包钢高炉重矿渣在道路工程中应用研究的可行性分析.docx

2011年6月第25卷第2期阴山学刊YINSHANACADEMICJOURNALJun．2011Vo1．25No．2包钢高炉重矿渣在道路工程中应用研究的可行性分析*王高峰1，张玥2(1．内蒙古科技大学包钢生产部;2．内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，内蒙古包头014010)摘要:包钢重矿渣由于放射性超标一直没有被利用，而且还在逐年递增，大量占用土地。本文引述国内外高炉渣利用研究的现状，分析包钢高炉矿渣化学成分、放射性等各项指标，并依据国家建筑材料标准进行了重矿渣替代沙石的对比试验、基层混合配比试验、重矿渣混凝土试验等以及放射性环保指标测试。根据实验和测试结果论述了重矿渣代替天然砂石用于回填、道路基层、混凝土集料等的可行性。关键词:高炉重矿渣;道路;路基;基层;应用中图分类号:TU521．4文献标识码:A文章编号:1004－1869(2011)02－0106－04前言高炉矿渣是炼铁过程中高炉排出的一种废渣。在冶炼生铁时，加入高炉的原料，除了铁矿石和燃料如焦炭等主材外，还有一些有利于冶炼的其他添加剂如助熔剂。当炉温达到1400℃～1600℃时，助熔剂与铁矿石发生高温反应生成生铁和矿渣。高炉矿渣是易熔混合物由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质所组成。高炉矿渣从化学成分上看，属于硅酸盐质材料。高炉矿渣中主要的化学成分是SiO2，Al2O3，CaO，MgO，MnO，FeO，S等。此外，有些矿渣由于各钢厂矿石原料来源不同，还含有微量的TiO2，Na2O，P2O5，Cr2O3等。表1中，CaO，SiO2，Al2O3三种成分占高炉矿渣总重量的90%以上。实际生产中，高炉矿渣的排放量，随矿石品位和冶炼方法不同而有所变化。采用贫铁矿炼铁时，每生产一吨铁产出1．0t～1．2t高炉矿渣;而用富铁矿炼铁时，只产出0．25t高炉矿渣，随着选矿和炼铁技术的不断提高，高炉冶炼出渣量已经大大下降。1表1:高炉矿渣化学成分化学成分(%)矿渣种类SiO2Al2O3TiO2V2O5CaOMgOMnOFeOS普通矿渣锰铁矿渣31～5028～4720～3031～4422～3519～326～187～2213～171～161～97～90．05～2．63～240．3～1．20．2～1．51．2～1．71．2～1．90．2～20．17～20．2～0．9钒钛矿渣为了适应不同的用途，高炉渣可分别被加工成矿渣碎石、水渣和膨胀矿渣等几类主要产品。利用高炉渣作筑路材料是国内外普遍采用的技术。本课题要研究的是包钢高炉重矿渣在道路工程方面的应用．日本在钢铁渣资源化方面走在各钢铁生产国前列，1976年就成立“渣资源化委员会”重点了解各类矿渣的基本特性，并按标准化开发相关利用和生产技术。经过10年的研究，高炉渣、钢渣基本完成了基础研究。高炉渣的应用已向高附价值产品发展，高炉水渣微粉在高强度混凝土中应用就是一个例国外高炉渣研究现状1．1*收稿日期:2011－03－18作者简介:王高峰(1971－)，男，内蒙古兴和人，高级工程师，研究方向:道路施工与管理。106子。在日本，钢渣与高炉缓冷渣、水渣按一定比例混和后，供作上层路基材料。德国钢渣综合利用情况:杜依斯堡·莱茵豪森炉渣研究所是德国的炉渣研究所，在它的有效工作下，德国钢铁渣利用率达到95%以上。其中56%用于铺路、土方工程和水利工程等土建项目，30%用于生产矿渣硅酸盐水泥;7%含铁量较高的返回钢厂使用;2%用于制做肥料，还有不到5%的炉渣因达不到使用要求送往渣场。该研究所认为:高炉炉渣用作铺路材料，有承载力大，坚固性好，耐冰冻，体积稳定性强，耐磨性能好等工程特性。用混合炉渣(高炉块渣、钢渣和水渣)铺路，由于其承载力比普通材料铺的路面高，沥青层厚度可适当减少1cm～2cm，这样就可降低筑路成本。在德国北部一些钢厂的炉渣作为制做沥青混凝土的原料出口到丹麦，此外，炉渣中的矿物质对道路两旁树木生长有着良好的促进作用，尤其是将炉渣作为疏松剂填在树木根部周围的土中，效果更佳。振动和噪音。宝钢开发总公司已完成高炉水渣微粉在高强度混凝土中应用的课题，目前正在进行开发应用工作。安阳钢铁集团公司高炉重矿渣替代碎石在道路基层中的应用，攀钢高钛重矿渣在高等级公路基层、底基层中的应用研究都取得很好的效果，随着国家节能减排工作的开展，我国的工业废渣利用率不断提升。高炉重矿渣应用途径和意义随着我国钢铁工业的发展，高炉矿渣排放量日益增多，全国历年来已经堆积矿渣15t×107t，占地约1000km2。为处理这些废渣，国家每年花费巨额资金修筑排渣场和铁路线，浪费大量人力物力。由于高炉矿渣是在1400℃～1600℃高温下形成的熔融体，又属于硅酸盐质材料，因而便于加工成多品种的建筑材料。国外高炉矿渣的综合利用是在20世纪中期开始发展起来的。目前基本实现了资源化。22．1高炉重