钢渣作为炼钢生产的副产物，年产生量超过1亿吨，其在水泥中的应用一直受到水泥行业和钢铁行业的关注，是否纳入通用硅酸盐水泥混合材范畴一直是两个行业争论的焦点。新版《通用硅酸盐水泥》GB175-2023（以下简称“通用水泥”）即将于2024年6月1日起实施，争议也随之告一段落。本文就钢渣在水泥中应用存在的问题、新标准实施后对钢渣在水泥中应用的影响及前景展开探讨。

一、钢渣在水泥中应用存在的问题题

1）钢渣的安全性。钢渣的安全性，也就是水泥行业常说的水泥安定性问题，主要是由钢渣中存在的游离氧化钙和方镁石引起的。炼钢时加入的生石灰、轻烧白云石、镁球等造渣材料反应不完全，残留在钢渣中，会导致钢渣中出现含量不一的游离氧化钙、方镁石等矿物。其中游离氧化钙因各厂冶炼情况不一，含量也不一样，即使同一钢厂，不同时期钢渣中的游离氧化钙含量也有波动，低者1%-5%，高者可达15%-17%。另外，钢渣是通用的名称，具体分类上也有脱硫渣、转炉渣、电炉渣、精炼渣、铸余渣等。不同种类钢渣中的游离氧化钙含量和消解速率也不尽相同，电弧炉钢渣中游离氧化钙含量普遍较低，安定性问题不大；铁水脱硫渣和精炼铸余渣中由于造渣时间短，游离氧化钙含量较高，但极易消解；转炉钢渣中游离氧化钙较难消解。钢渣中是否存在方镁石在学术界一直有争议，但目前看来，铁水脱硫渣、精炼铸余渣和电弧炉钢渣中不存在溅渣护炉，氧化镁的含量较低，一般认为不存在方镁石；而转炉冶炼需要溅渣护炉，经常添加轻烧白云石、镁球等，再加上镁碳砖的熔蚀和剥落，因此钢渣中难以避免方镁石的存在。钢渣作为炼钢产生的副产品，是一种非均质材料，其化学成分、矿物组成波动大，需要认真对待。

2）钢渣在水泥中的掺量和安定性的关系。钢渣中游离氧化钙有生烧和过烧之分，磨细后消解速率也不同，但总体而言，磨细后不会对水泥安定性造成大的影响。一般钢渣掺量在10%以下，水泥强度基本不下降；钢渣掺量在30%以下，体积安定性良好。即便是较高游离氧化钙含量（例如9%）的钢渣磨细掺入水泥中，即使掺加10%，带给水泥体系的游离氧化钙总量也不过0.9%，不会使水泥安定性不合格。

实际应用中出现水泥安定性问题可能主要有以下原因：

1）钢渣掺量过高。有的规模相对小的水泥厂或粉磨站操作不规范，在复合硅酸盐水泥中掺加钢渣高达50%，导致安定性不良。

2）钢渣中氧化镁含量过高。一般转炉渣中氧化镁含量在8%左右，但也有个别情况氧化镁含量超过11%以上，可能造成方镁石含量过高，引起膨胀。

二、钢渣在通用水泥中的应用现状

在GB175标准实施过程中，也有几个问题需要予以说明。

1）钢渣作水泥混合材的组分鉴别。钢渣中主要矿物为硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙、RO相等，前两者赋予钢渣具有水硬胶凝性，由于硅酸盐水泥中主要矿物也是这两种，因此钢渣一旦掺入水泥中，没有方法鉴别是否掺入钢渣及掺加量的多少。现有标准GB/T12960-2007《水泥组分的定量测定》可测定六大通用水泥中掺加火山灰混合材、粉煤灰或矿渣的掺量，不适用于鉴别是否掺加钢渣甚至掺量。因此在目前实行水泥生产许可证制度的前提下，难以检查水泥企业是否合法合规掺加钢渣。

