我國(guó)每年產(chǎn)生的鋼渣約有1.6億噸，堆積的鋼渣數(shù)十億噸，如此大量的鋼渣可能只有水泥行業(yè)有能力消納。但我國(guó)鋼渣的有效利用率僅20-30%左右，為何我國(guó)當(dāng)前的鋼渣利用率不高呢？

對(duì)此，武漢理工大學(xué)研究員、博士生導(dǎo)師沈衛(wèi)國(guó)指出，傳統(tǒng)的鋼渣利用方式是將鋼渣粉磨后用于水泥生產(chǎn)制備等，將鋼渣作為水泥混合材或混凝土摻合料是鋼渣在水泥工業(yè)利用的量大途徑。但這種利用形式面臨著以下四個(gè)難題：

1.鋼渣的粉磨難度大

鋼渣中殘余鐵、鈣鐵相等成分硬度很大、強(qiáng)度很高，粉磨困難。粉磨鋼渣對(duì)磨機(jī)損傷大、維修周期短、降低粉磨效率，增加了裝備成本和維護(hù)成本。

2.安定性不良

鋼渣中含有游離鈣、游離鎂等成分遇水后會(huì)發(fā)生體積膨脹，影響了水泥混凝土安定性，因此我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有把鋼渣列為水泥混合材，安定性不良制約了鋼渣的資源化利用。

3.鋼渣活性不高

鋼渣只有在充分粉磨的前提下才能激發(fā)出水硬活性，但鋼渣即便粉磨到水泥相當(dāng)?shù)募?xì)度也難以發(fā)揮其活性。并且鋼渣本身難磨粉磨難度大，因此鋼渣水硬活性往往較低。

4.水溶性六價(jià)鉻的問(wèn)題

鋼渣中的三價(jià)鉻和單質(zhì)鉻進(jìn)入窯系統(tǒng)之后會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水溶性的六價(jià)鉻，而水溶性六價(jià)鉻對(duì)人體有較強(qiáng)的毒性，也制約了鋼渣在水泥生料中的應(yīng)用。

以往很多綜合利用方法都不同程度地受制于以上的某些問(wèn)題而難以推廣。要徹底解決鋼渣污染，必須要有一種顛覆性的技術(shù)突破以上的技術(shù)瓶頸。沈衛(wèi)國(guó)表示，或許是一種機(jī)緣巧合，“鋼渣分相熟料”這一技術(shù)很好地解決了以上四個(gè)難題。

“鋼渣分相熟料”技術(shù)將不經(jīng)粉磨的鋼渣投入窯系統(tǒng)進(jìn)行煅燒，形成以重構(gòu)鋼渣為核心、以高鐵熟料為過(guò)渡區(qū)、以普通熟料為主體的包含三層不同物相的梯度熟料，故稱(chēng)鋼渣分相熟料。該技術(shù)是如何解決以上難題的呢？

1.無(wú)需粉磨鋼渣。直接將選鐵后的顆粒狀棄渣投入窯系統(tǒng)進(jìn)行煅燒，減少了一道粉磨環(huán)節(jié)，鋼渣難磨不再是問(wèn)題，還可以節(jié)省生料粉磨能耗。

2.安定性改善。鋼渣熔點(diǎn)低，鋼渣中游離鈣與鋼渣和生料中的硅鋁鐵質(zhì)成分充分反應(yīng)消耗。柳州魚(yú)峰的試生產(chǎn)中，煅燒后的熟料游離鈣含量基本在1.0%以下，而游離鈣含量在2%以下就不會(huì)影響熟料質(zhì)量。

3.鋼渣轉(zhuǎn)化為了優(yōu)質(zhì)熟料，解決了活性低的問(wèn)題。鋼渣在煅燒并與生料反應(yīng)后，一部分轉(zhuǎn)化成了熟料、一部分轉(zhuǎn)化成了高鐵熟料、一部分變成了重構(gòu)鋼渣，而重構(gòu)鋼渣的活性在90%以上，且分相熟料強(qiáng)度高于常規(guī)熟料。

