摘要：转炉钢渣是转炉炼钢过程中产生的废渣，主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂（如石灰石、萤石、硅石）、氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。据统计资料，我国粗钢产量占全球粗钢产量的比例提高至45.5%，排放的转炉渣量约8000多万吨。当前国内积存的转炉钢渣已有2亿多吨以上。转炉渣是转炉炼钢过程中产生的副产品，是一种可再利用的资源，充分利用转炉渣是钢铁行业创造经济效益、环境效益和社会效益的重要手段。 buckboost电路
关键词：钢渣；综合利用；减排；技术进展转炉渣的利用过程是体现转炉渣应用价值的具体体现，也是生产新产品、创造效益的过程。转炉渣的利用一般可分为4个步骤：首先分析成分，了解转炉渣的成分组成和形态结构等矿物特性；其次，根据成分分析结果制定相应的利用方案，该阶段以经济效益和环境效益为主要出发点，以期达到最高的利用率；第三，根据原料、转炉生产的特点，并结合当地实际情况，制定和实施处理转炉渣的方案，以期得到最优的利用组合；第四，将处理后的转炉渣进行再利用。
转炉渣组成与物性的不合理，使其无法直接利用，只有将转炉渣出炉后先进行预处理，预处理好的渣一
方面利于其中含铁组分的回收，另一方面要保证其组成与结构的基本稳定。具体包括：首先将出炉渣进行预处理，或“稳定化”处理，其主旨是预先消除或消解以自由及游离氧化钙为主的亚稳相，使转炉渣在被利用前组成与结构基本稳定，并利于渣、铁分离。其次，将预处理好的转炉渣依据需要，进行资源化利用。转炉渣的多种预处理技术，如热泼法、热闷法、盘泼法、滚筒法、风碎法等可称之为两步法的转炉渣利用技术，一直延续到今天，并仍起着主导作用。目前四钢轧主要有热闷法、风碎法。
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（1）预热自解热闷法
此法是较早开发的转炉渣预处理技术，也是国内钢企最早采用及引进的处理工艺。原理是将出炉渣置于可封闭罐内，利用出炉渣自身的显热与潜热，喷水对其作用，产生带压蒸汽，从而对钢渣强行“消解”。其优点是：对欲处理钢渣没有特殊要求，钢渣消解较彻底，渣铁易于分离，回收铁组分后的尾渣矿物组织比较稳定、均匀，利于后续粗放式利用。缺点是：间歇性处理，处理效率很低，占
用处理场地大，处理时间偏长，综合处理成本偏高，安全性控制要求也较高。因此，该工艺不太适合钢产量大的企业，目前一些企业在产能扩张后，摒弃了该工艺。
（2）风碎法
将出炉熔渣倒入中间罐，运到风淬装置处进行处理。处理时，熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线
运动，最终落入水池并被捕集。用于风碎的气体可以是空气、惰性气体或高压蒸汽等，被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收。该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄，此法处理的渣冷凝速度最快，自由氧化钙消解也最为彻底，各晶相分布均匀，晶粒非常细小，颗粒硬度较大，相对其他处理方式，凝渣的结构内应力最大，往往会在一周内或稍长时间出现时效相变与结构重组，重组后的主晶相主要是硅酸二钙，且晶粒变大。
2转炉渣的应用
（1）转炉渣在筑路方面的应用
转炉渣作为道路建筑集料，美国和日本等认为转炉渣集料力学性能较轧制碎石好，不但耐磨，而且具有一定的水化活性，适合作为沥青混合料骨料和基层集料，并制定了转炉渣道路集料的技术标准和施工规范。目前，美国转炉渣产量的约20％用于沥青混凝土集料，德国约95％转炉渣的用作道路集料。
国内转炉渣集料的研究虽取得了一定成果，但研究的不够系统，并且由于各个钢厂原材料的矿物成分和冶炼工艺不尽相同，排放的转炉渣成分也有所区别，因此成果不能在各个地区通用。马钢、武钢和柳钢做了许多有益的尝试，但均未能在在国内实现大规模应用。宝钢经过不懈努力，终于成功地开发出彩转炉渣混凝土路面砖，在2010年上海世博会中大显身手，60％以上的透水和透气路面均使用此砖。
目前，我国道路建设中的路基和路面材料仍是转炉渣大宗量应用的一个重要领域。但目前借助冷却介质进行稳定化处理的转炉渣应用于道路建设材料、特别是路面材料，其时效稳定性仍难以满足高质量工程的要求。纳米二氧化钛涂料
（2）转炉渣作为钢渣微粉的应用
将转炉渣磨细为符合应用规定的钢渣微粉并掺和在水泥中应用，已成为国内外研究与应用的一个热点。国内一般认为转炉渣在生料中的掺量以10％～15％为宜，但也有专家认为掺量可达20％～30％。与用作筑路材料相比，转炉渣微粉的附加值相对较高，但仍属大宗量低附加值利用的范畴。随着转炉渣处理技术的发展，我国主要钢铁企业均将转炉渣微粉作为转炉渣大宗量利用的方向之一。
