【《高炉渣的产生及应用现状文献综述》2500字】

PAGEPAGE261高炉渣的产生及应用现状文献综述随着社会经济和工业化程度的飞速发展，对于自然资源的开采和利用有增无减。社会欣欣向荣的背后也伴随着矿产资源枯竭，环境破坏严重等问题。矿冶固废一直以来都作为冶金工业化所遗留的废弃物，成为环境保护急需解决的问题。不断增加的能源成本和环保要求迫使研究人员将大量工业副产品（如高炉渣和炼钢渣）重新应用于钢铁生产和建筑等行业。迄今为止，在世界各地重新利用这些固废材料已取得了一定的成功，并且，在其中一些尝试中，它们甚至超过了其作为混合或替代材料的预期用途，成为工业同行的重要竞争对象。已探索出很多途径来重新利用这些废料，如水泥生产中的原料替代品以及一些附加值较高的应用ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[3-5]。1.1高炉渣的产生过程高炉渣是在高炉炼铁过程中与铁同时产生的，图1展现了从含铁矿石到高炉渣产生的整个过程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Lei</Author><Year>2018</Year><RecNum>25</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>25</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="z0trzt5d7zafs8eaaeypatrt9fs9wetdddvt"timestamp="1609865869">25</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Lei,Yun</author><author>Sun,Luen</author><author>Ma,Wenhui</author><author>Ma,Xiaodong</author><author>Wu,Jijun</author><author>Li,Shaoyuan</author><author>Morita,Kazuki</author></authors></contributors><titles><title>Anapproachtoemploytitanium-bearingblast-furnaceslagtoprepareTiandAl–Sialloys</title><secondary-title>JournalofAlloysandCompounds</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofAlloysandCompounds</full-title></periodical><pages>983-990</pages><volume>769</volume><section>983</section><dates><year>2018</year></dates><isbn>09258388</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.jallcom.2018.08.077</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[6]。在炼铁过程中通过添加助熔剂（例如石灰石或白云石）、燃料和还原剂（例如焦炭），铁氧化物就会在炉中被还原为铁ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Piatak</Author><Year>2015</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617764313">1</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Piatak,NadineM.</author><author>Parsons,MichaelB.</author><author>Seal,RobertR.</author></authors></contributors><titles><title>Characteristicsandenvironmentalaspectsofslag:Areview</title><secondary-title>AppliedGeochemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>AppliedGeochemistry</full-title></periodical><pages>236-266</pages><volume>57</volume><section>236</section><dates><year>2015</year></dates><isbn>08832927</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.apgeochem.2014.04.009</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[7]。当温度上升到1400~1600℃时，滞留在生铁中的高温高炉渣会上升到表面，进而与铁分离，成为具有一定价值的二次矿产资源。若高温炉渣快速冷却，就会形成玻璃态的钙铝镁硅酸盐ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Wang</Author><Year>2017</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="z0trzt5d7zafs8eaaeypatrt9fs9wetdddvt"timestamp="1612295718">71</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Wang,Yijie</author><author>Xian,Yongjun</author><author>Wen,Shuming</author><author>Deng,Jiushuai</author><author>Wu,Dandan</author></authors></contributors><titles><title>Theelectronicstructuresofmagnesium-bearinganosovite(MgTi3−O50

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1)anditsresponsetoflotation</title><secondary-title>JournalofAlloysandCompounds</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofAlloysandCompounds</full-title></periodical><pages>982-988</pages><volume>708</volume><section>982</section><dates><year>2017</year></dates><isbn>09258388</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.jallcom.2017.03.072</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[8]。常见的高温高炉渣的快速冷却方法有两种。在第一种方法中，高压水（约0.6MPa）射流用于在高温高炉渣离开喷嘴时直接对其进行造粒。在这一实践中，每吨高温高炉渣约使用其自身体积三倍的水，经处理后的高炉渣中含有约30%的水。第二种方法是加拿大在1970年代开发的颗粒化新方法ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Han</Author><Year>2016</Year><RecNum>3</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="z0trzt5d7zafs8eaaeypatrt9fs9wetdddvt"timestamp="1609838537">3</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Han,Bingqiang</author><author>Wang,Peng</author><author>Ke,Changming</author><author>Yan,Wen</author><author>Wei,Yaowu</author><author>Li,Nan</author></authors></contributors><titles><title>Hydrationbehaviorofspinelcontaininghighaluminacementfromhightitaniablastfurnaceslag</title><secondary-title>CementandConcreteResearch</secondary-title></titles><periodical><full-title>CementandConcreteResearch</full-title></periodical><pages>257-264</pages><volume>79</volume><section>257</section><dates><year>2016</year></dates><isbn>00088846</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.cemconres.2015.09.019</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[9]。