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1、宝钢技术研究第四期，卷3,2009年12月第14页更有效益地使用不锈钢电弧炉炼钢渣作为水泥原料及其重金属掺入量的风险分析王如意，陈荣华，石磊环境和资源划分、研究所、宝山钢铁有限公司、中国上海201900文摘：本研究讨论和分析采用不锈钢电弧炉熔渣作为水泥原料的可行性，并分析其重金属的掺入的风险和指标。结果表明不锈钢电弧炉炼钢渣中的钙，主要由硅酸二钙和硅酸三钙组成。一些小粒径铬矿石很容易地和活性不锈钢电弧炉炼钢渣胶凝在一起。不锈钢电弧炉炼钢渣作为水泥外加剂时，可以掺入的最大比例为32%，并能满足PC32.5强度要求的标准。当混合比例是是降低到25%，可以满足PC42.5水泥强度标准的要求。其他主要
2、质量指标对符合水泥凝结时间和稳定性，同时满足要求。结果表明大多数的重金属生存在不锈钢电弧炉炼钢渣一个稳定的形态中。从不锈钢电弧炉炼钢渣排出重金属的浓度及复合水泥制品远低于标准限制排放的危险废物。主要重金属能减少有害三价铬离子存在。因此，重金属浸出不锈钢电弧炉炼钢渣的风险低，不锈钢电弧炉炼钢渣内部暴露指数（IR）和外部暴露指数（Ir）都低于1.0，满足国家建筑材料标准的要求。因此，不锈钢电弧炉炼钢渣掺合料可以安全地用于生产复合水泥。关键词：不锈钢电弧炉炼钢渣掺合料，复合水泥，外加剂，重金属浸出的风险1、 介绍在中国一年一度的不锈钢炼钢渣产量已超过3万吨。如何有效处理不锈钢渣已成为一种新兴的问题，
3、不锈钢渣的化学成分与硅酸盐水泥高炉熔渣相似。这是一般意义上作为水泥的原料和其他重金属，其对环境的影响应当明确作为能源污染的来研究，不锈钢电弧炉渣研究的主要研究焦点是不锈钢渣最大的输出量和高铬含量。通过测试，包括化学组成和矿物成分，放射性、胶凝性。重金属浸出毒理学系统组件性能的复合水泥的可行性，对使用不锈钢电炉渣掺合料的复合水泥和重金属的风险进行了分析，探讨了不锈钢渣作为一种安全资源的理由。2、 材料和方法宝钢不锈钢事业部使不锈钢电弧炉废渣得到了应用。不锈钢电弧炉废钢渣是从电弧炉铸造不锈钢尾矿中回收后经水浸泡、冷却、澎湃、磨削，重磁分离得到。为了分析不锈钢电弧炉废钢渣化学和矿物成分，确定了使用x
4、射线荧光光谱仪（以下简称x射线D/max2550X，由日本一家射线有限公司制造）。电感耦合等离子体光谱分析了样品中含有镉、铬、铜、镍、钡、铅和锌，（最先进的2100DV由美国帕金埃尔公司制造），而原子荧光光谱仪分析样品中含有砷和汞，（XGY1012由中国科学院地球物理、地球化学和地质科学研究所研发的），然后用王水与其反应。在垃圾掺滤液铬的浓度要严格控制。根据矿渣样品的测试方法有固定废物“标准水平振动提取程序”（GB5086.2-1997）和浸出毒性的。采用序列提取工艺分析了矿渣样品中重金属的形态，确定内部外部暴露指标符合“国家标准的界限辐射建筑材料”（GB6566-2001年）根据“工业废物渣
5、用作水泥混合材的胶凝活性的测试方法”来确定电弧炉炼钢渣胶凝活性（GB 12957），根据“水泥砂浆”实验方法确定了抗压和抗弯强度（ISO）(GB/T17671-1999年)。根据“水的用量、凝结时间和稳定的铝硅酸盐水泥标准的一致性”的实验方法来确定稠度用水量、凝结时间和水泥的安定性（GB/T1346-2001）3、 结果和讨论3.1不锈钢电弧炉熔渣的物理与化学性质不锈钢电弧炉炼钢渣的化学成分主要由氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化镁，含有更少的铁、更多的二氧化硅。与传统碳钢，渣相比其含有高浓度的三氧化二铬和一些氧化镍。研究结果表明，不锈钢电弧炉炼钢渣含有硅酸盐，是硅酸三钙、硅酸二钙，铬矿物质材质的
