典型固体废物的处理与利用高炉渣、钢渣和赤泥工业废物的利用(行业一类)
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一、水渣 水渣具有潜在的水硬胶凝性能，是优良的水泥原
料。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。
讲课材料
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（1）生产水泥：我国约有3/4的水泥中掺有粒状高炉渣。 目前我国利用高炉渣生产的水泥
矿渣硅酸盐水泥：水泥熟料+ 20%～70%高炉水渣+ 3%～5% 石膏 普通硅酸盐水泥：水泥熟料+ 不超过15%高炉水渣+ 3%～5% 石膏 石膏矿渣水泥：少量水泥熟料+ 80%高炉水渣+ 15% 石膏 钢渣矿渣水泥：45%左右的钢渣+40%的高炉水渣+适量的石膏
讲课材料
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四、高炉渣的性质
（1）水淬渣
急冷过程中，熔渣的绝大部分化合物来不及形成稳定化合物，
而以玻璃体状态将热能转化成化学能封存其内，从而构成了潜在的
化学活性。常用来生产水泥。
用水淬渣活性率（MΒιβλιοθήκη Baidu）
Mc
Al2O3 SiO2
水淬渣的化学活性表示
Mc>0.25为活性矿渣 Mc<0.25为低活性矿渣
水淬渣质量系数（k）
k
CaO MgO Al2O3 SiO2 MnO
k>1.9为高活性矿渣
k=1.6～1.9是中活性矿渣
k <1.6为低活讲性课材矿料渣。
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（2）膨胀矿渣珠
膨珠系半急冷作用形成。除孔洞外，其它部分是玻璃体。 孔洞：孔径大的350～400μm，小的80～100μm。隔热、保 温、质轻、吸水率低、抗压强度和弹性模量高等优点，因而 是一种很好的建筑用轻骨料，也可作为防火隔热材料。 玻璃体：膨珠呈现由灰白到黑的颜色，颜色越浅，玻璃体 含量越高，灰白色膨珠，玻璃体含量达95%。生产水泥的原 料。
高炉渣含有15种以上化学成分， 但主要是CaO、MgO、Al2O3、 SiO2四种，它们约占高炉渣总重量的95%。
CaO和MgO主要来自助熔剂，SiO2和Al2O3主要来自铁精矿中的脉 石和焦炭中的灰分。
由于铁精矿品位及冶炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动较 大 。 一 般 ， 生 产 过 程 主 要 控 制 分 析 SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、 MnO、S七项指标，对一些特殊的高炉渣还需分析TiO2、V2O5、Na2O、 BaO、P2O5、Cr2O3、Ni2O3等。在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣 的化学成分变化不大，对综合利用有利。
讲课材料
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(3)重矿渣 重矿渣是高温熔渣在空气中自然冷却或淋少量水慢速 冷却而形成的致密块渣。 重矿渣的物理性质与天然碎石相近，其块渣容重大多 在1900kg/m3以上，其抗压强度、稳定性、耐磨性、抗冻 性、抗冲击能力（韧性）均符合工程要求，可以代替碎石 用于各种建筑工程中。
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五、高炉渣的资源化途径 高炉渣80%冲成水淬矿渣。
典型工业固体废物的处理与利用
铁矿石+焦碳+石灰石
高炉渣
高炉烟气
炼铁高炉
铁水
熔融炉渣
冷却
生铁 高炉渣
采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.0～1.2t高炉矿渣； 用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出0.25t高炉矿渣。
讲课材料
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一、高炉渣的组成和性质
1.高炉渣的分类
水渣：高炉熔渣在大量冷却水作用下形成的海 绵状浮石类物质。 按冷却方式的不同 重矿渣：高炉熔渣经慢冷作用形成的类石料矿渣。
膨珠：高炉熔渣在半急冷作用并通过成珠设备击 碎、抛甩到空气中，再受空气冷却形成的矿渣。
1400～1600℃高温的熔融体 渣罐
接渣槽
高压水管 流渣槽
滚筒 讲课材料
膨珠
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按冶炼生铁的种类
铸造生铁矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣
炼钢生铁矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣 特种生铁矿渣：用含有其他金属的铁矿石熔炼 生铁时排出的矿渣。
高炉渣属于硅酸盐材料，它的组成与天然岩石和硅酸盐水泥相似， 下表所示为我国大部分钢铁厂高炉渣的化学成分与天然岩石和硅酸盐水 泥化学成分比较。
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4
名称 普通渣 高钛渣 锰铁渣 含氟渣
硅酸盐 水泥
花岗岩 玄武岩
