冶金渣的堆存占用大量土地的同時，也給空氣、土壤及水資源帶來了巨大的污染風(fēng)險，造成沉重的環(huán)境負(fù)擔(dān)。在“雙碳”背景下，加強(qiáng)冶金渣的綜合利用已刻不容緩。

鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，在我國每年排放量超過1億噸，但利用率很低，造成占用土地、環(huán)境污染與資源浪費(fèi)的問題十分突出。長期以來，如何實現(xiàn)鋼渣的綜合利用一直是大宗工業(yè)固廢綜合利用中的難點(diǎn)。

年產(chǎn)20萬噸蒸壓硅酸鹽骨料生產(chǎn)裝備

鋼渣利用首先要提高利用率

大量鋼渣被集中堆積，不僅占用了土地，而且造成了環(huán)境污染與資源浪費(fèi)。但由于鋼渣具有硅酸三鈣、硅酸二鈣等物相，是一種很好的蒸壓硅酸鹽鈣質(zhì)原材料，將鋼渣用于蒸壓硅酸鹽骨料鈣質(zhì)材料體系具有重要的應(yīng)用價值與環(huán)保意義。

目前，鋼渣利用率低的原因是鋼渣活性低和膨脹性。針對這一問題，南京理工大學(xué)固廢資源化利用研究團(tuán)隊開展了鋼渣應(yīng)用研究調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，無論國內(nèi)還是國外，目前利用鋼渣的比例仍不大，原因之一是鋼渣化學(xué)成分及礦物組成波動較大，游離氧化鈣、氧化鎂容易導(dǎo)致水泥基材料出現(xiàn)膨脹開裂等安定性不良問題；原因之二是鋼渣中硅酸三鈣、硅酸二鈣的活性與水泥熟料中的硅酸鹽礦物相有巨大差別，鋼渣中的硅酸鹽物相水化活性很低，無法大摻量應(yīng)用在水泥中。因此需要研究解決鋼渣水化活性低、長期體積安定性不良等難題。

南京理工大學(xué)固廢資源化利用研發(fā)團(tuán)隊在國家863計劃項目、江蘇省墻改辦計劃項目支持下開展了大宗工業(yè)（化工）固廢資源化利用研究，開發(fā)出蒸壓硅酸鹽功能骨料。該項成果通過了江蘇省墻改辦組織的新產(chǎn)品鑒定，通過江蘇省教育廳組織的科研成果鑒定。2018年，南京理工大學(xué)與浙江中勁環(huán)保科技有限公司通過產(chǎn)學(xué)研合作，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)形成粉煤灰、循環(huán)流化床爐渣、尾礦泥漿壓濾渣等多種固廢制備功能骨料材料體系。

筆者認(rèn)為，通過活化技術(shù)，不僅消除了鋼渣的膨脹隱患，促進(jìn)了氧化鈣、氧化鎂的水化，還奠定了鋼渣用作蒸壓硅酸鹽功能骨料鈣質(zhì)原料的應(yīng)用基礎(chǔ)。目前的研究顯示，活化鋼渣摻量20%~60%，鋼渣凈漿蒸壓強(qiáng)度達(dá)到40~50MPa，鋼渣蒸壓硅酸鹽功能骨料筒壓強(qiáng)度大于10MPa，實現(xiàn)了鋼渣大摻量利用。

鋼渣蒸壓硅酸鹽骨料

加大消納力度 擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域

采用蒸壓硅酸鹽骨料等體積代替天然石子骨料，可以提高混凝土抗壓強(qiáng)度5%~10%、降低混凝土密度15%~20%、提高粉煤灰摻量，改善混凝土的和易性，降低混凝土自收縮性能。這些優(yōu)異性能顯示出蒸壓硅酸鹽骨料在結(jié)構(gòu)混凝土、預(yù)制混凝土構(gòu)件等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。

