一、国内矿渣综合利用现状
矿渣是钢铁工业的主要固体废弃物，加上历年累积,我国 高炉矿渣总贮存量为2亿吨,占地3万亩。不仅严重影响生态 环境，而且造成明显的经济损失和资源浪费。据估算，以每 吨冶炼废渣堆存的经济损失14.25元计，每年造成经济损失 28.5亿元。所以，冶炼废渣的无害化、资源化处理是我国十 分重视的焦点，也是我们推进循环经济的中心内容之一。
性较好。
三、矿渣化学成分对其活性的影响
不同钢铁厂的矿渣的化学成分差异很大，同一钢铁厂不同 时期排放的矿渣有时也不一样。所以，要按进厂批次检测其化 学成分的变化。 （一）氧化钙
氧化钙属碱性氧化物，是矿渣的主要化学成分，一般占40% 左右，他在矿渣中化合成具有活性的矿物，如：硅酸二钙等。 氧化钙是决定矿渣活性的主要因素，因此，其含量越高，矿渣 活性越大。 （二）氧化铝
燃料消耗kg/t
设备投资/万元
40
150
40
200
40
2000
12
5000
排空
排空
收尘器 排风机
排风机
收尘器 选粉机
熟 料
熟 料
石 膏 粗粉回料
矿渣 配合料
球磨机
球磨机
矿渣 微粉
熟料 石膏 粉
水泥混合机 成品
图1
球磨机分别粉磨合成水泥工艺流程
排空 打 散 分级机 或U型 分级机 排风机 收尘器 高炉粒化矿渣 磨头仓
表1
厂名 AG AG BG BG SG SiO2 38.28 32.27 40.10 41.47 38.13
我国部分钢铁厂的高炉矿渣化学成分
Al2O3 8.40 9.90 8.31 6.41 12.22 Fe2O3 1.57 2.25 0.96 2.08 0.73 MnO 0.48 11.95 1.13 0.99 1.08 CaO 42.66 39.23 43.65 43.30 35.92 MgO 7.40 2.47 5.75 5.20 10.33 S / 0.72 0.23 / 1.10
氧化铝属酸性氧化物，是矿渣中较好的活性成分，他在矿渣 中形成铝酸盐或铝硅酸钙等矿物，有熔融状态经水淬后形成玻 璃体。氧化铝含量一般为5%～15%，也有的高达30%；其含量越 高，活性越大，越适合水泥使用。
（三）氧化硅 氧化硅微酸性氧化物，在矿渣中含量较高，一般为30%～40%。 与氧化钙和氧化铝比较起来，它使矿渣活性降低。 （四）氧化镁 氧化镁比氧化钙的活性要低，其含量一般在1%～18%，在矿 渣中呈稳定的化合物或玻璃体，不会产生安定性不良的现象。 因此，一般将氧化镁看成是矿渣的活性组份。 （五）氧化亚锰 氧化亚锰对水泥的安定性无害，但对矿渣的活性有一定的影 响。其含量一般应限制在1%～3%，如果超过4%～5%，矿渣活性 明显下降。 （六）硫 矿渣中硫较多时，可使水泥强度损失较大；但硫化钙与水作 用，生成氢氧化钙起碱性激发作用。 （七）氧化钛 矿渣中的钛以钛钙石存在，使矿渣活性下降。国家标准中规 定矿渣中的二氧化钛含量不得超过10%。
四、怎样评价矿渣质量的好坏
（一）质量评定方法
1.化学分析法 用化学成分分析来评定矿渣的质量是评定矿渣的主要方法. 我国国家标准（GB/T203-2008）规定粒化高炉矿渣质量系数如 下： C aO MgO Al 2 O 3 K S i O2 Mn O Ti O 2 式中：各氧化物表示其质量百分数含量。
料仓
辊压机
高细高产管磨机
矿渣微粉
图2
辊压机与球磨机联合粉磨工艺流程
熟 料
石 膏
混 合 材
袋收尘器
↓ ↓
计量配料
↓ ↓
外 循 环
↓
立式磨
←
混 合 材 粉
熟 料 石 膏 粉
↓
主风机 热风 水泥混合机 成品
图3
立式磨水泥粉磨一级闭路流程
↓
七、矿渣水泥 “分别粉磨”工艺
水泥企业一般是将矿渣与熟料及其它组份物料，按配比一 起加到球磨机中共同混合粉磨。由于各种物料易磨性的差异 较大，当出磨物料达到工艺要求时，其中矿渣的细度并没有
在含有氢氧化钙的碱性溶液中，加入
一定数量的硫酸钙，能使矿渣的潜在活性 较为充分地发挥出来，产生比单独加碱性 激发剂高得多的强度，这一类物质称之为 硫酸盐激发剂。常用的硫酸盐激发剂有：
二水石膏；半水石膏；无水石膏等 。
六、矿渣高细粉磨工艺实施方案
对粒化高炉矿渣采用分别粉磨的形式、将其粉磨成高细粉
是目前综合利用中最适用的工艺流程。工艺流程形式多样： 1.高细高产管磨机一级开路流程； 2.普通球磨机、高效选粉机一级闭路流程； 3.立式磨一级闭路流程；
生产矿渣粉不同工艺流程的经济技术指标
一级开路 φ2.2×7m 6.0 一级闭路 φ2.4×12m 14 ≥400 符合GB/T18046－2008 75 1030 70 700 50 700 36.5 6.0 辊压机预粉碎、球磨机闭 路 HFC1000/300、φ3.5×10m 28 立磨闭路 CK－310 90
