隨著GB175-2023《通用硅酸鹽水泥》的正式實施，鋼鐵渣粉作為通用硅酸鹽水泥混合材料使用已成為歷史。為了促進鋼鐵渣資源化利用，2024年6月29日，GB/T 28294-2024《鋼鐵渣復合料》發(fā)布，將于2025年1月1日正式實施。本文通過分析引起鋼渣體積安定性不良的原因，同時總結(jié)了鋼鐵渣粉制備技術(shù)進展，為鋼鐵渣復合料的生產(chǎn)提供有力支撐。
      一、鋼渣體積安定性的影響因素
      引起鋼渣體積安定性不良的三個重要因素分別是f-CaO、f-MgO和RO相。 由于f-CaO、f-MgO在鋼渣中基本呈局部集中或聚集分布，使得生成的 Ca(OH)2、Mg(OH)2也呈局部集中分布，且最初形成的 Ca(OH)2、Mg( OH)2多是無定形或小晶體形態(tài)，隨著水化進行，初期形成的 Ca(OH)2、Mg(OH)2晶體逐漸增大，不斷擠壓周圍的水化產(chǎn)物，引起硬化漿體內(nèi)部產(chǎn)生局部膨脹壓力和結(jié)構(gòu)不均勻，最終導致材料膨脹開裂。RO相與鋼渣中MgO含量有關(guān)，當含量在某一臨界值內(nèi)，其不會引起體積不良，而當含量超過臨界值時會產(chǎn)生膨脹，引起材料安定性不良。
      近年來，因為鋼渣混凝土安定性不良導致的事故屢見不鮮，由于鋼渣骨料的安定性離散性非常大，以至于呼吁禁止鋼渣作為骨料應用于混凝土材料中，鋼渣粉因其細度高且在研磨過程中活性物質(zhì)充分陳化，因此體積安定性問題很少出現(xiàn)，主要問題集中在粗骨料鋼渣混凝土中。
      二、鋼鐵渣粉制備技術(shù)
      為了增強鋼渣的膠凝活性，制備性能優(yōu)異的鋼鐵渣粉。目前已有許多鋼渣處理方法，但這些方法各有利弊。
      機械研磨可獲得活性較高、非晶態(tài)比較高、f-CaO含量較低的鋼渣。將鋼渣機械粉磨 后，發(fā)現(xiàn)粒徑在10~20μm對強度起關(guān)鍵作用。但鋼渣易磨性差，大大增加了磨礦成本。
      化學激發(fā)是通過加入激發(fā)劑來解聚鋼渣中的非晶態(tài)相和活性礦物來增加鋼渣的水化能力,但處理的鋼渣對水泥性能的影響有限。研究發(fā)現(xiàn)摻加化學激發(fā)劑對水泥后期強度發(fā)展產(chǎn)生不良后果。由此可見，化學激發(fā)對鋼渣活性提升也不盡有利。
      蒸汽蒸壓處理增加反應體系額外的能量，一方面使鋼渣的水化速率加快，提高鋼渣膠凝材料早強；另一方面f-CaO與f-MgO經(jīng)蒸壓養(yǎng)護，可以提前水化，避免水化后期的體積安定性惡化。研究發(fā)現(xiàn)高溫熱處理會導致混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)變粗，對混凝土的耐久性產(chǎn)生不利影響。此外，這個過程極其耗能。
      碳化活化是指鋼渣中的礦物與CO2進行反應，既消耗掉非活性物質(zhì)，又參與活性物質(zhì)水化，增加膠凝活性物質(zhì)的生成產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)碳化對試樣的早期強度提高有明顯的促進作用，但是對后期強度作用較小。然而碳化設備較復雜，在實際生產(chǎn)中也較難操作。
      磁選分離技術(shù)，本方法是從鋼渣中分離惰性相，而從根本上增強鋼渣的活性。該技術(shù)是由磨機不同位置排出鐵品位大于85%的鐵顆粒、鐵品位近60%的堿性鐵精粉和鐵品位近40%的富鐵RO相產(chǎn)品，最終從鋼渣中分選出惰性礦物，從改變礦物組成方面提高鋼渣的膠凝性。韓城晟隆循環(huán)產(chǎn)業(yè)有限公司采用該技術(shù)，投資建設形成年產(chǎn)112.5萬噸鋼鐵渣粉、37.5萬噸礦渣粉及副產(chǎn)品（鐵渣）2.5萬噸的生產(chǎn)線。
      三、鋼鐵渣復合料
      GB/T 28294-2024《鋼鐵渣復合料》中提出三種產(chǎn)品：鋼鐵渣復合料、鋼渣復合料、鋼鐵渣復合膠凝材料。三種產(chǎn)品均以鋼渣作為主要原材料進行配制。韓城晟隆循環(huán)產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的鋼鐵渣粉、礦渣粉均滿足本標準的原材料的要求。
      該標準的發(fā)布為鋼鐵渣的綜合利用提供了明確的技術(shù)規(guī)范和市場準入依據(jù)，有助于推動鋼鐵渣從廢棄物向資源的轉(zhuǎn)變。規(guī)定了鋼鐵渣復合料的組分、技術(shù)要求、試驗方法等，適用于以鋼鐵渣為主要原料的復合料，包括工程建設用鋼鐵渣復合膠凝材料以及道路混凝土、普通砂漿用鋼渣復合料。這將極大地拓展鋼鐵渣的應用領(lǐng)域，提高其市場價值。對于推動鋼鐵渣資源化利用、促進建材行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型、規(guī)范市場秩序以及支持國家發(fā)展戰(zhàn)略等方面都具有重要意義。（陳貝妮）