4.水溶性六價(jià)鉻低。鋼渣中含有很高的單質(zhì)鐵和二價(jià)鐵，還原性很強(qiáng)。鋼渣熔點(diǎn)低于生料，在1300攝氏度時(shí)就已經(jīng)基本融化，這時(shí)鋼渣外部已被生料粉包裹。而在此前，單質(zhì)鐵和二價(jià)鐵率先氧化為三價(jià)鉻提供了還原保護(hù)，三價(jià)鉻沒(méi)有與氧氣反應(yīng)的機(jī)會(huì)，最終燒成的鋼渣分相熟料水溶性六價(jià)鉻含量極低。實(shí)際應(yīng)用后，魚(yú)峰和博宏的水泥和熟料水溶性六價(jià)鉻都有降低。

沈衛(wèi)國(guó)表示，“鋼渣分相熟料”可能是目前為止鋼渣綜合利用技術(shù)中，投資最省的、減排最明顯的、節(jié)能最大的、綜合效益最顯著的，應(yīng)用前景十分廣闊。鋼渣分相熟料技術(shù)創(chuàng)造了技術(shù)奇跡：

1）設(shè)備投資最少：該技術(shù)僅需一個(gè)鋼渣計(jì)量喂料系統(tǒng)，固定資產(chǎn)投入一般不超百萬(wàn)，但卻可以創(chuàng)造很高的收益。

2）節(jié)能效果最好：鋼渣的加入使得原來(lái)的固相反應(yīng)可以在鋼渣熔融液相中發(fā)生，大幅度降低燒成溫度20-50℃，投入鋼渣燒成熟料，其綜合配煤不變，相當(dāng)于節(jié)約了同比例的煤耗。

3）碳中和效果最好：鋼渣分相熟料在燒成時(shí)，鋼渣不會(huì)發(fā)生碳酸鈣分解，相當(dāng)于減少了碳排放。

4）產(chǎn)品附加值最高：將鋼渣轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的熟料，其他技術(shù)將鋼渣轉(zhuǎn)化為生料或輔助膠凝材料，附加值遠(yuǎn)低于熟料。鋼渣分相熟料可用于通用水泥、道路水泥、海工水泥、抗硫酸鹽水泥、大壩水泥的生產(chǎn)，有效幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排、降本、增效。

沈衛(wèi)國(guó)介紹，該技術(shù)是“大砼世界”研究團(tuán)隊(duì)在2008年產(chǎn)生的技術(shù)靈感，經(jīng)過(guò)了15年的研究，有5名碩士研究生和1名博士研究生投身于技術(shù)研發(fā)，已經(jīng)形成了以專(zhuān)利技術(shù)為核心，以技術(shù)秘密為關(guān)鍵的成套技術(shù)。成果已在華南、西南、西北地區(qū)四家企業(yè)推廣應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2022年成果經(jīng)專(zhuān)家評(píng)審，專(zhuān)家一致認(rèn)為：“該項(xiàng)目創(chuàng)新性強(qiáng)，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中鋼渣分相熟料燒成技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。建議進(jìn)一步加快推廣應(yīng)用，促進(jìn)鋼渣的高效再資源化?！?/p>

沈衛(wèi)國(guó)對(duì)該技術(shù)的全面推廣滿懷憧憬，如果該技術(shù)得到全面的推廣應(yīng)用，不僅每年1.6億噸的廉價(jià)鋼渣低成本轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)熟料，還可以產(chǎn)生1.32億噸的碳減排，直接的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益十分可觀！

2023年9月12-13日，中國(guó)水泥網(wǎng)將在河南鄭州舉辦“2023水泥‘雙碳’大會(huì)暨第十屆中國(guó)水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會(huì)”，屆時(shí)武漢理工大學(xué)研究員、博士生導(dǎo)師沈衛(wèi)國(guó)將以《鋼渣分相熟料專(zhuān)利技術(shù)工程轉(zhuǎn)化》為主題作精彩分享！ 

會(huì)議同期將舉行“2023水泥行業(yè)‘雙碳’先進(jìn)企業(yè)”頒獎(jiǎng)儀式以及“雙碳”裝備展，會(huì)后還將組織參觀濟(jì)源中聯(lián)水泥有限公司“全球首條鋼渣捕集水泥窯煙氣CO₂制備固碳輔助性膠凝材料與低碳水泥生產(chǎn)線”。