牟维良
目前，国内外已经对钢渣在公路工程中应用进行了一些研究,但多以填筑路基为主,近年来随着我国优质石料的匮乏,科研工作者开始考虑将钢渣应用于沥青路面,制备钢渣沥青混合料，实现钢渣的资源化利用。本文对钢渣处理环保工艺进行了分析，然后对其资源化利用展开了探讨。
1 工程背景与难点
钢渣作为钢铁工业中的主要固体性废弃物,在生产一吨的粗钢中能够排放出0.1—0.15吨的钢渣。目前随着我国粗钢产品生产的不断加重,钢渣的整体排放量也在随之增加,出现逐年上涨的趋势。对于钢渣环保处理和资源化利用,一是能够在一定程度上降低我国钢渣的囤积量同时还能够大大的降低钢渣堆放对我国耕地的占有率。二是能够利用钢渣取代工程中对天然砂石资源的需求,能够实现对环境的整体保护作用。变废为宝对国家实现可持续发展的战略理念提供良好的发展保障,具有重要的现实应用价值。
2 关键问题分析及解决
2.1 钢渣的环保处理工艺
钢渣是钢铁冶炼过程中的副产物，随着钢铁生产的增加，钢渣的排放增加。随着炼钢技术的提高，钢渣中的铁含量由约20%减少至约10%。钢渣中的铁含量是超贫铁资源。如何对钢渣进行环保处理成为了很多钢铁企业所考量的一个重要问题。选择使用超贫矿钢渣处理技术，能够实现铁资源的有效回收和废弃物资源的综合利用，实现了零排放，实现了钢材固体废弃物的绿色回收再利用。具体工艺包括：利用热风炉工艺自然破碎、解离钢渣、破碎、磁选分离技术、自粉碎技术、钢渣清洗、水分离技术等。
2.2 钢渣的资源化利用问题与对策
国家开始对钢渣道路工程应用制定一定的标准始于上世纪90年代,随着社会的经济和科技的发展,到了目前的21世纪,国家又新推出了很多相关钢渣在道路工程应用的具体实施标准,同时对钢渣在路面基层以及面层等环节上做出了全新的技术要求以及质量监控、验收等严格的把控。钢渣混合料在道路基层材料工程中应用的体系标准已基本建立。
2.2.1钢渣沥青混凝土的应用现状分析与问题
目前,钢渣用于公路工程建设的形式主要有:①填筑路基;②用作二、三级公路路面的沥青混凝土面层材料;③用于铺筑钢渣基层;④用于生产钢渣水泥。国外对钢渣使用较早的发达国家,在2002年,英国已经将98%的钢渣用于制备混凝土铺筑路面。对于阻碍钢渣应用的体积膨胀性问题,相应的评价指标及控制措施也逐渐被提出。f-CaO和f-MgO是引起钢渣膨胀的主要原因。我国相关的钢渣使用规范也对钢渣的膨胀性问题有着简单的处理措施,即将钢渣在自然露天环境中堆放陈化半年以上,使其表面f-CaO充分水化,f-CaO含量基本上低于1%,即可用于制备混凝土。
2.2.2钢渣沥青混合料的施工工艺
由于钢渣具有较多开口和闭口孔隙,在加热过程中如果温度过高会引起钢渣的自粉化,造成混合料级配发生变化。同时,由于钢渣在破碎加工过程中会出现很多"死角",沥青在常压下很难与这些位置处的集料表面进行有效接触,因此,会造成沥青与集料的有效接触面减小,沥青与集料间的粘附性下降,导致沥青混合料的水稳定性、耐久性等性能下降。对于上述两个问题,应将集料干拌时间延长15s,设定为30s,使钢渣充分加热,以排除钢渣孔隙中的水分,保证钢渣沥青混合料的温度;将"湿"拌时间延长20s,设定湿拌时间为60s,使钢渣充分吸收沥青,增加钢渣与沥青间的有效接触面积,保证钢渣与沥青间的有效粘附。钢渣良好的导电特性会对拌合过程中生产配合比料仓产生影响。由于拌合站热料仓采用铁质料位传感器,而钢渣的导电性使传感器无法测出热料仓仓位,可能会导致混合料中某档集料的缺失或过多。因此,考虑钢渣的导电性,应控制冷料的上料速度,保证冷料均匀上料,速度不能过快或过慢,以防止热料仓溢料或某档集料不足,如果条件允许,将料位传感器更换为红外料位控制器。
