钢渣矿渣水泥的发展基于碱矿渣水泥与钢渣石膏水泥两个方面。碱矿渣水泥是前苏联的乌克兰基辅建筑工程学院于1957年提出的,它用碱金属化合物与矿渣相混合而成。这种方法是模仿天然沸石的形成过程,即类似于地球表层中矿物的形成,如沸石、云母、水合云母等。地球表层主要由基于钙—钠—钾—铝硅酸盐形成的岩石矿物组成,它们非常稳定,具有强抗腐能力。前苏联于1960年开始了碱矿渣水泥及其混凝土的中间试验,并在1964年开始工业化生产,1977～1979年间实现了碱矿渣水泥生产及性能检验的标准化。研究表明:可溶性的碱金属化合物(苛性钠、非硅酸盐、硅酸盐和铝酸盐)以及不含钙的铝硅酸盐系统(特定的矿渣和火山灰、烧岩石、烧粘土)和钙胶凝系统(石灰、硅酸盐和铝硅酸盐水泥,高炉矿渣及高钙火山灰、钢渣)都可以形成水泥胶凝体系,它在水里、自然条件及蒸养、蒸压下都可以凝结与硬化。这样就扩大了碱矿渣水泥的原料范围,粉煤灰、炉渣、磷渣、钢渣等许多工业废渣都可以加以利用,即凡天然或人工的铝硅酸盐原料,在强碱作用下能水解成稳定水化物的,原则上都可以作为碱激发的原料。当碱、矿渣两组份配合时称为碱矿渣水泥,当碱与更多的原料配合时则称为碱激发多组份水泥。而上述的胶凝系统中因为都含有碱金属组份,因而可以统称为碱胶凝材料。钢渣石膏水泥则最早出现在我国,这种20世纪60年代出现的两组份水泥虽然有一定机械强度,但水化速度慢,早期强度低,凝结时间长,且钢渣中的游离氧化钙易导致水泥的安定性不良。70年代初期,在上述水泥中加入了矿渣,解决了安定性问题,并提高了后期强度,但早期强度低、凝结缓慢的问题仍未解决。70年代后期,又在钢渣、矿渣、石膏体系中加入了少量硅酸盐水泥熟料,提高了水泥的早期强度,统筹了其凝结时间,使得该水泥有了较大的发展。从80年代后期,研究人员结合碱胶凝材料的理论,在石膏、熟料两种激发剂的基础上,又引入了碱金属化物,即用硫酸钙、氢氧化钙、氢氧化钠(钾)进行联合激发,取得了良好的结果,并降低了熟料用量。进入90年代,由于激发剂技术的发展,即使不用熟料,也能使钢渣矿渣水泥获得良好的性能,使这类水泥发展到了一个新阶段。也即碱胶凝材料的物理化学基础理论,赋予了钢渣矿渣水泥新的生命力。

(1)zk泥中三氧化硫的含量不超过4%。

(2)细度：水泥的比表面积不小于350m2/kg。也可以用筛析法进行细度测定，其指标为80阻rn方孔筛筛余量不超过8%。仲裁时，以比表面积法为准。

(3)凝结时间：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于12h。

(4)安定性：用GB 1346--2001的方法检验，必须合格。

以平炉、转炉钢渣(简称钢渣)和粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料、石膏(或其他外加剂)，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为钢渣矿渣水泥。

水泥中钢渣的最少掺入量(以质量计)不少于30%，钢渣和高炉矿渣的总掺入量不少于60%。钢渣必须符合YB/T 148～1998的规定，粒化高炉矿渣必须符合GB,rI"203～1994的规定，石膏必须符合GB/T 5483--1996的规定。采用烧石膏时，其无水硫酸钙含量应不少于80%。

硅酸盐水泥熟料中的氧化镁含量不超过5%，游离氧化钙含量不超过3%，熟料强度等级不低于52．5。

钢渣用于冶金原料

1）回收废钢铁，钢渣中含有较大数量的铁，平均质量分数约为25%，其中金属铁约 占10%。磁选后，可 回 收 各粒级的废钢，其中大部分含铁品位高的钢渣作为炼钢、炼铁原料。

2）钢渣用作烧结材料，由于转炉钢渣中含40%～50%的CaO，用其代替部分石灰石作烧结配料，不仅可回收利用钢渣中残钢、氧 化 铁、氧 化 钙、氧 化 镁、氧 化 锰、稀 有 元 素（V、Nb等）等，而且可使转鼓指数和结块率提高并有利于烧结造球及提高烧结速 度。钢渣中Fe、FeO在氧化反应过程中产生的热量可降低烧结矿燃料消耗。

3）钢渣用作高炉熔剂，转炉钢渣中含有40% ～50%的CaO、6% ～10%的MgO，将其回收作为高炉助溶剂可代替石灰石、白云石，从而节省矿石资源。

另外，由于石灰石（CaCO3）、白云石[CaMg（CO3）2]分解为CaO、MgO的过程需耗能，而钢渣中的Ca、Mg等均以氧化物形式存在，从而节省大量热能 。

4）钢渣用作炼钢返回渣料，钢渣返回转炉冶炼可降低原料消耗，减少总渣量。对于冶炼本身还可促进化渣，缩短冶炼时间。

钢渣用于道路工程

1）钢渣生产水泥及混凝土掺合料，钢渣中含有具有水硬胶凝性的硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）及铁铝酸盐等活性矿物，符合水泥特性。因此可以用作生产无熟料水泥、少熟料水泥的原料以及水泥掺合料 。钢渣水泥具有耐磨、抗折强度高、耐腐蚀、抗冻等优良特性。