然而，应该看到，目前转炉渣微粉的规模化利用受到两大因素制约：①以介质冷却为主导的转炉渣稳定化处理技术无法彻底解决组织稳定性差以及组分不合理问题，所以其只适合于工程质量要求较低的项目，发展空间因此受到制约；②转炉渣自身成分波动较大，加之采用的是非平衡变化处理过程，其组织与结构性能波动也很大。会因冶炼时间、地点不同，所炼钢种不同，入炉原料组成波动或种类、配料不同等诸多影响因素的不确定，而很难实现对转炉渣成分、组织性能实现稳定化、均匀化的有效控制，进而在对其进行大宗量利用时就很难实现对其质量实现稳定化、标准化控制。
（3）转炉渣的内部循环利用
内部循环是钢铁企业一直重视和普遍采用的转炉渣利用方式。转炉渣作冶炼熔剂返回烧结工序，可以回收转炉渣中钙、镁、锰、钒、铁的氧化物和稀有元素等成分，能大量节约石灰石、萤石等造渣剂用量，降低焦比，提高利用系数，降低成本。因此，世界上几个产钢大国一直坚持转炉渣返回做熔剂，而且占转炉渣资源化综合利用的比例较大，目前美国把转炉渣配入烧结和高炉等再利用，利用率大约为56％，德国约为24％，日本约为19％，但磷元素的循环富集限制了其大比例利用。
转炉渣中含有大量的Fe（约20％左右）及其他有用组分，若其外部循环必然造成这些金属资源的极大浪费；若其内循环则受制于转炉渣中较高的磷含量，因此，转炉渣脱磷一直是钢铁企业普遍关注的问题。目前，国内外尚没有可靠的、经济的和适合产业化推广的转炉渣脱磷技术。近年来出现的转炉渣改性技术着眼于转炉渣组织的重构，以提高其资源禀赋，有望从磷富集和分离的角度解决这一难题。因此，着力研发基于热态转炉渣改性处理的磷富集和分离技术，对提高转炉渣内循环利用比例、有效回收转炉渣中的Fe等有价组分，具有重要的意义。
（4）转炉渣制备微晶玻璃
利用废渣制备微晶玻璃起于高炉渣。1959年，前苏联学者最先在实验室制备成功。欧美、日本等国对废渣微晶玻璃的工艺技术进行了改进，解决了废渣微晶玻璃化的一些关键性技术问题。与国外相比，我国转炉渣微晶玻璃应用研究起步较晚，利用高炉渣、矿渣和尾矿制备微晶玻璃也取得了一定的成绩。
但与高炉渣、矿渣和尾矿相比，转炉渣应用性能更差，制备微晶玻璃难度更大，国内外报道不多。利用转炉渣制备的微晶玻璃具有很高的耐磨性、轻质高强、很好的热性能和化学耐腐蚀性能等，可以代替铸石和陶瓷用作建筑材料、装饰材料和化工机械材料等，市场容量非常可观，是转炉渣高附加值利用领域之一。但是，转炉渣具有化学成分复杂（尤其铁的含量很高）、熔化温度高和晶化时间长等特点，用其制备微晶玻璃的工艺相对复杂，成本高，制成的微晶玻璃颜较深，应用范围
较窄，因此目前转炉渣在制备微晶玻璃中的利用比例一直很低。
转炉渣用来替代现有原料制备微晶玻璃的市场前景是巨大的，其关键是如何低成本解决转炉渣中铁分离、降低熔化温度和控制晶化时间的问题，而这些问题均涉及转炉渣资源禀赋的改善。通过转炉渣的热态改性技术，选择合适的改性剂对渣中的物相构成进行重构，可以从根本上改善转炉渣的资源禀赋，使其适合微晶玻璃的生产。因此，热态转炉渣改性，将是转炉渣用于微晶玻璃制备领域最合适的技术。
（5）转炉渣高附加值利用
转炉渣的高附加值利用是近年来转炉渣利用研究新出现的热点。该类研究针对转炉渣含有多种有价组分的特点，或将其材料化制备具有特定功能的材料，如利用其制备锂离子电池阳极材料、制备水处理剂。这类研究将有效拓展转炉渣高附加值利用的途径，大大提升其利用的附加值，但困难依然是如何
解决转炉渣低资源禀赋的瓶颈问题。
3转炉渣利用的发展趋势
以赋予转炉渣较好资源特性为目标的转炉渣热态改性研究，正成为国内外研究热点。由此构筑开发未来转炉渣利用技术的前沿，并日渐成为主流趋势。传统的转炉渣利用模式将发生根本性的变革，以提升转炉渣的资源特性为主旨，从本质上解决其劣质资源禀赋问题，并向大宗量、多途径、高附加值利用方向发展。
尽管转炉渣现行预处理技术多达十几种，但本质都是通过消解预处理解决转炉渣结构稳定问题，而无法赋予转炉渣较好的资源特性，即转炉渣仍然是“劣质资源禀赋”，所以，现行的预处理技术无论如何先进，仍无法、也不可能使转炉渣在低成本、大宗量、多途径利用技术上出现根本性的突破。从这个意义上讲，革新现有转炉渣利用模式的局限，是实现未来转炉渣利用技术突破的关键。
目前，转炉渣的综合利用率不足30%。转炉渣处理主要采用两步法，企业目光多集中在Fe的回收利用上，选铁后的炉渣多以堆置为主。未来，转炉渣高附加值产品的开发还有很长的路要走，“熔渣循环利用”可从生产源头减少转炉新渣产量。
结束语
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在转炉渣规模化利用初期，采用的是未加处理的粗放式直接利用，在含铁组分回收后，尾渣大都用于建筑回填、铺路、填海造地等。后来发现，一些用于建筑领域的利用技术实施后问题很多，甚至事故频发，以致转炉渣大宗量规模化利用技术长时间难以突破。一直到20世纪80年代，对转炉渣的利用技术，无论国
内、国外，均无重大进展，规模化利用的模式并未建立。到20世纪80年代以后，关于转炉渣碱度高、自由氧化钙高、亚稳相多（因快冷过程相的非平衡演化导致），以及其时效分相导致氧化钙游离及结构的重组与破坏等等，这些带有本质性的系列问题才基本清晰。
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