在这种方法中，高温高炉渣首先用水冷却，然后通过转鼓（300rpm）抛入空气中。耗水量与自身体积相当，高炉渣中残余水含量仅为10%左右ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>CaijunShi</Author><Year>2000</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[10]</style></DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617764794">2</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>CaijunShi,JueshiQian</author></authors></contributors><titles><title>highperformancecementingmaterialsfromindustrialslags-areview</title><secondary-title>ResourcesConservationandRecycling</secondary-title></titles><periodical><full-title>ResourcesConservationandRecycling</full-title></periodical><pages>13</pages><volume>29</volume><section>195</section><dates><year>2000</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[10]。该方法不但节约用水，而且简化了后续的脱水过程。高炉渣在进行脱水、干燥和破碎处理后可以用于多方面的实际生产和应用，如铸石、微晶玻璃、肥料、搪瓷、陶瓷等ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Yang</Author><Year>2014</Year><RecNum>29</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>29</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="z0trzt5d7zafs8eaaeypatrt9fs9wetdddvt"timestamp="1609915673">29</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Yang,Juan</author><author>Lei,Shan</author><author>Yu,Jian</author><author>Xu,Guangwen</author></authors></contributors><titles><title>Low-costV−W−TiSCRcatalystfromtitanium-bearingblastfurnaceslag</title><secondary-title>JournalofEnvironmentalChemicalEngineering</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofEnvironmentalChemicalEngineering</full-title></periodical><pages>1007-1010</pages><volume>2</volume><number>2</number><section>1007</section><dates><year>2014</year></dates><isbn>22133437</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.jece.2014.03.022</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[11]。图1高炉渣的生产过程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>CaijunShi</Author><Year>2000</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[10]</style></DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617764794">2</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>CaijunShi,JueshiQian</author></authors></contributors><titles><title>highperformancecementingmaterialsfromindustrialslags-areview</title><secondary-title>ResourcesConservationandRecycling</secondary-title></titles><periodical><full-title>ResourcesConservationandRecycling</full-title></periodical><pages>13</pages><volume>29</volume><section>195</section><dates><year>2000</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[10]高炉渣主要的物相组成包括透辉石、钙钛矿、镁铝尖晶石和Ti（C，N）等。高炉渣的基本特性满足混凝土原料的标准，水淬渣的强度、颗粒形状、堆积密度与混凝土相似。此外，将高炉渣、粘土、页岩和煤矸石压成一定形状，放入烧结炉中，在900℃下可以得到传统的建筑用砖，从而可以替代一部分珍贵的天然矿产资源。催化是目前能源化工领域的重要方向，含有TiO2的高炉渣可以直接利用太阳能对污染物进行降解，该类利用目前正在试验阶段。1.2高炉渣的应用现状高炉渣作为工业副产品在我国的利用历史较短。我国高炉渣的利用经历了三个阶段。第一阶段是处置阶段，发生在20世纪50年代至70年代ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>单志峰</Author><Year>2000</Year><RecNum>3</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617765399">3</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">单志峰</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">国内外钢渣处理技术与综合利用技术的发展分析</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">工业安全与防尘</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>工业安全与防尘</full-title></periodical><pages>6</pages><volume>2</volume><section>27</section><dates><year>2000</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[12]。在这一阶段，只有小部分的高炉渣可用于水泥生产。剩余的高炉渣被排放到环境中，用来填沟或被倾倒在农田里。每个钢厂都有一座高炉渣山，这些高炉渣山造成的土壤和环境污染相当严重。在第一阶段，高炉渣利用率与钢铁生产率相关。当时我国钢铁生产率低，财政困难，高炉渣利用率几乎为0%。第二阶段是粗放型发展阶段，发生在20世纪80年代至2005年。在这一阶段，中国粗钢产量达到3710万吨并逐年增长，成为世界钢铁产量的领头羊。在第二阶段，高炉渣的利用率与处理工艺相关，高炉渣通过简单的手动或机械磁选进行处理。废料在转炉中回收，尾矿用于回填和修路。然而，由于缺乏成熟的高炉渣处理技术和必要的标准，导致了高炉渣在使用过程中的多次失败。例如，武汉钢铁公司在1992年使用了17万吨高炉渣作为回填物，导致地基坍塌390平方米，该项目在工程竣工六个月后彻底销毁ADDINEN.CITE<EndNote><CiteExcludeAuth="1"ExcludeYear="1"><Author>甘万贵</Author><Year>2007</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[13]</style></DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617765650">4</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">甘万贵</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">钢渣用于填筑高速公路路基的研究</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">武钢技术</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>武钢技术</full-title></periodical><pages>9</pages><volume>45</volume><number>4</number><section>28</section><dates><year>2007</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[13]。