钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣，其数量一般为粗钢产量的12%～20%。2006年，我国的钢产量达到了4.5×108t，钢渣产生量约0.7×108t。据不完全统计，我国钢渣利用率仅约20%，大量钢渣的弃置堆积不仅占用了大量的土地，也是造成环境污染的源头。因此，将钢渣作为二次资源进行开发利用是钢铁企业发展循环经济、实现可持续发展的必然趋势。
4.3.2.1 钢渣的产生与特点
钢渣就是炼钢过程排出的熔渣，主要是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。按炼钢工艺不同钢渣可分为转炉渣和电炉渣；按冶炼过程不同一般可分为初期渣、精炼渣、出钢渣和浇铸渣；按形成形态不同可分为水淬粒状钢渣、块状钢渣和粉状钢渣。
钢渣的性质随化学成分的变化而变化，由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外观形态、颜色差异很大。碱度较低的钢渣呈灰色，碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰白色。钢渣块松散不黏结，质地坚硬密实，孔隙较少。我国主要钢厂转炉钢渣的化学成分见表4-3。
表4-3 我国主要钢厂转炉钢渣的化学成分（质量分数）（%）
钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、代表镁铁锰等的氧化物所形成的固溶体、游离石灰等。钢渣的矿物组成决定了钢渣具有一定的胶凝性，主要源于其中一些活性胶凝矿物的水化，如CaO的质量分数较高时，常生成硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸盐。钢渣中游离的CaO、MgO的质量分数较高，因而稳定性差。此外，钢渣中铁和锰的质量分数也比较高，由于铁、锰离子具有极化能力，对氧有很大的亲和力，因此氧离子能脱离正硅酸钙（锰）四面体，破坏正硅酸盐结构，使四面体互相连接起来，生成巨大而复杂的硅氧团，从而降低其易磨性。
4.3.2.2 钢渣的处理方法与综合利用
A 回收废钢
钢渣中一般含有10%左右（质量分数）的金属铁，通过破碎、磁选、筛分工艺可以回收其中的金属铁。一般钢渣破碎的粒度越细，回收的金属铁越多。
B 作烧结熔剂
烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅可回收钢渣中的残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且可以提高烧结矿的产量。烧结矿中适量配入钢渣后，能使结块率提高，粉化率降低，成品率增加。再加上水淬钢渣疏松、粒度均匀、料层透气性好，也有利于烧结造球及提高烧结速度。此外，由于钢渣中Fe和FeO的氧化放热，节省了烧结矿中钙、镁碳酸盐分解所需要的热量，烧结矿燃料消耗降低。高炉使用配入钢渣的烧结矿，由于强度高，粒度组成有所改善，尽管铁品位略有降低，炼铁渣量略有增加，但高炉操作顺行，焦比有所降低。我国多个厂家利用钢渣作烧结熔剂，经过长期的实践，其主要的优点有：
（1）烧结矿强度提高。钢渣中因含有一定数量的MgO，在烧结矿中容易熔化，因而改善了烧结矿的黏结性能和液晶状态，有利于烧结矿强度的提高，粉化率降低到2%以内。
（2）烧结矿还原性能显著提高。配加钢渣的烧结矿，随配料碱度的提高，其还原性较未配钢渣的烧结矿显著提高。当碱度为1.4时，配加钢渣其还原率高达75%，不配加时仅有65%。
（3）配入6%的钢渣后，烧结矿中FeO的质量分数可升高2%。钢渣中因含有大量的金属铁和低价氧化铁，在烧结过程中，不仅可使其FeO的质量分数升高，而且还因其发生氧化放热反应，使烧结矿的配碳量降低约0.5%～1%。
C 作高炉熔剂
钢渣作高炉熔剂的主要优点有：
（1）回收利用了渣中大量的金属铁，减少了烧结矿和石灰石用量。(www.xing528.com)
（2）可使高炉的脱硫能力提高3%～4%。
（3）钢渣中因含有较多的Mn和MnO，能使高炉的流动性和稳定性变好，提高料柱的透气性。
（4）经济效益好。
D 作炼钢添加料
