钢渣处理利用技术一度发展很快，而且在很多工艺方面并不落后于国外，国外大多数废钢渣的处理利用技术，我国基本上都进行过研究、试验及生产。并且我国有的废钢渣处理利用技术已处于领先地位，如钢渣水淬、钢渣用于烧结、钢渣用于水泥经机理的研究、生产、应用等等。但是，我国废钢渣的综合利用率确未能领先，在稳定生产、稳定质量、需求供给等方面，与美、德、法、日等国尚有一定差距（美、日等国在废钢渣利用率方面基本达到100%）。虽然对“钢渣资源化”的认识有所提高，但发展不平衡。尤其是在政策的制定、技术应用、管理水平等方面存在着不足与问题，极大地影响和约束了我国废钢渣处理及利用技术的发展。
        4结束语
        在我国，将废钢渣作为路基材料已经得到应用，并且以废钢渣作为基本材料的砌块，砖以及高强度水泥等的制作研究方面已取得一定的发展。而在发达国家，除作为路基，高强度水泥的材料以外，以废钢渣复合材料进行边坡加固，桩基础加固等方面的研究与应用也已得到较大的发展，其应用范围已变得越来越广泛。将废钢渣应用到基础工程建设中，有利于我国资源与环境建设，符合国家加强环境保护和资源有效利用等可持续发展战略。
        参考文献
        [1]王绍文．固体废弃物资源化技术与应用．北京：冶金工业出版社，2003.
        [2]张运徽．钢渣处理含铬废水的研究．三明高等专科学校学报，2001，18(4)：6-9.
        [3]邓雁希，黄晓燕．钢渣对废水中磷的去除．金属矿山，2003，(5)：49-51.
        [4]郑礼胜，王士龙，张虹．用钢渣处理含砷废水．化工环保，1996，(16)：342-343.
        作者简介：潘添(1994-)，男，汉族，江西上饶人，广州大学硕士研究生，研究方向:建筑与土木工程