為了實現(xiàn)鋼渣大規(guī)模高質(zhì)量綜合利用，筆者建議，目前將鋼渣用于蒸壓硅酸鹽功能骨料這項技術(shù)成果具有鋼渣利用率高、生產(chǎn)規(guī)模大、自動化程度高等特點(diǎn)，亟待技術(shù)推廣。這項技術(shù)還可以推廣到鋼渣生產(chǎn)蒸壓硅酸鹽制品領(lǐng)域，例如開發(fā)鋼渣作為主要鈣質(zhì)材料生產(chǎn)蒸壓加氣混凝土技術(shù)；開發(fā)以鋼渣作為膠凝材料生產(chǎn)蒸壓硅酸鹽磚；開發(fā)活化鋼渣用于高強(qiáng)度混凝土管樁等。

鋼渣蒸壓硅酸鹽骨料具有很好的力學(xué)性能與耐久性，是一種新型的人造骨料，蒸壓硅酸鹽骨料在等體積代替石子的條件下，可以提高混凝土的強(qiáng)度，具有在結(jié)構(gòu)混凝土中應(yīng)用潛質(zhì)。鋼渣蒸壓硅酸鹽骨料可以配制C40~C70多種等級混凝土，在裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件、裝配式預(yù)制橋梁、裝配式鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。

我國建筑骨料市場巨大，鋼渣蒸壓硅酸鹽骨料只有在建筑結(jié)構(gòu)中得以應(yīng)用才能促進(jìn)鋼渣的大量應(yīng)用，并促進(jìn)新型蒸壓硅酸鹽骨料行業(yè)發(fā)展。首先，冶金行業(yè)、鋼渣排放企業(yè)是鋼渣利用的責(zé)任人，應(yīng)在資金上給予這項技術(shù)進(jìn)一步開發(fā)的支持，在利用上給予示范項目支持；其次，蒸壓硅酸鹽骨料屬于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，需要設(shè)計院的建筑師、結(jié)構(gòu)設(shè)計師與人造骨料生產(chǎn)企業(yè)配合推動該項產(chǎn)品的應(yīng)用。

由于受到標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、傳統(tǒng)觀念等約束，新產(chǎn)品在推廣過程中極為艱辛與坎坷，期待各級建設(shè)主管部門對新材料在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用給予政策扶持；期待結(jié)構(gòu)設(shè)計師、建筑工程師等參加到新型蒸壓硅酸鹽骨料應(yīng)用研究中來，為新型骨料應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

目前建筑砂石仍然以天然礦山開采為主，礦山規(guī)模逐漸擴(kuò)大，年產(chǎn)1000萬噸、3000萬噸新建超大型砂石料場的新聞不斷沖上頭條。國家應(yīng)嚴(yán)格管控天然砂石骨料的開發(fā)，加快建立天然砂石、機(jī)制砂等的資源補(bǔ)償機(jī)制，提高礦產(chǎn)資源補(bǔ)償強(qiáng)度，為固廢生產(chǎn)人造骨料提供一個合理的競爭環(huán)境。

某砂石骨料場開采后留下來的殘缺礦山，青山上留下一個疤痕

與此同時，北京工業(yè)大學(xué)教授周永祥系統(tǒng)研究了蒸壓硅酸鹽骨料在混凝土中的應(yīng)用，在試驗中發(fā)現(xiàn)，蒸壓硅酸鹽骨料在改善混凝土早期自收縮、提高混凝土流動性、調(diào)節(jié)骨料級配等方面具有顯著的優(yōu)勢。與天然骨料相比較，這種骨料在混凝土中發(fā)揮了特殊的功能，從而提出了“功能骨料可以作為混凝土的第七組分”的理念。周永祥認(rèn)為，蒸壓硅酸鹽功能骨料不同于普通砂石，它的組成、結(jié)構(gòu)甚至一些特殊功能是可以進(jìn)行人為設(shè)計和控制的，這就為混凝土技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，在骨料這個維度上提供了巨大的想象空間。

（作者系南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授）

本文原載于《中國建材報》9月4日3版《鋼渣大規(guī)模利用關(guān)鍵在于提高利用率》

上一個新聞：一種抗裂降碳新材料正在改變混凝土行業(yè)格局
下一個新聞：展商風(fēng)采丨浙江中勁環(huán)?？萍加邢薰狙鷧⒓拥谑畬脕喼薹勖夯掖髸?/a>