今年是“十二五”的开局之年，工业信息化部关于水泥工
业节能减排的指导意见中的重点任务明确指出：鼓励资源综合 利用，完善循环经济发展模式。我国水泥工业利用各种工业废 弃物做原料或混合材，已经有数十年的历史，并且已达到了国 内各工业部门中利用率的较高水平。目前年工业废弃物利用量 已经超过了4亿吨，平均吨水泥利用量超过200kg。主要有炼铁 厂高炉矿渣、电厂粉煤灰、电厂脱硫石膏、化工厂硫酸渣、煤 矿煤矸石及其它金属矿山尾矿等等。
工业废渣粉磨到大部分在45μm （比表面积450 m2/kg）时，扩大了
水化反应时的表面积，可以较大幅 度地提高它们的水化速度，使它们 能在较短时间内产生较高的强度。
矿渣单独与水拌合时，反应极慢，得 不到足够的强度；但在氢氧化钙溶液的中
就能够发生水化，而在饱和的氢氧化钙溶 液中反映更快，并产生一定的强度。这种 能造成氢氧化钙液相以激发矿渣活性的物 质称之为碱性激发剂。常用激发剂有石灰 和硅酸盐熟料。
块状矿渣等。
5.矿渣在未烘干前，其贮存期限，从淬冷成粒时算起，不宜 超过3个月。
五、怎样激发矿渣的活性
矿渣是一种具有“潜在水硬性”的 材料，即：其单独存在时无水硬性。 但受到某些激发作用后，就呈现水硬 性。 常用的激发方式有三大类，
1.物理激发：也就是采用高细粉 磨和超细粉磨的方法，用机械力使矿 渣的热力学性质、结晶学性质、物理 化学性质等都会发生规律性变化。 2.化学激发：采用对水泥或混凝 土性能无害的化学物质，用化学反应 激发矿渣水化的活性。 化学激发方式，可分为：碱激发、 硫酸盐激发等多种激发形式。
表3
水泥粉磨 工艺流程
矿渣分别粉磨对水泥质量的影响
比表面积（m2/kg） 熟 料 矿 渣 抗压强度（MPa） 3d 21.9 25.1 28d 57.4 65.5
物料配比% 熟 料 70 70 矿 渣 30 30
混合粉磨 分别粉磨
351(矿渣水泥) 350 390
八、矿渣粉生产要点关注
（一）矿渣质量检验与分选
矿渣粉磨到一定细度（比表面积≥380 m2/kg）后，其玻璃
体晶体结构被破坏，促使矿渣中的CaO、SiO2、Al2O3活性发挥出 来，这些活性组份水化时，在碱性溶液的激发下，进一步生成 水化硅酸钙等水硬性物质，有利于矿渣水泥后期强度增进率的 提高。实践证明，分别粉磨后均化合成的矿渣水泥， 28天抗压 强度一般可以提高5MPa以上（见表3）。
（二）矿渣品质要求
国家标准（GB/T203-2008)
1.粒化高炉矿渣的质量系数K应不小于1.2。 2.粒化高炉矿渣中锰化合物的含量，以MnO计不得超过4%； 锰铁合金粒化高炉矿渣的MnO允许放宽到15%；硫化物含量（以 硫计）不得超过3%；氟化物含量（以氟计）不得大于2%。 3.粒化高炉矿渣的松散容重不大于1.2kg/L；矿渣颗粒直径 不得超过50mm；≥10mm的颗粒含量不得超过8%。 4.粒化高炉矿渣不得混有外来夹杂物，铁尘泥、未经淬冷的
矿渣专用复合助磨剂品种多样。我们曾经 用三乙醇胺、聚羧酸减水剂和氢氧化钙饱和溶 液，经磁化装置活化处理的一种“多功能复合 助磨剂”，既激发了矿渣的活性，又提高了矿 渣粉的比表面积和磨机台时产量。
用于水泥工业的工业固体废弃物，
一般细粉的水化速度比水泥慢得多， 经测试表明：颗粒大小在80μm （比表面积300 m2/kg）时，高炉矿 渣水化90天左右才能产生与硅酸盐 水泥熟料水化28天时相应的强度； 粉煤灰则需150天左右才能达到相 应的强度。
4.辊压机与球磨机联合粉磨流程。
这些流程的共同点是：将矿渣磨细成矿渣粉（统称：高细 粉），即矿渣粉中的颗粒80%≤50μm、比表面积≥350m2/kg， 其中，≤10μm的超细粉约占30～40%。 然后可以直接与熟料粉合成不同强度等级的矿渣水泥，或 给商混搅拌站提供作混凝土掺合料。
表2
粉磨工艺流程 主机规格型号 台时产量t/h 比表面积m2/kg 产品质量标准 电耗kwh/t 金属消耗g/t
3.复合助磨剂激发
复合助磨剂激发简称：复合激发。通常单 独采用一种激活措施，不能显著地提高矿渣体 系的活性，在实际应用时，需要综合各种物理 和化学的激活方法，在粉磨矿渣的过程中，掺 入“矿渣专用的复合助磨剂”，使磨细的矿渣 粉在水化前具备激活的充分条件。这是目前最 广泛、最经济适用的复合激发方法。
不同钢铁企业由于自己钢铁产品生产的需要，使其排放的 高炉粒化矿渣化学成分不尽相同，加上冶炼环境、水淬条件不 一样，同一工厂不同时段排放的矿渣，质量的差异有时也波动 相当大。如：质量系数的变化对矿渣粉的活性影响十分明显；
WG
JG
38.83
27.02
12.92
15.13
1.46
2.08
1.95
17.74
38.70
33.15