2.2.3钢渣的资源化利用
（1）钢渣混合料在道路路面底基层及基层中的应用分析
钢渣混合料适用于道路底基层以及基层中的现实应用能够适合柔性基层的同时也能适合半刚性的基层,在道路底基层及基层的应用中可以将钢渣混合料视为半刚性基层中二灰类及水稳类的多种骨料进行使用过程的投入。无论是在低等级还是高等级公路上亦或高速公路的建设上都得到了广泛的应用。首先,以往的二类灰的使用通常情况下基层材料的早期强度偏低同时水稳定性较差,并且冻融后的强度明显不足很容易产生二灰类基层的沥青路面在后期的使用过程中发生裂缝以及冻融破坏的多种病害。现阶段在具体的施工过程中掺杂钢渣混合料的使用能够针对性的提高早期强度,同时能够在一定程度上缩短整体工期,有效的降低投入成本。其次,水稳类的半刚性基层材料的使用容易在后期的使用过程中发生温干缩裂缝的情况出现,而钢渣混合料在遇到水的情况下有很好的膨胀性能够针对干缩性有很好的控制能力,降低反射裂缝现象的发生率。
（2）钢渣混合料在道路层面中的应用分析
钢渣混合料能够作为骨料在水泥路面的面层结构中进行使用,同时还可以在沥青路面的面层结构结构中进行使用。使用钢渣混合料在道路层面上能够有效的提高路面抗滑、抗磨、透水等多种性能。现阶段随着社会经济科技的不断飞速发展,钢渣混合料在路面的面层中实际应用也在逐渐的被推广和应用。
（3）钢渣混合料在道路工程中应用的主要问题
钢渣混合料在其实际应用上稳定性相对较差。一般情况下,钢渣混合料中大部分都含有一定量游离形式的氧化钙及氧化镁,这两种游离形式的成分遇到水后便会生成氢氧化钙和氢氧化镁,从而形成使物体产生膨胀的化学作用。在对钢渣混合料进行使用的环节中会在一定程度上造成道路的路面形成裂缝最终产生严重的后果。所以说,钢渣混合料在投入使用环节之前一定要符合稳定性要求后在投入使用。
（4）对钢渣用于道路工程的建议
在不同层次不同等级的公路道路路面上对于公路具体的用钢渣技术也是有所不同的,对此,众多钢企公司要严格的依据本企业自身的钢渣产出以及钢渣其他的特质等情况,包括企业周边的社会经济科技发展情况都要有明确的认知和掌握,从而针对性的随着现代化社会的发展让自身的文化企业顺应时代发展找到自己的钢渣产品未来发展方向和发展趋势。除此之外,虽然在现阶段的各道路工程中钢渣混合料能够取代天然砂石并适用于道路工程中能够为社会及企业带来一定的经济效益,但是,从根本上进行分析由于钢渣混合料密度大的特性,并且一些钢企地处偏远,使得在运送钢渣上的运费会很大,从而失去了一定的市场价格优势。因此,对于钢渣应用在道路工程中建议国家在市场准人、财税优惠等方面都应该给予更大的政策扶持条件,并且在一定程度上尝试激发企业的钢渣混合料综合利用的积极性,从而实现在现实应用中不断提高钢渣的综合利用率。
3 效果分析
伴随社会经济和科技两方面的不断发展,我国现阶段的道路工程中对于钢渣的使用逐渐趋于成熟化,不论是从路面还是到路基的工程中,还是从室内实验到现场勘测工程中都积累了很多的实践经验,为我国未来的相关研究工作奠定了一定的基础。现阶段虽然在钢渣的稳定性以及对环境的和睦性方面仍存在一定的技术问题,但随着不断的深入研究钢渣的应用优势一定会日渐凸显,不仅能够降低整体工程造价还能够降低对天然石材的开采,因此说,未来社会发展中钢渣的应用前景将非常的广阔。