高爐渣

一種工業固體廢物。高爐煉鐵過程中排出的渣，又稱高爐礦渣，可分為鍊鋼生鐵渣、鑄造生鐵渣、錳鐵礦渣等。中國和蘇聯等國一些地區使用鈦磁鐵礦煉鐵，排出釩鈦高爐渣。依礦石品位不同，每煉1噸鐵排出0.3～1噸渣，礦石品位越低，排渣量越大。中國目前每年約排放2000多萬噸。礦渣棄置不用會佔用土地，浪費資源，污染環境。

1589年德國即開始利用高爐渣。20世紀中期以後，高爐渣綜合利用迅速發展。目前美國、英國、加拿大、法國、德意志聯邦共和國、瑞典、比利時等許多國家都已做到當年排渣，當年用完，全部實現了資源化。日本1980年利用率為85％，蘇聯1979年利用率在70％以上，中國1981年利用率為83％。

高爐渣含有鈣、硅、鋁、鎂、錳、鐵等的氧化物，各種成分的含量見表1。高爐渣主要的礦物相為：黃長石、硅酸二鈣、假硅灰石、輝石以及少量硫化物等。錳鐵渣的礦物相還有方錳礦等。釩鈦渣的礦物相為鈦輝石、鈣鈦礦、巴依石、安諾石、尖晶石，以及少量的硫化物等。

高爐溶渣可採用各種工藝加工成下列各種材料。

我國通常是把高爐渣加工成水渣、礦渣碎石、膨脹礦渣和礦渣珠等。水渣是把熱熔狀態的高爐渣置於水中急速冷卻的過程，主要有渣池水淬或爐前水淬兩種方式。水渣作建材用於生產水泥和混凝土，由於水渣具有潛在的水硬膠凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激發劑作用下，可以作為優質的水泥原料，可製成：礦渣硅酸鹽水泥、石膏礦渣水泥、石灰礦渣水泥、礦渣磚、礦渣混凝土等。礦渣碎石是高爐渣在指定的渣坑或渣場自然冷卻或淋水冷卻形成較為緻密的礦渣后，經過挖掘、破碎、磁選和篩分而得到的一種碎石材料，生產工藝主要有熱潑法和堤式法兩種，礦渣碎石在我國可以代替天然石料用於公路，機場，地基工程，鐵路道渣、混凝土骨料和瀝青路面等，可用於：配製礦渣碎石混凝土、在軟弱地基中應用、用礦渣碎石作基料鋪成的瀝青路面既明亮且防滑性能好還具有良好的耐磨性能制動距離縮短、用於鐵路道渣可以適當吸收列車行走時產生的振動和噪音。膨脹礦渣珠是用適量冷卻水急冷高爐渣熔渣而形成的一種多孔輕質礦渣，生產方法有噴射法、噴霧法、塹溝法、滾筒法。可用於做輕骨料，用來製作內牆板樓板等，也可用於承重結構。高爐渣還可用於生產礦渣棉（以高爐渣為主要原料，在溶化爐中熔化后獲得熔融物再加以精製而得到的一種白色棉狀礦物纖維）、微晶玻璃、硅鈣渣肥、礦渣鑄石、熱鑄礦渣等。

又名熱潑渣、重礦渣。在高爐前從地坪至爐台高度砌築隔牆，構成潑渣坑，熔渣出爐后經過渣溝流入坑內，鋪展成厚約15厘米的薄層，噴水冷卻，凝固后掘出，經破碎、篩分，製成碎石和渣砂以代替天然砂石，作為混凝土、鋼筋混凝土以及500號以下預應力鋼筋混凝土骨料, 工作溫度700℃以下的耐熱混疑土骨料，要求耐磨、防滑的高速公路、賽車場、飛機跑道等的鋪築材料，鐵路道碴，填坑造地和地基墊層填料，污水處理介質等。這種礦渣碎石被稱為“全能工程骨料”。

又名水淬渣、水渣。熔渣用大量水淬冷后，可製成以玻璃體為主的細粒水渣。它具有潛在的水硬膠凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激發劑的作用下，就可顯示出這種性能，所以是優質水泥原料。中國每年有80％以上的高爐熔渣製成粒化渣，作為水泥混合材料。全國生產的水泥有70％左右摻用了不同數量的粒化渣。中國國家標準GB175-77規定摻15％粒化渣，生產普通硅酸鹽水泥；GB1344-77規定摻20～70％粒化渣，生產礦渣硅酸鹽水泥。摻用粒化渣可節約能源20～40％，降低成本10～30％。通行的水淬工藝是利用壓力為1.5～2.5千克力／厘米2 ，用量為渣量5～10倍的水，在爐前沖淬。近年來發展了攪拌罐法、底濾池法、集氣泵法等循環用水的新工藝，同時解決了生產過程中排放的硫化氫等污染問題，但建設投資較高。粒化渣還可作保溫材料，混凝土和道路工程的細骨料，土壤改良材料等等。

每噸熔渣用水1噸左右處理，可膨脹成多孔體，經過破碎、篩分后成為膨脹礦渣，可作混凝土的輕骨料（容重400～1200 公斤／米3 ）。生產膨脹礦渣有池式法、噴霧塹坑法、離心機法、流槽法、翻轉流槽法等工藝。許多國家都生產膨脹礦渣。

又名渣球。1953年加拿大研究成生產膨珠的工藝。生產過程是在爐前安裝直徑1米，長2米，每分鐘轉速約300轉的滾筒，將熔渣分散拋出20米左右。熔渣在滾筒離心力的作用以及水和空氣的急速冷卻作用下，形成內含微孔、表面光滑、大小不等的顆粒（粒徑10毫米以下）,即膨珠，容重為1噸／米3 左右。膨珠是優質的混凝土輕骨料，比用膨脹礦渣可節省水泥20％;還可作水泥混合材料、道路材料、保溫材料、濕碾或濕磨礦渣以及穩定地基、改良土壤的材料等。膨珠粒度比熱潑渣、膨脹礦渣小，一般無須再次破碎加工。膨珠生產具有設備簡單、冷卻迅速、場地周轉快、操作方便等優點。制膨珠用水較制水淬渣節省，排放的蒸汽和硫化氫數量少，對環境污染較輕，而且無須進行廢水處理。因此，中國、美國、加拿大、法國、英國等國在新建或改建高爐時都注意增加這種工藝設備。

用壓縮空氣或高壓蒸汽噴吹纖細的熔渣流，可製取礦渣棉，用作保溫、吸音、防火材料等。直接噴吹高爐熔渣，工藝簡單，投資較少，但渣棉質量難以保證。以礦渣為主要原料，加入硅石、玄武岩、安山岩，有時還可加入石灰等調劑成分，再熔化后吹制，可得到優質礦渣棉。許多國家都在生產礦渣棉。

此外，高爐渣還可作為鑄石、微晶玻璃、肥料、搪瓷、陶瓷等的原料。幾個國家高爐渣排量和處理方法見表2。