6、化学组成和矿物性质相似这表明不锈钢钢渣可以作为电弧炉炼钢渣水泥的原料。3.2不锈钢电弧炉炼钢渣的热区渣重金属含量及浸出毒性试验测得不锈钢电弧炉炼钢渣重金属含量主要成分是铬和镍，还有少量钡、铜、锌和铅、锘、镉，同时检测到砷和汞。当钢渣在使用或加工过程中，钢渣也会接触雨水或渗滤液。例如金属离子渣和盐水溶性的问题，重金属离子可以渗滤液迁移到周围的水中，从而污染周围的水体和土壤。不锈钢电弧炉炼钢渣的热区重金属浸出毒性只能由评价重金属标准浸出浓度试验的中国标准（GB5086.2-1997）和美国标准（TCLP）来确定，与之相对应的限制相比价值和识别危险废物的重金属浸出浓度。从不锈钢电弧炉炼钢渣都明显下降
7、（铬、镍、钡、铜、铅和锌）或者甚至是无法察觉的（如镉、铬、汞的含量）虽然铬和镍在电弧炉炼钢渣相对来说比较高，其浸出毒性较低。在对电弧炉进行了观察研究发现五种主要形态分布的重金属元素（铬、镍、锌和铜、钡），研究发现，大多数的重金属存在的残余，有机物约束和铁猛氧化物约束分数，表明浸出是相对稳定的，甚至几乎物浸出渣。只有一小部分是水溶或碳酸盐吸附，也解释了为何浸出毒性低的重金属。3.3采用不锈钢电弧炉炼钢渣作为水泥外加剂的可行性采用不锈钢电弧炉炼钢渣作为水泥原料时它具备一定的胶凝活性，抗压强度的前提下，硅酸盐水泥（PI52.5）和参入30%的电弧炉炼钢渣复合水泥各强度现实于表格6中。抗压强度之比为两
8、种类型的水泥28天是62.3%。满足国家标准的要求。“作为水泥掺合料火山灰材料”（GB/T2847-1996）,电弧炉炼钢渣具有一定的胶凝活性，可作为水泥的外加剂。3.4掺入不锈钢电弧炉熔渣复合材料的水泥的浸出毒性与之相对应的限制识别危险废物的重金属的浓度，可以从这两种类型的复合水泥PC42.5和PC32.5，当掺入不锈钢电弧炉炼钢渣的百分比为32%和25%个别的重金属显著偏低，只有铬、钡、铅能探测到。除了铬，所有的渗滤液重金属离子浓度下降。相比之下，原材料的浸出效果的铬渣电炉钢浓度增加可能影响复合水泥的标号和PH值。相对于其他重金属虽然铬浓度较高，铬在渗滤液 被探测到，所以它会带来一点有毒的
9、风险。4、 结论（1） 不锈钢电弧炉炼钢渣中的钙，主要由硅酸三钙、硅酸二钙和一些有胶凝活性的一个小径粒铬矿物。既有其内部暴露指数（IR）和外部曝光量指标（Ir）均可满足国家限制建筑材料中放射性核素的规范要求。因此，不锈钢电弧炉炼钢渣可作为复合水泥掺合料。掺入不锈钢电弧炉炼钢渣复合水泥最大比例为32%，可满足PC32.5水泥强度最低的质量要求。（2） 在不锈钢电弧炉炼钢渣及其复合水泥的所有重金属的浸出浓度，是远远小于相应的限制和危险废物鉴定标准。不锈钢带南湖路炼钢渣可以安全的用于生产复合水泥掺合料。5、 参考文献（1） 国家环境保护局.监测水及废水分析的方法（第四版）M.北京：中国环境科学出版社
10、，2002:346-349（2） 国家环保局.GB5086.2-1997浸出毒性的固体废物水平试验方法及振动提取工艺研究s.北京：国家环境保护机构.1997（3） 美国环境保护机构.西南864-1134毒性浸出方法s周：美国华盛顿特区：美国环境保护机构.1992.（4） 研究了粉煤灰化学及矿物学特性及利用一种连续的提取工艺研究J.2006.134(1/3):197-201（5） 泰茜，埃贝尔和比松.化学提取工艺为形态的颗粒物微量金属J.分析化学，1979年，51（7）：844-850（6） 国家质量总局监督监测和隔离.GB6566-2001限制建筑材料的辐射s.北京：中国标准出版社，2001:812-816（7） 国家质检总局监督监测和隔离.GB12957工业废物用作除渣水泥s.北京：中国标准出版社，2005:1-2.（8） 国家建筑材料局.GB/T17691-1999水泥砂浆强度试验方法（ISO）S.北京：中国标准出版社.1999:69-84.（9） 国家质检总局质量监督监测和隔离.GB/T1346-2001波特兰水泥用水需求的测试方法及正常连续的凝结时间、安定性S.北京：中国标准出版社，2001:1-6.（10） 国家环保总局.GB5086.3-1996鉴定标准，对危险废物毒性鉴定提取工艺s.北京：中国环境科学出版社，1996：1-3.