转炉炼钢使用含磷较低的高碱度返回钢渣并配合使用白云石，可以使炼钢成渣早，减少初期渣对炉衬的侵蚀，有利于提高炉龄，降低耐火材料消耗，同时可替代部分萤石。在生产中使用少量钢渣返回转炉冶炼，可以取得很好的技术经济效果。国内某厂采用转炉脱磷脱碳的双联法工艺，即在转炉内进行铁水脱磷处理，出半钢后再进行脱碳处理，可以稳定地生产磷的质量分数低于0.008%的超低磷钢。在双联法工艺中，由于脱磷负荷主要由脱磷炉分担，因此脱碳炉的钢渣磷比较低，因而可以返回转炉利用。通过适当的工艺，合理地将钢渣返回转炉利用，可以有效地促进转炉冶炼过程的前期化渣，降低附加原料的消耗，达到增加效益的目的，而且钢渣的返回利用不会对钢水质量产生负面影响。
E 生产钢渣微粉
钢渣微粉是钢渣经过加工、筛选、干燥后磨细并掺加适量的添加剂加工混合而成的产品。目前配制高标号混凝土主要采用降低水胶比、添加高效减水剂和超细粉体的方法，与普通混凝土相比水泥用量偏多，对混凝土的耐久性有不利影响。中高碱度的钢渣因含有硅酸三钙、硅酸二钙等胶凝性矿物，不仅可直接磨粉生产钢渣水泥，而且也可作为活性混合材在水泥生产中作为添加剂应用。研究表明，在混凝土拌和过程中掺加适量的钢渣微粉取代部分水泥，可以提高其结构的致密度和力学强度。我国一些公司已在道路、场坪、制品等多方面广泛应用。经过多年实践验证，钢渣微粉性能稳定可靠，而且掺钢渣微粉可使混凝土抗冻性能大幅提高。
F 作道路工程或回填材料
钢渣碎石的硬度和颗粒形状都很适合道路材料的要求，其性能好、强度高、自然级配好，是良好的筑路回填材料。钢渣在铁路和公路路基、工程回填、修筑堤坝、填海造地等工程中使用，国内外已有相当广泛的实践，欧美各国钢渣约有60%用于道路工程。
钢渣作为回填材料近年来得到越来越广泛的应用，经过加工处理后的钢渣按照试验配比与少量水泥及其他辅料配制而成，其密度、含水率、放射性等各项技术指标均符合国家规范要求。
G 作农用肥料
钢渣中的钙、硅、磷等在冶炼过程中经过高温煅烧，其溶解度大大改善，容易被植物吸收，可用作既速效又有后劲的复合矿质肥料。目前，我国用钢渣生产的磷肥品种有钢渣磷肥和钙镁磷肥。衡量用作磷肥的钢渣质量取决于有效P2O5含量，因此，在钢冶炼过程，提高有效P2O5的含量是提高钢渣磷肥质量的关键。钢渣磷肥不仅在酸性土壤施用效果好，在缺磷的碱性土壤上施用也可获得增产；不仅在水田施用效果好，在早田肥效也较好；另外，钢渣粉可直接作为肥料施用。
H 作废水处理吸附剂
国外20世纪90年代中期分别研究了钢渣作为吸附剂对废水中镍、铅、铜等的吸附行为，曾报道过钢渣作为吸附剂去除废水中硝酸盐和磷酸盐以及钢渣处理废水中铜离子、镍离子、铬离子、铅离子等。国内也曾有钢渣对铜、铅、铬、锌、砷等重金属离子和有机物吸附特征以及钢渣改性吸附性能的报道。研究表明，钢渣用作工业水处理吸附剂的核心问题是解决钢渣的造粒问题。钢渣直接冷却后，大小块度极不均匀，最大块度可达1m以上，而且钢渣中因含有少量的铁导致钢渣脆性下降，韧性加强，因此，利用常规破碎技术产品粒度不均匀，有不少会过磨，粒度难以控制，很难生产出疏松多孔的产品，而且粉磨会破坏原有的孔隙，从而导致吸附效果下降。钢渣在炼钢过程中处于熔融状态（液态），具有液体的一些特点，有流动性，液体分子间引力较小，切割容易，可无限分割，遇水急剧冷却凝固，如果处理方法得当，在熔融状态下的粒化加工处理比固态下加工容易得多。另外，钢渣在液态下更容易控制加工粒度，使生产出的产品颗粒大小适宜，粒度均匀。再次，如果往液态熔液中添加改性剂和孔隙强化材料，因液态钢渣具有流动性，较易混合均匀。因此，钢渣吸附剂的开发关键在于如何在液态下对其直接进行造粒。
I 制备微晶玻璃等陶瓷产品
微晶玻璃由于具有机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、电绝缘性优良、介电常数稳定、膨胀系数可调、热稳定和耐高温等特点，除广泛应用于光学、电子、宇航、生物等高新技术领域作为结构材料和功能材料外，还可大量应用于工业和民用建筑作为装饰材料或防护材料。由于生成微晶玻璃的化学组成有很宽的选择范围，而钢渣的基本化学组成就是硅酸盐成分，其成分一般都在微晶玻璃形成范围内，能满足制备微晶玻璃化学组分的要求。利用钢渣制备性能优良的微晶玻璃对于提高钢渣的利用率和附加值，减轻环境污染具有重要的意义。据报道，利用钢渣制造富CaO的微晶玻璃，具有比普通玻璃高2倍的耐磨性及较好的耐化学腐蚀性。也可用钢渣制造出透明玻璃和彩色玻璃陶瓷，用作墙面装饰块及地面瓷砖等。
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