1、1高炉重矿渣物化性能试验研究摘要：本课题重点介绍包钢高炉重矿渣物化性能、力学性能、浸出毒性等各项指标的测试成果，通过大量试验、检验数据，对重矿渣代替天然砂石筑路、回填、作混凝土集料、建材掺合料等利用途径进行了可行性研究。 关键词： 高炉重矿渣；回填；筑路；混凝土；建材 中图分类号：U492.6+4 文献标识码：A 一、概述 高炉矿渣是高炉冶炼生铁过程中所产生的固体废渣。根据排渣处理方式的不同， 高炉矿渣可分为高炉水( 淬) 渣( 简称水渣) 和高炉重矿渣( 简称重矿渣) 两大类。当熔融状态的高炉矿渣经水淬骤冷成粒状矿渣时，称为高炉水渣；而在空气中慢慢冷却或淋适量水冷却形成较致密的块状硬矿渣称为
2、高炉重矿渣。水渣是生产水泥的重要原料， 而重矿渣经加工轧制，破碎、筛分成不同粒径，可代替碎石作建筑材料广泛使用。目前包钢炼铁厂年产重矿渣约 250 万吨。不仅污染了环境，占用了耕地，还浪费了大量的人力和物力，已形成了明显的社会公害。经过分析可知，包钢高炉重渣中含有大量的钙、镁、铝、硅等的氧化物，占总量的 95%以上，它们或具有较高的建材价值，或具有较高的冶金价值，不论从哪个角度看，为充分挖掘其经济价值，通过一系列的探索、实践，对应用领2域和应用量进行准确定位，认为高炉重矿渣可应用于混凝土粗骨料，在工业厂房、厂区道路、挡墙、梁柱等工程中能大量地应用重矿渣混凝土。二、包钢高炉重矿渣物化特性研究 （
3、一）包钢高炉重矿渣化学成分 炼铁的主要原料是铁矿石或人造矿、焦炭、石灰石。焦炭是还原剂，石灰石是造渣剂，有时为了改善炉渣粘度，还添加一些白云石。因此，高炉渣的主要成分是 SiO2、CaO、AL2O3、MgO，此外，还含有少量锰、磷、稀土氧化物、钍、氟。 包钢高炉重矿渣化学成分分析（%） 表 1 （二）重矿渣矿物组成 高炉渣矿物组成与冶炼铁种和渣碱度有很大关系。包钢高炉渣属弱碱性渣，碱度一般为 0.9-1.2 左右。主要矿物是钙铝黄长石（2CaO.Al2O3.SiO2）和钙镁黄长石(2CaO.MgO.2SiO2)组成的共熔体和玻璃体。 岩相分析表明，黄长石及黄长石玻璃体折射率均为 1.64，说明
4、该黄长石主要是镁黄长石，且黄长石玻璃体中有黄长石微晶析出，多呈长柱状粗大结晶（长 300m，宽 50m） 。高炉渣的活性主要来自玻璃体及铝酸盐矿物。 3（三）包钢高炉重矿渣物理特性 1、高炉重矿渣物理基础性能 包钢高炉重矿渣的表观密度为 2.65-2.72g/cm3 之间，自然堆积密度为 1.38 g/cm3，紧装密度 1.43g/cm3。常用高炉重矿渣碎石的颗粒级配符合标准 YB /T4178-2008混凝土用重矿渣碎石规定的要 求。能代替碎石用于混凝土中。 2、结构稳定性 重矿渣的结构稳定性是否合格是其能否作混凝土骨料的关键，其衡量指标有： 硅酸盐分解、石灰分解和铁、锰分解高炉重矿渣分解。
5、 ，其结果表明：包钢高炉重矿渣内无石灰分解现象，对构筑物结构的稳定性并没有影响。 3、腐蚀性 腐蚀性废渣可能损伤接触部位的生物细胞组织，也可能腐蚀盛装容器或建筑物，对水体、土壤、动植物也会造成危害。 我国有色工业固体废物污染控制标准GB5085 中规定，PH2.0或 PH12.5，判定为有害废物。经测试，包钢高炉渣浸出液 PH 值为11.33，没有超出标准限值，不会对环境造成腐蚀性污染。 4、浸出毒性 固体废物受到浸泡、冲淋，其有害成分将会转移到水体、土壤，导致二次污染。包钢高炉渣经浸出试验，GB5085 标准规定中的十种有害物均未超出限值。因此，高炉渣堆存、填埋或做成制品都不会污染周边水体和
6、土壤。试验说明，包钢高炉重矿渣无急性毒性作用。 4（四）包钢高炉重矿渣代替砂石对比试验 建筑用砂石的技术指标，都有国家标准。为了确保重矿渣代替砂石的可靠性，我们按照国家标准 GB/T14684建筑用砂和 GB/T14685建筑用卵石、碎石 ，对重矿渣与天然砂石进行了对比试验。 1、硫化物、硫酸盐（以 SO3 计）及氯化物 建筑用砂、建筑碎石要求1%。包钢重矿渣 SO3 含量为 1.06-1.08%。 此外，建筑砂要求氯化物（氯离子质量）最高含量不大于 0.06%，包钢重矿渣氯离子含量为 0.043 %。 2、坚固性试验 坚固性是影响混凝土抗疲劳、耐磨、抗冲击性能，也是影响强度的一个重要因素。包
7、钢高炉重矿渣的坚固性指标为 3.70-6.42%，符合 YB /T4178-2008混凝土用重矿渣碎石标准要求的不大于 8%，完全可以用于各种混凝土中。 3、压碎值 建筑用砂单级最大压碎值30%，而包钢重矿渣砂压碎值：16.5%，包钢重矿渣碎石压碎值为 11.7%。 4、表观密度、堆积密度、空隙率 标准要求建筑砂、石表观密度2500kg/m3，松散堆积密度1350 kg/m3，空隙率47%。 重矿渣砂石试验结果表 5表 2 对照建筑用砂GB/T14684 和建筑用卵石、碎石GB/T14685 标准，包钢重矿渣的各项指标均能满足标准要求，但需破碎加工成符合砂石级配要求的规格料。 三、基本结论和建
8、议 （一）按照高炉渣质量的评价方法，包钢高炉重矿渣碱度系数 0.9-1.2，活性系数 Al2O3/SiO2 为 0.3（0.2） ，质量系数为 1.39（1.25） ，MnO 含量4%，S 含量3.0%，属于优质高炉渣，可以用做建筑材料的掺合料。 （二）包钢高炉重矿渣可以替代普通砂石，能够满足砼（砂浆） 、路面砖、筑路、筑堤、回填等要求，可以掺配钢渣或粉煤灰等废渣在室外使用。 （三）包钢重矿渣在室外应用，其腐蚀性、浸出毒性、生物毒性都远低于国家标准限值，不会对周边环境造成二次污染。 参考文献： 1 赵学龙,承钢高炉重矿渣用于混凝土粗骨料的研究.四川建材，2003（1）：22. 2 李兵,陈加耘.掺有磨细物质增强材料的高性能混凝土J.四川建筑 2003(8):23 63 罗松林,杨秀云攀钢高钛重矿渣碎石混凝土的试验及在工程中的应用J四川建筑，2005(2):25.
