冶金渣的堆存占用大量土地的同时，也给空气、土壤及水资源带来了巨大的污染风险，造成沉重的环境负担。在“双碳”背景下，加强冶金渣的综合利用已刻不容缓。

钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，在我国每年排放量超过1亿吨，但利用率很低，造成占用土地、环境污染与资源浪费的问题十分突出。长期以来，如何实现钢渣的综合利用一直是大宗工业固废综合利用中的难点。

年产20万吨蒸压硅酸盐骨料生产装备

钢渣利用首先要提高利用率

大量钢渣被集中堆积，不仅占用了土地，而且造成了环境污染与资源浪费。但由于钢渣具有硅酸三钙、硅酸二钙等物相，是一种很好的蒸压硅酸盐钙质原材料，将钢渣用于蒸压硅酸盐骨料钙质材料体系具有重要的应用价值与环保意义。

目前，钢渣利用率低的原因是钢渣活性低和膨胀性。针对这一问题，南京理工大学固废资源化利用研究团队开展了钢渣应用研究调查。调查发现，无论国内还是国外，目前利用钢渣的比例仍不大，原因之一是钢渣化学成分及矿物组成波动较大，游离氧化钙、氧化镁容易导致水泥基材料出现膨胀开裂等安定性不良问题；原因之二是钢渣中硅酸三钙、硅酸二钙的活性与水泥熟料中的硅酸盐矿物相有巨大差别，钢渣中的硅酸盐物相水化活性很低，无法大掺量应用在水泥中。因此需要研究解决钢渣水化活性低、长期体积安定性不良等难题。

南京理工大学固废资源化利用研发团队在国家863计划项目、江苏省墙改办计划项目支持下开展了大宗工业（化工）固废资源化利用研究，开发出蒸压硅酸盐功能骨料。该项成果通过了江苏省墙改办组织的新产品鉴定，通过江苏省教育厅组织的科研成果鉴定。2018年，南京理工大学与浙江中劲环保科技有限公司通过产学研合作，实现成果转化与产业化，目前已经形成粉煤灰、循环流化床炉渣、尾矿泥浆压滤渣等多种固废制备功能骨料材料体系。

笔者认为，通过活化技术，不仅消除了钢渣的膨胀隐患，促进了氧化钙、氧化镁的水化，还奠定了钢渣用作蒸压硅酸盐功能骨料钙质原料的应用基础。目前的研究显示，活化钢渣掺量20%~60%，钢渣净浆蒸压强度达到40~50MPa，钢渣蒸压硅酸盐功能骨料筒压强度大于10MPa，实现了钢渣大掺量利用。

钢渣蒸压硅酸盐骨料

加大消纳力度 扩大应用领域

采用蒸压硅酸盐骨料等体积代替天然石子骨料，可以提高混凝土抗压强度5%~10%、降低混凝土密度15%~20%、提高粉煤灰掺量，改善混凝土的和易性，降低混凝土自收缩性能。这些优异性能显示出蒸压硅酸盐骨料在结构混凝土、预制混凝土构件等领域具有巨大的应用前景。

为了实现钢渣大规模高质量综合利用，笔者建议，目前将钢渣用于蒸压硅酸盐功能骨料这项技术成果具有钢渣利用率高、生产规模大、自动化程度高等特点，亟待技术推广。这项技术还可以推广到钢渣生产蒸压硅酸盐制品领域，例如开发钢渣作为主要钙质材料生产蒸压加气混凝土技术；开发以钢渣作为胶凝材料生产蒸压硅酸盐砖；开发活化钢渣用于高强度混凝土管桩等。

钢渣蒸压硅酸盐骨料具有很好的力学性能与耐久性，是一种新型的人造骨料，蒸压硅酸盐骨料在等体积代替石子的条件下，可以提高混凝土的强度，具有在结构混凝土中应用潜质。钢渣蒸压硅酸盐骨料可以配制C40~C70多种等级混凝土，在装配式混凝土预制构件、装配式预制桥梁、装配式钢结构等领域具有巨大的应用前景。

我国建筑骨料市场巨大，钢渣蒸压硅酸盐骨料只有在建筑结构中得以应用才能促进钢渣的大量应用，并促进新型蒸压硅酸盐骨料行业发展。首先，冶金行业、钢渣排放企业是钢渣利用的责任人，应在资金上给予这项技术进一步开发的支持，在利用上给予示范项目支持；其次，蒸压硅酸盐骨料属于建筑结构领域，需要设计院的建筑师、结构设计师与人造骨料生产企业配合推动该项产品的应用。

由于受到标准、规范、传统观念等约束，新产品在推广过程中极为艰辛与坎坷，期待各级建设主管部门对新材料在结构中的应用给予政策扶持；期待结构设计师、建筑工程师等参加到新型蒸压硅酸盐骨料应用研究中来，为新型骨料应用提供技术支撑。

目前建筑砂石仍然以天然矿山开采为主，矿山规模逐渐扩大，年产1000万吨、3000万吨新建超大型砂石料场的新闻不断冲上头条。国家应严格管控天然砂石骨料的开发，加快建立天然砂石、机制砂等的资源补偿机制，提高矿产资源补偿强度，为固废生产人造骨料提供一个合理的竞争环境。

某砂石骨料场开采后留下来的残缺矿山，青山上留下一个疤痕

与此同时，北京工业大学教授周永祥系统研究了蒸压硅酸盐骨料在混凝土中的应用，在试验中发现，蒸压硅酸盐骨料在改善混凝土早期自收缩、提高混凝土流动性、调节骨料级配等方面具有显著的优势。与天然骨料相比较，这种骨料在混凝土中发挥了特殊的功能，从而提出了“功能骨料可以作为混凝土的第七组分”的理念。周永祥认为，蒸压硅酸盐功能骨料不同于普通砂石，它的组成、结构甚至一些特殊功能是可以进行人为设计和控制的，这就为混凝土技术的创新和发展，在骨料这个维度上提供了巨大的想象空间。

（作者系南京理工大学材料科学与工程学院教授）

本文原载于《中国建材报》9月4日3版《钢渣大规模利用关键在于提高利用率》

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