2）钢渣代替碎石和细骨料，钢渣碎石具有强度高、表面粗糙、耐磨和耐久性好、容重大、稳定性好、与沥青结合牢固等优点，相对于普通碎石还具有耐低温开裂的特性，因而可广泛用于道路工程回填。钢渣作为铁路道渣，具有不干扰铁路系统电讯工作、导电性好等特点。由于钢渣具有良好的渗水和排水性，其中的胶凝成分可使其板结成大块。钢渣同样适于沼泽、海滩筑路造地。

新型建筑材料工程应用

1）新型混凝土，通过磨细加工，使工业废渣的活性提高并作为一种混凝土用掺合料进入混凝土的第6组分———矿物细掺料 。细磨加工不仅使渣粉颗粒减小，增大其比表面积，使渣粉中的f－CaO进一步水化以提高渣粉稳定性，还伴随着钢渣晶格结构及表面物化性能变化，使粉磨能量转化为渣粉的内能和表面能，提升钢渣胶凝性。利用钢渣微粉与高炉矿粉相互间的激发性，加以适当的激发剂可配制出高性能的混凝土胶凝材料。

同时，根据不同的使用要求，还可配制出道路混凝土（抗拉强度高，耐磨、抗折、抗渗性好）、海工混凝土（良好的渗水、排水性，海洋生物附着率高）等系列产品。

2）碳化钢渣制建筑材料，造成钢渣稳定性不好的主要因素是游离氧化钙和游离氧化镁，它们都可以和CO2进行反应，且钢渣在富CO2环境下，会在短时间内迅速硬化。利用这种性质，可利用钢渣制成钢渣砖，再次用到不同的建筑中，其重要意义在于碳化养护材料的物理化学性能得到了重大改进。与此同时，有效控制了CO2的排放，改善温室效应。

钢渣制微晶玻璃

矿渣微晶玻璃自20世纪60年代研发 出来以后，在许多国家形成了规模化生产。程金树等 以还原性钢渣为主要原料研制出了外形美观的微晶玻璃花岗岩。陈惠君等 以粉煤灰和钢 渣为主要原料，研制出以钙、铁灰石为主晶相的微晶玻璃。

钢渣在环境工程方面的应用

钢渣较高的碱性和较大的比表面积可用于处理废水。研究表明，钢渣具有化学沉淀和吸附作用。在钢 渣 处 理含铬废水研究中，铬的去除率达到99%。钢渣处理含锌废水的研究中，锌的去除率达98%以上，处理后的废水达到GB　897888污水综合排放标准。钢渣处理含汞废水的研究中，汞的去除率达到90．6%。其研究结果 为解决海洋 汞污染提供了一种有效途径。钢渣还可用于处理含磷废水及含其他重金属废水。

钢渣在农业上的应用

钢渣作为碱性渣可以用于酸性土壤中，其中的CaO、MgO可改良土壤土质。含磷高的钢渣也可用于缺磷碱性土壤中并增强农作物的抗病虫害能力。硅是水稻生长需求量最大的元素，SiO2含 量 高 于15%的钢渣可作硅肥。

其他用途

钢渣还可生产免烧砖、铸造砂、水泥膨胀剂、制流态砂硬化剂等。

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、RO（镁、铁、锰的氧化物，即FeO、MgO、MnO形成的固熔体）、游离石灰（f－CaO）等。

钢渣的矿物组成不尽相同，其影响因素在于钢渣本身的化学成分及碱度。

虽然钢渣的应用方向广泛，钢渣资源化应用技术的开发也取得了一定的进展。但总体而言，中国钢渣的利用率仍然较低，这源于钢渣应用的众多制约因素。

根据中国钢渣的利用情况，应对以下几个方面进行更为深化的研究：

1）对钢渣成分和性能进行深入了解，为钢渣的开发利用提供理论依据。

2）加强钢渣处理技术的研究，以解决钢渣内所含的游离氧化钙（f－CaO）和氧化镁（MgO）遇水后易膨胀的问题，还有由于钢渣中的Ca、Si、Al三大元素相对偏低，所形成的硅酸盐总量与水泥熟料相差过大（近45%）的问题。

3）通过推广钢渣作冶炼（烧结、高炉、炼钢）熔剂的应用技术，充分利用其中所含的铁、钙、镁、锰等成分的同时，还可以节省大量能源。加强钢渣作回填和筑路材料的研究。

4）由于钢渣中的硅酸二钙和硅酸三钙矿物结晶完整，晶粒粗大致密，粉磨的细度难以达到要求。所以，制造高性能钢渣微粉的难点在于开发针对钢渣的特殊磨粉工艺和设备。

钢渣是一种“放错了地方的资源”。钢渣的综合利用不但可以消除环境污染，还能够变废为宝创造巨大的经济效益，是可持续发展的有效途径，对国家、对社会都具有十分重要的意义。