宝钢利用高炉渣建造室内体育馆，这个地基也发生了开裂ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>章耿</Author><Year>2006</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[14]</style></DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617765931">5</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">章耿</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">宝钢钢渣综合利用现状</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">宝钢技术</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>宝钢技术</full-title></periodical><pages>5</pages><volume>1</volume><section>20</section><dates><year>2006</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[14]。鞍钢使用高炉渣作为墙体的建筑材料，这些墙体由于其铁含量过高而发生了开裂ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>张立国</Author><Year>2008</Year><RecNum>6</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[15]</style></DisplayText><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617766066">6</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">张立国</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">鞍钢钢渣综合利用现状与分析</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">中国冶金</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>中国冶金</full-title></periodical><pages>46</pages><volume>28</volume><number>9</number><section>44</section><dates><year>2008</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[15]。由于这一时期高炉渣利用效果不佳，其利用率不足10%。第三个阶段是综合利用阶段，从2005年开始，一直持续到现在。中国金属废料利用协会于2005年ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>utilization</Author><Year>2005</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617766738">7</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Chinaassociationofmetalscraputilization</author></authors></contributors><titles><title>Comprehensiveutilizationofironandsteelslag</title></titles><dates><year>2005</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[16]首次公布了高炉渣的生产和利用情况。2005年至2013年，随着粗钢产量的增加，中国高炉渣产量大幅上升。2013年高炉渣量达到1.013亿吨。高炉渣利用率从2004年的10%提高到2013年的29.5%，但仍有7000多万吨高炉渣没有得到有效利用。高炉渣的大量排放引起了环保组织、公众和政府的关注。在这一阶段，高炉渣利用的主要动力来自社会压力的加大和相关法律、政策、法规、标准的贯彻落实。在我国，利用高炉渣分离技术从尾矿中提取精炼产品，大多数钢铁企业已成功地将部分高炉渣回收为烧结矿。此外，由于我国水泥生产和基础设施建设的巨大需求，目前，近10.1%的高炉渣用于土建工程，9.3%的高炉渣用于水泥生产。关于高炉渣在道路建设和农业中的应用，重庆交通大学、清华大学、北京科技大学进行了大量的研究，但这项工作仍处于研发阶段。渣路建设的广泛应用，也可以为我国高炉渣利用问题提供一个合适的方案。此外，在最新的研究中，含高炉渣的陶瓷和微晶玻璃成为了研发阶段的重点再利用途径。Fredericci等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>C.Fredericci</Author><Year>2000</Year><RecNum>24</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[17]</style></DisplayText><record><rec-number>24</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="vrpxterpqeatz6e0fa9xztdgwt0z2aswaze0"timestamp="1617786041">24</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>C.Fredericci,E.D.Zanotto,E.C.Ziemath</author></authors></contributors><titles><title>Crystallizationmechanismandpropertiesofablastfurnaceslagglass</title><secondary-title>JournalofNon-CrystallineSolids</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofNon-CrystallineSolids</full-title></periodical><pages>12</pages><volume>273</volume><section>64</section><dates><year>2000</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[17]在对高炉渣制备微晶玻璃进行了理论研究，通过差热-热重分析、X射线衍射分析、光学显微镜和共聚焦拉曼光谱等分析方法多方面讨论了利用高炉渣制备微晶玻璃的可行性，其内部主要为亚稳态斜硅钙石存在物相转变，使得高炉渣具有玻璃和陶瓷所需要的弯曲性能和强度性能。参考文献QINJ,WANGY,YOUZ,etal.Carbonizationandnitridationofvanadium-bearingtitanomagnetiteduringcarbothermalreductionwithcoal[J].JournalofMaterialsResearchandTechnology,2020,9(3):4272-4282.LIX,QIUR,XUEF,etal.EffectsofunreactiveMgOandimpuritiesinlightburnedMgOonthehydrationprocessandperformanceofbasemagnesiumsulfatecement[J].ConstructionandBuildingMaterials,2020,245:118387.WANGZ,ZHANGJ,LIUZ,etal.Productionofferrotitaniumalloyfromtitaniaslagbasedonaluminothermicreduction[J].JournalofAlloysandCompounds,2019,810:151969.LEIY,WANGC,MAW,etal.Anovelapproachtopreparehigh-puritySiandSi/TiSi2materialssimultaneouslyusingTi-bearingblastfurnaceslag[J].JournalofAlloysandCompounds,2019,798:333-341.CHUG,WANGL,LIU