多维度调控策略：钢渣体积稳定性处理方法综述

摘要

钢渣是冶金企业产生的主要固体废弃物，因其产量大，有效利用率低，对生态环境造成了严重危害，钢渣体积稳定性差是阻碍其规模化应用的主要原因，如何有效提升钢渣体积稳定性是关键.本文着眼于钢渣体积膨胀特性，多维度分析了钢渣体积稳定性调控的研究进展.分析结果表明：对于熔融态钢渣，调质法和工艺法均能显著降低钢渣中的活性物质含量，实现对钢渣体积稳定性的调控.对于冷却后的固态钢渣，以其主要利用形式钢渣骨料（SSA）和钢渣微粉（SSP）分别展开论述.SSA体积稳定性调控方法主要为陈化处理、碳化处理、表面改性处理，其中陈化处理为目前SSA体积稳定性处理的主要手段，自然陈化处理周期长且均匀性差，通过施加温度、压力、湿度等外部条件后，可大幅度缩短处理周期，但存在废水处理量大、能耗高、SSA质量下降等缺点；对SSA可采用直接碳化处理及间接碳化法的pH值波动法，其中直接碳化处理通过施加温度、压力、CO₂浓度、催化剂等提高SSA碳化效率，从而降低SSA的膨胀风险；表面改性主要分为无机改性和有机改性，改性处理后显著降低SSA体积膨胀风险，但酸处理产生难以处理的废液，有机材料处理存在成膜效果差，弹性高，易脆性损伤等缺点. SSP体积稳定性调控方法主要为研磨处理、碳化处理、表面改性处理及联合处理，机械研磨处理通过降低SSP的粒径提高其水化活性，进而降低SSP的体积膨胀风险；SSP碳化处理方法多样，除直接碳化外，间接碳化通过调节pH值或者使用微生物，诱导SSP中的碱金属离子沉淀，获得了更高的碳化效率，且不依赖传统的碳化设备，虽然步骤繁琐，但不需要严格的外部条件，尤其是微生物碳化法，其碳化效率高达90%～95%;SSP表面改性主要分为无机改性和有机改性，其中有机改性主要为酸处理，处理后SSP的比表面积增加，水化活性提高，体积稳定性增强；联合多种方法对SSP进行预处理效果更好，其中，碳化处理联合其他方法，无论与酸处理，碱活化，还是通过碳化制备人工钢渣骨料，相较于单一处理，进一步提高了SSP体积稳定性.以人工钢渣骨料制备的混凝土表现出优异的性能，缓解了天然骨料匮乏的局面，研究及应用前景广阔.

关键词

钢渣 / 体积稳定性 / 综述 / f-CaO / f-MgO / 联合处理

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52468040）; 2023年度自治区直属高校基本科研业务费资助项目（2023RCTD025）; 中央支持地方高校改革发展项目——土木工程提质培育学科建设资助项目（0404052401）