我国高炉渣与天然岩石、硅酸盐水泥化学成分比较（质量%）
CaO SiO2 Al2 O3
38～ 26～ 6～
5
三、高炉渣的矿物组成
高炉渣中的各种氧化物成分以各种形式的硅酸盐矿物形 式存在。
碱性高炉渣主要矿物：钙铝黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2） 、钙镁黄长石（2CaO·MgO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2 ） 以 及 假 硅 灰 石 （ CaO·SiO2）、 钙 长 石 （ CaO·Al2O3·2SiO2 ）、 钙 镁 橄 榄 石 （ CaO·MgO·SiO2）、 镁 蔷 薇 辉 石 （ 3CaO·MgO·2SiO2）以及镁方柱石（2CaO·MgO·2SiO2）等。
含硅原料 含铁原料
粘土 石灰石
水渣
烘干机
粉磨机
渣粉
混合磨
矿渣硅酸盐水泥
粉碎机
煅烧窑
熟料
粉磨机
硅酸盐水泥
石膏
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（2）生产矿渣砖
水渣、石灰 搅拌
轮碾
成型
蒸养
矿渣砖
一般要求石灰中
氧化钙含量在 60%以上，氧化 镁应少于10%。
矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为 2120～2160kg/ m3。适用于上下水或水中建筑，不适用于 高于250℃的环境中使用。
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二、膨胀矿渣
按高炉渣的碱性率 （以Mo表示）
碱性矿渣：碱性率Mo>1的矿渣 中性矿渣，碱性率Mo=1的矿渣； 酸性矿渣，碱性率Mo<1的矿渣
碱性率 M O
CaO MgO SiO2 Al 2O3
我国高炉渣大部分接近中性矿渣（Mo=0.99～1.08），高碱性及酸性高
炉渣数量较少。
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二、高炉矿渣的化学组成
49
42
17
Mg MnO FeO TiO2 O
1～ 0.1～ 0.07～
13
1
0.89
23～ 20～ 9～ 2～ <1
46
35
15
10
20～ 29
28～ 21～ 11～ 2～ 5～ 0.05～
47 37 24
8
23
0.31
35～ 22～ 6～8 3～ 0.1～ 0.07～
45 29
7.8 0.8
0.08
V2O5
0.1～ 0.6
64.2 22 5.5 1.40 1.5
1.34 0.30
S
0.2～ 1.5 <1
0.3～ 3 含
F7～ 8
2.15 69.92 14.78 0.97 0.13
1.67
0.39
含
P2O50.24
8.91 48.78 15.85 6.05 0.29
讲课材料
6.34
1.39
含 P2O50.47
料。因此，它主要用来生产水泥和矿渣砖、瓦等。
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（1）生产水泥：我国约有3/4的水泥中掺有粒状高炉渣。 目前我国利用高炉渣生产的水泥
矿渣硅酸盐水泥：水泥熟料+ 20%～70%高炉水渣+ 3%～5% 石膏 普通硅酸盐水泥：水泥熟料+ 不超过15%高炉水渣+ 3%～5% 石膏 石膏矿渣水泥：少量水泥熟料+ 80%高炉水渣+ 15% 石膏 钢渣矿渣水泥：45%左右的钢渣+40%的高炉水渣+适量的石膏
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四、高炉渣的性质
（1）水淬渣
急冷过程中，熔渣的绝大部分化合物来不及形成稳定化合物，
而以玻璃体状态将热能转化成化学能封存其内，从而构成了潜在的
化学活性。常用来生产水泥。
用水淬渣活性率（MΒιβλιοθήκη Baidu）
Mc
Al2O3 SiO2
水淬渣的化学活性表示
Mc>0.25为活性矿渣 Mc<0.25为低活性矿渣
水淬渣质量系数（k）
k
CaO MgO Al2O3 SiO2 MnO
k>1.9为高活性矿渣
k=1.6～1.9是中活性矿渣
k <1.6为低活讲性课材矿料渣。
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（2）膨胀矿渣珠
膨珠系半急冷作用形成。除孔洞外，其它部分是玻璃体。 孔洞：孔径大的350～400μm，小的80～100μm。隔热、保 温、质轻、吸水率低、抗压强度和弹性模量高等优点，因而 是一种很好的建筑用轻骨料，也可作为防火隔热材料。 玻璃体：膨珠呈现由灰白到黑的颜色，颜色越浅，玻璃体 含量越高，灰白色膨珠，玻璃体含量达95%。生产水泥的原 料。
高炉渣含有15种以上化学成分， 但主要是CaO、MgO、Al2O3、 SiO2四种，它们约占高炉渣总重量的95%。
CaO和MgO主要来自助熔剂，SiO2和Al2O3主要来自铁精矿中的脉 石和焦炭中的灰分。
由于铁精矿品位及冶炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动较 大 。 一 般 ， 生 产 过 程 主 要 控 制 分 析 SiO2、Al2O3、CaO、MgO、FeO、 MnO、S七项指标，对一些特殊的高炉渣还需分析TiO2、V2O5、Na2O、 BaO、P2O5、Cr2O3、Ni2O3等。在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣 的化学成分变化不大，对综合利用有利。
