日本鹿岛钢铁厂炉渣利用技术的发展

1研究背景

鹿岛工厂位于茨城县东南部，是鹿岛临海产业带面向鹿岛海滩的联合钢铁厂。粗钢产量约700万吨，副产品钢渣约280万吨。我们正在积极研究如何把这些钢渣变成矿渣产品，增加附加值，以利于销售。

茨城县仅次于北海道和爱知县，也是拥有道路面积的公路县，距离千叶和东京大都市约100km。充分利用这一地理优势，开发销售以道路路基材料为主的陆地土木工程用钢渣产品。考虑到钢渣产品对环境的影响，开发可以安全使用的可重复使用的产品非常重要，也是稳定销售的基础。虽然钢渣可以作为有效资源再利用，但降低钢渣的单位产量更有利于环境保护。

2钢渣环保利用技术的发展

氟化物溶解抑制技术

道路钢渣是根据1979年制定的JIS A5012标准研制的。之后，进行了各种性能改进，并将改进的结果反馈给JIS。2013年修改JIS时，作为更可靠的产品，增加了环境安全和质量条款。在此之前，鹿岛工厂已经根据环境安全质量标准进行了技术开发，其中一项就是氟溶出抑制技术。

在钢水精炼中，为了促进杂质的去除，经常使用萤石(CaF2)作为熔剂。但是使用萤石容易溶解钢渣中的氟(F ),可能会影响环境。因此，采取了以下措施：1)即使使用萤石，也要抑制氟的溶解，产生保证环境的矿渣产品；2)促进不使用萤石的精炼方法的发展。

氟化物溶解抑制技术。含氟钢渣与高炉水淬渣、含钙生石灰等物质混合。制得具有高固氟能力的水合物，固氟抑制了氟的溶解。从矿渣中溶解的钙离子与二氧化硅反应形成特定的水合物。除了固定氟，该技术还利用生石灰中溶解的过量钙离子作为氟化钙(CaF2)来固定氟。此外，为了建立不使用萤石的提炼方法，不销售使用该技术的路基材料。

土壤中重金属溶解的抑制技术(土壤改良)

土壤通常含有重金属，如锰、锌、砷、镉和镍。如果土壤是中性的，这些重金属不淋溶出来是无害的，但是如果土壤中的pH值是酸性的，这些重金属淋溶出来可能会污染环境，阻碍农作物的生长。比如奄美大岛的土壤是酸性的(pH=)，存在重金属浸出的风险。

如果在这种土壤中掺入30mm以下的全钢渣，可以长期稳定地中和土壤。表1是实验的一个例子。通过使用矿渣来中和土壤的pH值，减少锰和锌的溶解。根据土地的用途和组成，通过调整矿渣的掺入量可以达到目标pH值；并且由于钙是逐渐溶解的，所以pH值可以持续保持。在钢渣的应用中，碱性成为一个问题，其用途有限，但利用好它可以改善环境。此外，炉渣含有对植物有益的成分，如铁、镁和钙，有望用作农业肥料。

3促进钢渣在工厂的循环利用。

鹿岛工厂已采取措施减少钢渣量。减少的方法包括：减少辅助原料的使用；重新利用产生的炉渣。以下是高炉炼铁和炼钢过程中钢渣再利用的案例。

在炼钢过程中，为了应对原料品级的恶化和高钢级的需求，采用两种精炼方法，即脱硫、脱磷、脱碳两种工艺去除杂质或脱硫、脱磷、脱碳三种工艺。脱硫过程中产生的钢渣大多含有铁和石灰。这些成分是炼铁中的有效成分，但不能用于高炉炼铁

在三步精炼法中，脱磷后脱碳产生的钢渣磷含量低，富含铁和石灰。因此，破碎后的颗粒具有合适的粒度，可以在烧结过程和炼钢过程中重复使用。脱碳产生的炉渣基本上100%可以在工厂重复使用。采取这些措施后，每个财年约有23万吨钢渣被重新用于炼铁过程，减少了自然资源的使用。

君津钢铁厂钢渣利用技术的发展

1研究背景

骏津厂是一家联合钢铁厂，位于芳宗半岛中部，面向东京湾，每年生产和销售约400万吨钢渣。高炉矿渣主要用于水泥原料、混凝土骨料和道路材料；钢渣多用作筑路材料、地基改良和人造石。我们正在开发适合军金厂生产模式和用户需求的钢渣利用技术。

2高炉矿渣细骨料

混凝土细骨料所需的功能

混凝土细骨料最重要的作用是保证预拌混凝土的流动性。因此，对所需骨料的粒径分布和单位体积质量有一定的要求。然而，近年来，在海砂和山砂的天然砂中，能够获得合适粒度分布的单一材料很少，需要将不同粒度的材料混合起来进行调整。军厂附近主要是细砂，所以需要粗骨料。

高炉渣细骨料生产技术

高炉炉渣有两种：一种是高炉出铁后在炉前水淬的炉渣，一种是运到外地水淬的炉渣。

炉前和炉外的水淬渣与水淬后的针状颗粒混合。当用作混凝土细骨料时，针状颗粒会降低单位体积质量，阻碍预拌混凝土的流动性。因此进行了研磨加工的轻粉碎处理，将针状颗粒粉碎后再出厂。此外，对于颗粒尺寸调整，存在根据需要对颗粒部分进行分类的情况。

磨后炉外水淬渣颗粒略粗且重；而炉前水淬渣颗粒略细且轻。炉前水淬渣产量大，需要建立炉外水淬渣和炉前水淬渣混合利用的细骨料制造方法。这里，改变炉前水淬渣和炉外水淬渣的混合比，并研究混合物的粒度分布和单位体积质量。研究结果表明，可以找到稳定满足所需规格的混合条件。未磨细的水淬渣用作水泥原料，磨细的水淬渣用作细骨料，磨细的水淬渣和炉外水淬渣的混合物用作粗粒细骨料。根据需要，建立最佳的制造系统。

此外，骏金厂的高炉矿渣骨料获得了JIS认证，是用户可以放心使用的优质产品，从生产到交付都有严格的质量管理和持续改进活动。

3软土改良技术的应用

土地利用

在住宅用地开发和道路建设项目中，往往需要对软弱地基进行改良，以提高地基的强度。如果钢渣中适当含有石灰，掺入土壤的水化固化效果是可以预期的。因此，根据地基的粒径和水分特性，通过研究钢渣的粒径和配合比，可以起到很好的软土改良材料的作用。

海域使用

为了保证航道等正常出现的疏浚土能够用作海湾采沙留下的深坑的回填，利用钢渣的固化作用，将疏浚土与调整过粒径和成分的钢渣混合，这种强度提高的改良土(氧化钙改良土)可用于藻田日照不足的海域浅滩化