2）大型水泥企业和小型粉磨站在标准执行上的差异。大型水泥企业由于掌握当地的熟料生产线，生产相对规范，在混合材掺量上一般不突破标准规定；但外购熟料的小型粉磨站要实现利润最大化，一般会想方设法突破标准中规定的混合材种类和掺量。

3）钢渣在北方和南方地区作混合材的应用情况有差异。北方地区钢铁企业和发电企业众多，矿渣、粉煤灰供应充足，钢渣由于易磨性不佳，难以大量用作混合材；而南方地区钢铁企业和火电厂较少，矿渣、粉煤灰资源供不应求，水泥企业会扩大混合材种类。

三、钢渣在水泥中应用的可行性

1）国外使用情况。在欧美等发达国家，钢渣主要用作筑路和回填材料，在水泥厂用的较少，也只是作为生料配料使用，不作为混合材使用。

2）可以生产钢渣矿渣硅酸盐水泥。随着新版GB175的发布实施，钢渣在六大通用硅酸盐水泥中的应用势必受到诸多限制。但标准管理方对钢渣作混合材另编制有GB13590-2023《钢渣矿渣硅酸盐水泥》，水泥生产企业可以申请生产此类水泥。该标准中钢渣粉允许掺量为10%-30%，为保证体积安定性，需要进行压蒸安定性检验。但是这类水泥每年生产量较少。3）安定性问题制约钢渣利用。作为一种有膨胀风险的材料，不管用作骨料还是辅助性胶凝材料，主要还是安定性制约了钢渣的利用。因此钢铁企业需要重视钢渣的稳定化处理和安定性检测控制，重视钢渣的综合利用。

四、钢渣应用前景探讨

影响钢渣大规模应用的主要障碍仍是安定性。发达国家由于产钢量不高，钢渣排放压力不大，钢渣稳定化处理基本采用露天堆放、定期洒水、翻晒和检测的方式，待膨胀崩解稳定后再出厂利用。日本、中国台湾也采用蒸汽加速陈化的方式减少堆放时间和场地。

中国粗钢产量超过世界总产量的一半，一家大型钢厂产出的钢渣动辄以百万吨计，没有足够大的场地予以堆放，而且国内的环保要求不能露天堆放。如何采用快速有效的钢渣稳定化处理方式，保证钢渣顺利出厂，是摆在钢铁企业面前的头等大事。

针对未来钢渣的应用前景，建议如下：

1）深入开展钢渣做水泥生料原料的试验研究，在炼钢工艺中减少含铬耐材的使用，降低钢渣中的铬含量，提高钢渣在水泥生料配料中的掺加比例。

2）在水泥行业和钢铁行业开展钢渣作水泥混合材的全国性调研、基本性质和基础试验研究，取得两大行业认可的基础试验数据，为未来钢渣纳入通用水泥混合材范畴作基础准备。

3）继续推进钢渣先进处理工艺的应用，深入推广及普及钢渣有压热闷等稳定化处理技术，有效回收钢渣中金属资源和显热回收，保证出厂钢渣的体积稳定性或体积安定性，实现出厂钢渣作道路材料的产品化和标准化。

4）扩大钢渣应用范围及研发新利用技术。继续对各种钢渣进行分类和分级处理，使钢渣成为成分稳定、粒度分级的真正商品化的二次原料资源，支持钢渣在固碳、道路、制砖、骨料、喷砂除锈等领域的研发和应用，扩大钢渣资源化利用的应用范围。

5）粉磨工艺和超细粉磨设备的研发。在球磨机、辊压机、卧辊磨及立磨等设备的基础上，继续研发新型节能、低耗的超细粉磨设备，降低钢渣粉生产成本。

6）*策支持。国家有关部门在技术推广、减免税等*策方面给与支持，引导钢铁企业在钢渣稳定化处理方面的投入和技术创新，实现钢渣产品化出厂，提高钢渣综合利用率。

（来源：世界金属导报）