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高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。 

基本介绍

  高炉渣一种工业固体废物。高炉炼铁过程中排出的渣，又称高炉矿渣，可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、锰铁矿渣等。中国和苏联等国一些地区使用钛磁铁矿炼铁，排出钒钛高炉渣。依矿石品位不同，每炼1吨铁排出0.3～1吨渣，矿石品位越低,排渣量越大。中国目前每年约排放2000多万吨。矿渣弃置不用会占用土地,浪费资源,污染环境。

  1589年德国即开始利用高炉渣。20世纪中期以后,高炉渣综合利用迅速发展。目前美国、英国、加拿大、法国、德意志联邦共和国、瑞典、比利时等许多国家都已做到当年排渣,当年用完,全部实现了资源化。日本1980年利用率为85％，苏联1979年利用率在70％以上，中国1981年利用率为83％。

成分

  高炉渣含有钙、硅、铝、镁、锰、铁等的氧化物，各种成分的含量见表1。高炉渣主要的矿物相为：黄长石、硅酸二钙、假硅灰石、辉石以及少量硫化物等。锰铁渣的矿物相还有方锰矿等。钒钛渣的矿物相为钛辉石、钙钛矿、巴依石、安诺石、尖晶石，以及少量的硫化物等。

处理和利用

  高炉溶渣可采用各种工艺加工成下列各种材料。

  我国通常是把高炉渣加工成水渣、矿渣碎石、膨胀矿渣和矿渣珠等。水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却的过程，主要有渣池水淬或炉前水淬两种方式。水渣作建材用于生产水泥和混凝土，由于水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料，可制成：矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥、矿渣砖、矿渣混凝土等。矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣后，经过挖掘、破碎、磁选和筛分而得到的一种碎石材料，生产工艺主要有热泼法和堤式法两种，矿渣碎石在我国可以代替天然石料用于公路，机场，地基工程，铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等，可用于：配制矿渣碎石混凝土、在软弱地基中应用、用矿渣碎石作基料铺成的沥青路面既明亮且防滑性能好还具有良好的耐磨性能制动距离缩短、用于铁路道渣可以适当吸收列车行走时产生的振动和噪音。膨胀矿渣珠是用适量冷却水急冷高炉渣熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣，生产方法有喷射法、喷雾法、堑沟法、滚筒法。可用于做轻骨料，用来制作内墙板楼板等，也可用于承重结构。高炉渣还可用于生产矿渣棉（以高炉渣为主要原料，在溶化炉中熔化后获得熔融物再加以精制而得到的一种白色棉状矿物纤维）、微晶玻璃、硅钙渣肥、矿渣铸石、热铸矿渣等。

分类

  气冷渣  又名热泼渣、重矿渣。在高炉前从地坪至炉台高度砌筑隔墙，构成泼渣坑，熔渣出炉后经过渣沟流入坑内，铺展成厚约15厘米的薄层，喷水冷却，凝固后掘出，经破碎、筛分，制成碎石和渣砂以代替天然砂石,作为混凝土、钢筋混凝土以及500号以下预应力钢筋混凝土骨料, 工作温度700℃以下的耐热混疑土骨料,要求耐磨、防滑的高速公路、赛车场、飞机跑道等的铺筑材料，铁路道碴，填坑造地和地基垫层填料，污水处理介质等。这种矿渣碎石被称为“全能工程骨料”。

  粒化渣  又名水淬渣、水渣。熔渣用大量水淬冷后，可制成以玻璃体为主的细粒水渣。它具有潜在的水硬胶凝性能,在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂的作用下,就可显示出这种性能，所以是优质水泥原料。中国每年有80％以上的高炉熔渣制成粒化渣,作为水泥混合材料。全国生产的水泥有70％左右掺用了不同数量的粒化渣。中国国家标准GB175-77规定掺15％粒化渣，生产普通硅酸盐水泥；GB1344-77规定掺20～70％粒化渣,生产矿渣硅酸盐水泥。掺用粒化渣可节约能源20～40％，降低成本10～30％。通行的水淬工艺是利用压力为1.5～2.5千克力／厘米2，用量为渣量5～10倍的水，在炉前冲淬。近年来发展了搅拌罐法、底滤池法、集气泵法等循环用水的新工艺，同时解决了生产过程中排放的硫化氢等污染问题，但建设投资较高。粒化渣还可作保温材料，混凝土和道路工程的细骨料，土壤改良材料等等。 膨胀矿渣 每吨熔渣用水1吨左右处理,可膨胀成多孔体，经过破碎、筛分后成为膨胀矿渣，可作混凝土的轻骨料（容重400～1200 公斤／米3）。生产膨胀矿渣有池式法、喷雾堑坑法、离心机法、流槽法、翻转流槽法等工艺。许多国家都生产膨胀矿渣。 膨珠 又名渣球。1953年加拿大研究成生产膨珠的工艺。生产过程是在炉前安装直径1米，长2米，每分钟转速约300转的滚筒,将熔渣分散抛出20米左右。熔渣在滚筒离心力的作用以及水和空气的急速冷却作用下，形成内含微孔、表面光滑、大小不等的颗粒（粒径10毫米以下）,即膨珠,容重为1吨／米3左右。膨珠是优质的混凝土轻骨料,比用膨胀矿渣可节省水泥20％;还可作水泥混合材料、道路材料、保温材料、湿碾或湿磨矿渣以及稳定地基、改良土壤的材料等。膨珠粒度比热泼渣、膨胀矿渣小，一般无须再次破碎加工。膨珠生产具有设备简单、冷却迅速、场地周转快、操作方便等优点。制膨珠用水较制水淬渣节省,排放的蒸汽和硫化氢数量少,对环境污染较轻,而且无须进行废水处理。因此,中国、美国、加拿大、法国、英国等国在新建或改建高炉时都注意增加这种工艺设备。 矿渣棉 用压缩空气或高压蒸汽喷吹纤细的熔渣流，可制取矿渣棉，用作保温、吸音、防火材料等。直接喷吹高炉熔渣，工艺简单，投资较少，但渣棉质量难以保证。以矿渣为主要原料,加入硅石、玄武岩、安山岩,有时还可加入石灰等调剂成分，再熔化后吹制，可得到优质矿渣棉。许多国家都在生产矿渣棉。 此外，高炉渣还可作为铸石、微晶玻璃、肥料、搪瓷、陶瓷等的原料。