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礦渣（高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)品）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-19

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礦渣

高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)品

礦渣是在高爐煉鐵過程中的副產(chǎn)品。在煉鐵過程中，氧化鐵在高溫下還原成金屬鐵，鐵礦石中的二氧化硅、氧化鋁等雜質(zhì)與石灰等反應(yīng)生成以硅酸鹽和硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經(jīng)過淬冷成質(zhì)地疏松、多孔的粒狀物，即為高爐礦渣，簡稱礦渣。

基本信息

中文名	礦渣
外文名	slag
基本效應(yīng)	火山灰效應(yīng)、微集料效應(yīng)等
類別	堿性礦渣、中性礦渣、酸性礦渣等

分類

礦渣可采用不同的方法來分類，其中根據(jù)堿性氧化物（CaO+MgO）與酸性氧化物的比值M，可以將礦渣分為堿性礦渣（M>1）、中性礦渣（M=1）和酸性礦渣（M<1）；根據(jù)冶煉生鐵的種類可分為鑄鐵礦渣（冶煉鑄鐵時排出的渣）、煉鋼生鐵礦渣（冶煉供煉鋼用生鐵時排出的渣）和特種生鐵礦渣（用含有其它金屬的鐵礦石熔煉生鐵時排出的渣，如錳礦渣、鎂礦渣）；再根據(jù)冷卻方法、物理性能及外形，可以分為緩冷渣（塊狀、粉狀）和急冷渣（粒狀、纖維狀、多孔狀和浮石狀）。

組成

化學(xué)成分

礦渣的化學(xué)成分有CaO、SiO2、Al2O3、MgO、MnO、Fe2O3等氧化物和少量硫化物如CaS、MnS等，一般來說，CaO、SiO2和Al2O3的含量占90%以上。礦渣的化學(xué)成分與水泥的化學(xué)成分基本相同，只不過CaO含量較低，而SiO2含量偏高，另外，在CaO含量較高的堿性礦渣中還含有硅酸二鈣等成分，所以礦渣本身具有微弱水硬性。

物質(zhì)組成

高爐渣的礦物組成與生產(chǎn)原料和冷卻方式有關(guān)。在慢冷結(jié)晶態(tài)的礦渣中，堿性高爐渣中的主要礦物為鈣鋁黃長石和鈣鎂黃長石，其次為硅酸二鈣、假硅灰石、鈣長石、鈣鎂橄欖石、鎂薔薇石及鎂方柱石等。酸性高爐渣中的礦物成分主要為黃長石、假硅灰石、輝石和斜長石等。釩鈦高爐渣中的主要礦物是鈣鈦石、安諾石、鈦輝石、巴依石和尖晶石等。錳鐵渣中主要礦物是橄欖石。高鋁渣中主要礦物是鋁酸一鈣、三鋁酸五鈣和二鋁酸一鈣。鏡鐵渣中主要礦物是薔薇輝石。在結(jié)晶態(tài)的礦渣中，除高鋁渣外，僅硅酸二鈣具有膠凝性，其他礦物均不具有或只具有微弱的膠凝性，所以基本不具有水硬性。而急冷渣主要由玻璃體組成，其含量與礦渣熔體的化學(xué)成分和冷卻速度有很大關(guān)系，一般酸性礦渣的玻璃體含量高于堿性礦渣，冷卻速度快玻璃體含量就高。我國鋼鐵廠排放的快冷渣玻璃體含量一般在80%以上，具有較好的水硬性。

基本效應(yīng)

火山灰效應(yīng)

礦渣微粉摻入混凝土中，在混凝土內(nèi)部的堿性環(huán)境中，礦粉能與水泥的水化產(chǎn)物Ca(0H)2發(fā)生“二次水化反應(yīng)”，而且能促進水泥進一步水化生成更多的C-S-H凝膠，使集料界面區(qū)的Ca(0H)2晶粒變小，改善了混凝土微觀結(jié)構(gòu)，降低了水泥漿體的孔隙率，提高了集料界面粘結(jié)力，使混凝土的物理力學(xué)性能大大提高。

微集料效應(yīng)

一般情況下，混凝土可視為連續(xù)級配的顆粒堆積體系，粗集料之間的空隙由細集料填充，細集料之間的空隙由水泥顆粒填充，而水泥顆粒之間的空隙則需要有更細的顆粒來填充。根據(jù)Aim和Goff模型理論，當把摻有超細礦物外加劑的水泥基材料看作多元系統(tǒng)，則該系統(tǒng)中存在一個最緊密堆積，其值取決于超細礦物外加劑的粒徑與水泥粒徑之比，該值越小，最緊密堆積值越大，礦渣微粉比水泥顆粒細，在取代了部分水泥后，這些小顆粒填充在水泥顆粒間的空隙中，使膠凝材料具有更好的級配，形成了密實充填結(jié)構(gòu)和細觀層次的自緊密堆積體系；同時還能降低標準稠度下的用水量，在保持相同用水量的條件下又可以提高拌合物的流動性；另外，填充作用還能增加拌合物的粘聚性，防止泌水離析。

微晶核效應(yīng)

礦渣微粉的膠凝性與硅酸鹽水泥相比來說比較弱，但是它為水泥水化體系起到微晶核效應(yīng)的作用，加速水泥水化反應(yīng)的進程并為水化產(chǎn)物提供了充裕的空間，使得水泥水化產(chǎn)物分布更均勻，提高了硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)的密實性，從而使混凝土具有較好的力學(xué)性能。

用途及危害

工業(yè)生產(chǎn)中，礦渣發(fā)揮著著重要的作用，尤其是一些重大型工廠。利用礦渣制成提煉加工為礦渣水泥、礦渣微粉、礦渣粉、礦渣硅酸鹽水泥、礦渣棉、高爐礦渣、粒化高爐礦渣粉、銅礦渣、礦渣立磨。節(jié)約了能耗。但是礦渣對于空氣有一定的污染，多年于礦井工作的人員容易由礦渣引起呼吸道疾病。

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