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(3)重矿渣 重矿渣是高温熔渣在空气中自然冷却或淋少量水慢速 冷却而形成的致密块渣。 重矿渣的物理性质与天然碎石相近，其块渣容重大多 在1900kg/m3以上，其抗压强度、稳定性、耐磨性、抗冻 性、抗冲击能力（韧性）均符合工程要求，可以代替碎石 用于各种建筑工程中。
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五、高炉渣的资源化途径 高炉渣80%冲成水淬矿渣。
典型工业固体废物的处理与利用
铁矿石+焦碳+石灰石
高炉渣
高炉烟气
炼铁高炉
铁水
熔融炉渣
冷却
生铁 高炉渣
采用贫铁矿炼铁时，每吨生铁产出1.0～1.2t高炉矿渣； 用富铁矿炼铁时，每吨生铁只产出0.25t高炉矿渣。
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一、高炉渣的组成和性质
1.高炉渣的分类
水渣：高炉熔渣在大量冷却水作用下形成的海 绵状浮石类物质。 按冷却方式的不同 重矿渣：高炉熔渣经慢冷作用形成的类石料矿渣。
膨珠：高炉熔渣在半急冷作用并通过成珠设备击 碎、抛甩到空气中，再受空气冷却形成的矿渣。
1400～1600℃高温的熔融体 渣罐
接渣槽
高压水管 流渣槽
滚筒 讲课材料
膨珠
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按冶炼生铁的种类
铸造生铁矿渣：冶炼铸造生铁时排出的矿渣
炼钢生铁矿渣：冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣 特种生铁矿渣：用含有其他金属的铁矿石熔炼 生铁时排出的矿渣。
高炉渣属于硅酸盐材料，它的组成与天然岩石和硅酸盐水泥相似， 下表所示为我国大部分钢铁厂高炉渣的化学成分与天然岩石和硅酸盐水 泥化学成分比较。
讲课材料
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名称 普通渣 高钛渣 锰铁渣 含氟渣
硅酸盐 水泥
花岗岩 玄武岩
我国高炉渣与天然岩石、硅酸盐水泥化学成分比较（质量%）
CaO SiO2 Al2 O3
38～ 26～ 6～
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三、高炉渣的矿物组成
高炉渣中的各种氧化物成分以各种形式的硅酸盐矿物形 式存在。
碱性高炉渣主要矿物：钙铝黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2） 、钙镁黄长石（2CaO·MgO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2 ） 以 及 假 硅 灰 石 （ CaO·SiO2）、 钙 长 石 （ CaO·Al2O3·2SiO2 ）、 钙 镁 橄 榄 石 （ CaO·MgO·SiO2）、 镁 蔷 薇 辉 石 （ 3CaO·MgO·2SiO2）以及镁方柱石（2CaO·MgO·2SiO2）等。
含硅原料 含铁原料
粘土 石灰石
水渣
烘干机
粉磨机
渣粉
混合磨
矿渣硅酸盐水泥
粉碎机
煅烧窑
熟料
粉磨机
硅酸盐水泥
石膏
讲课材料
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（2）生产矿渣砖
水渣、石灰 搅拌
轮碾
成型
蒸养
矿渣砖
一般要求石灰中
氧化钙含量在 60%以上，氧化 镁应少于10%。
矿渣砖具有良好的物理力学性能，但容重较大，一般为 2120～2160kg/ m3。适用于上下水或水中建筑，不适用于 高于250℃的环境中使用。
讲课材料
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二、膨胀矿渣
按高炉渣的碱性率 （以Mo表示）
碱性矿渣：碱性率Mo>1的矿渣 中性矿渣，碱性率Mo=1的矿渣； 酸性矿渣，碱性率Mo<1的矿渣
碱性率 M O
CaO MgO SiO2 Al 2O3
我国高炉渣大部分接近中性矿渣（Mo=0.99～1.08），高碱性及酸性高
炉渣数量较少。
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二、高炉矿渣的化学组成
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Mg MnO FeO TiO2 O
1～ 0.1～ 0.07～
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1
0.89
23～ 20～ 9～ 2～ <1
46
35
15
10
20～ 29
28～ 21～ 11～ 2～ 5～ 0.05～
47 37 24
8
23
0.31
35～ 22～ 6～8 3～ 0.1～ 0.07～
45 29
7.8 0.8
0.08
V2O5
0.1～ 0.6
64.2 22 5.5 1.40 1.5
1.34 0.30
S
0.2～ 1.5 <1
0.3～ 3 含
F7～ 8
2.15 69.92 14.78 0.97 0.13
1.67
0.39
含
P2O50.24
8.91 48.78 15.85 6.05 0.29
讲课材料
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1.39
含 P2O50.47