探讨钢渣在建筑材料中的低成本应用

王博

摘要：一直以来，钢渣的结构和特点都是人们研究的重点，但是整体而言，钢渣的利用率并不高。本文首先对钢渣改质进行了研究，然后分析了其在建筑材料中具体的应用，希望能够实现钢渣的有效利用，减少能源消耗。

关键词：钢渣;风淬处理：改质剂;混凝土

引言

众所周知，钢渣是冶炼钢铁产生的废料，但是产量却十分惊人，能够占到粗钢产量的10%以上，但是在具体的利用方面，还存在严重的不足，并且对环境造成了不小的污染。如何挖掘钢渣的价值，并且合理进行利用，是科研工作者需要认真考虑的问题。

1钢渣改质研究

随着我国钢铁行业的不断发展，钢渣的产量日益增多，但是利用情况却不尽如人意，主要是用于制作水泥，效果也不是很好。目前，钢渣处理的方法主要是风淬法，利用压缩空气，将熔融态的钢渣吹人到水池中，完成冷却处理工作，这种方法可以避免钢渣遇水发生爆炸的情况，而且促进了氧化钙的消解反应。

1.1定性分析

在对钢渣的性质研究时，需要遵循以下规律：首先，当钢渣处于高温液态时，需要降低氧化钙的含量，这就需要充分应用闷罐处理工艺，提高钢渣的胶凝活性。其次，模拟钢渣处理过程时，要控制钢渣的粒径，并且适当加入氧气和二氧化硅，改变钢渣中钙离子和镁离子的存在形式，并且分析不同的添加剂对氧化钙的消解情况以及热量损失情况。再次，结合钢渣处理工艺，着重处理添加剂添加过程中的热量损失、材料腐蚀以及污染等问题，并确定改质剂的成分。最后，因为风淬工艺需要经过氧化、分散和淬冷三个阶段，所以钢渣会发生氧化还原反应，所以要确定氧化对钢渣磁选的影响程度。

由于钢渣中含有SiO2、CaO、MgO、Al2O3、P2O5、Fe2O3等物质，而且钢渣的生成温度在15 80℃以上，而硅酸盐的生成温度在1360℃以上，所以钢渣的水化速度很慢，在制作水泥材料时需要考虑钢渣的活性，所以要准确测量钢渣中凝胶性矿物质的含量。

钢渣的化学热计算公式如下：

Q=m×△H

其中，△H是每公斤炉渣的内部发生化学反应产生的热量，单位是KJ/kg

一般而言，钢渣的内部反应化学式与碱度的大小有一定的关系，具体的热效应计算公式如下：

△H=6.36（CaO）+15.32（SiO2）+42.96（P2O5）

假设有30t钢渣需要处理，再加入2.3t粉煤灰后，钢渣的碱度变为1.97，那么具体的热量为：

Qi=m*{6.36（CaO）+15.32（SiO2）+42.96（P2O5）}=2300×（6.36×6%+15.32×31%+42.96×15%）=26622.04kJ

这里需要涉及钢渣改质后的温度计算问题，当钢渣温度由1700℃下降到t时，释放的热量Q2=2.39×（1700-t）×20000=47800×（1700-t），假设按照11%的比例向钢渣中掺人粉煤灰，比热容的值为0.106kCal/kg℃，那么损失的热能Q3=0.106×20000×4.2986=9113.032tkJ，然后利用平衡温度的计算公式：Q1+Q2=Q3，代人26622.04+47800×（1700-t）=9113.032t

解得t=81286622.04/5 6913.032=1428.26℃

由于钢渣从出渣到运输到处理现场的时间大概在15分钟左右，在对钢渣的流动性进行分析时，需要考虑这一过程的温度下降情况，也就是要保证温度不能低于1450℃，不同碱度以及不同温度条件下钢渣的流动性如表1所示。

从上表我们可以发现，加入一定比例的粉煤灰后，钢渣的流动性略有增加，可以顺利进行风淬处理。

1.2具体实验

首先，使用高温炉实验设备，然后添加相应的硅质材料，对钢渣进行预处理，减少其中氧化钙的含量，提高稳定性。在对氧化钙的含量进行测定时，可以使用矿物显微镜，并且分析矿物析出的规律。其次，需要将改质剂与钢渣按照一定的比例进行混合，并且保证研磨均匀，加热时的温度设置在1600℃。再次，将装有钢渣和改质剂的坩埚放在炉膛内，加热完成后，分别采用三种冷却方式，一种是炉冷，一种是空冷，一种是水冷，并观察不同冷却方式对生成矿物质的影响，并做好记录。最后，通过矿物显微镜观察钢渣成分的变化，找到提高钢渣耐磨性的方法。

为了验证实验效果，可以到钢厂中进行取样，比如将50kg的废钢放人中频炉中加热，直到变成液态，然后加入改质剂，对钢渣进行取样，液态的废钢可以提供反应的热量，在进行风淬处理时，钢渣会变成小颗粒，需要进行统一的收集和烘干，烘干原理如图l所示。经过改质后，钢渣的硬度有了明显的下降，同时耐磨度有了一定的提高，所以比较稳定。

2钢渣实际应用

钢渣在建筑材料中的低成本应用主要有两方面的内容：

第一方面，制作水泥路面混凝土，某钢厂使用钢渣对周边的路段进行了試验，并且使用了当地的原材料配制了混凝土，经过多次试验，找到了正确的配合比，并且对路面进行了施工。通过不断调整用水量，路面的抗压强度有了明显的提高，施工20天后，抗压强度达到设计值的180%，这是因为钢渣砂活性较高，而且C2S属于活性矿物质，能够与水泥浆的界面发生反应，增加混凝土的强度。可以说，将钢渣应用到公路建设中，可以起到水泥的作用，从而节约施工成本。

第二方面，制作工程预制件，比如混凝土制品，典型的就是混凝土涵管，而且这类混凝土制品对于早期的强度没有任何要求，通过具体的养护环节，可以保证产品的外观光滑，同时强度较高。目前一些建筑公司已经将钢渣用于制作混凝土细集料，每月可以处理钢渣2000t以上，并且预制件的抗压强度值大于43MPa，到达设计值的132.9%。

3结论

综上所述，通过对钢渣改质的情况进行分析，并且结合具体的实验，可以发现，这种方法能够得到了大力的推广和应用，市场前景十分广阔，经济效益异常明显。但是在具体的应用过程中，还要对相关的操作人员进行指导，帮助他们掌握改质技术，同时要具体情况具体分析，合理对钢渣进行改质，从而提高利用率。