工程科学学报.第43卷，第12期：1713-1724.2021年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.12:1713-1724,December 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.09.15.003;http://cje.ustb.edu.cn 我国冶金固废大宗利用技术的研究进展及趋势 李宇四，刘月明 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:leeuuO0 @sina.com 摘要我国钢渣、赤泥、铜渣和部分铁合金渣年排放量在千万吨甚至亿吨级，难以大量用于传统的水泥、混凝土或道路工 程领域，是难利用的大宗冶金固废.本文分析了以上典型治金固废大宗资源化利用的现状，指出了制约大宗资源化利用的瓶 颈问题；进一步提出砂石骨料、陶瓷材料、人造石材在我国具有年亿吨级乃至百亿吨级的市场需求，适合作为冶金固废利用 的大宗量出口，并综述了这一领域冶金渣低成本制备烧结陶粒、治金渣制备陶瓷和烧结砖、熔渣调质制备骨料以及熔渣人造 石材制备等方面研究取得的进展，包括在新建年10万吨基于带式培烧机原理的固废陶粒生产线上进行了赤泥掺加质量分数 50%65%的烧结陶粒工业化生产试验：分别掺人质量分数40%~60%的赤泥，30%~50%的钢渣，50%80%的铜渣，先后 完成了陶瓷砖和烧结砖的工业化中试以及工业化生产实验：加人质量分数12.96%的砂子对熔融电炉渣进行调质并制备砂石 骨料、基于“Petrurgic”工艺的利用熔渣制备石材技术也完成了工业化和中试试验.在此基础上提出了固废的大宗量利用、协 同利用、节能减碳利用和与智能化结合的资源化利用是这一领域技术发展的主要趋势. 关键词治金固废：大宗利用：钢渣：赤泥：铜渣：铁合金渣 分类号X756 Progress and trend of bulk utilization technology of metallurgical solid wastes in China LI Yu,LIU Yue-ming State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:leeuu00@sina.com ABSTRACT In China,the annual discharge of steel slag,red mud,copper slag,and most ferroalloy slag has reached 10-100 million tons,these slags are difficult to be resued due to poor utilization in the fields of cement,concrete,or road pavement.The difficult reusing of these wastes requires new theory and technology,particularly due to the huge scale and concentration in their distribution in China. This study analyzed the current situation of the bulk utilization of the abovementioned typical metallurgical solid wastes and summarized the causes of the problems hindering the utilization,including harmful components,low cementitious reactivity,fine particle size, instability in composition,and huge discharge amount in China,distribution concentrated in several areas for a kind of metallurgical solid waste.Owing to a huge market of 100 million tons or even 10 billion tons per year in China,aggregates,ceramic materials,and artificial stones are suitable for the bulk utilization of solid wastes.Relative research progresses in the low-cost preparation of sintered ceramsite from metallurgical slags,slag-based ceramic tiles and fired bricks,modification of molten slags for producing aggregates,and artificial stones directly converted from molten slags were reviewed.During these researches,an experiment on the industrial production of sintered ceramsite with mass fraction of 50%-65%red mud in its raw materials was conducted in a new 100-thousand tons production line.Ceramic tiles and sintered bricks with mass fraction of 40%60%red mud or 30%-50%steel slag,or 50%-80%copper slag were respectively produced in the pilot-scale experiment and industry line.The direct conversion of molten slag into building materials is an energy-saving and carbon-reducing technology.An industrial experiment for modification of a molten electric arc furnace slag with mass 收稿日期：2021-09-15 基金项目：国家自然科学基金资助项目(U1960201):山东省重大科技创新工程资助项目(2019JZZY010404)我国冶金固废大宗利用技术的研究进展及趋势 李    宇苣，刘月明 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 苣通信作者， E-mail: leeuu00@sina.com 摘    要    我国钢渣、赤泥、铜渣和部分铁合金渣年排放量在千万吨甚至亿吨级，难以大量用于传统的水泥、混凝土或道路工 程领域，是难利用的大宗冶金固废. 本文分析了以上典型冶金固废大宗资源化利用的现状，指出了制约大宗资源化利用的瓶 颈问题；进一步提出砂石骨料、陶瓷材料、人造石材在我国具有年亿吨级乃至百亿吨级的市场需求，适合作为冶金固废利用 的大宗量出口，并综述了这一领域冶金渣低成本制备烧结陶粒、冶金渣制备陶瓷和烧结砖、熔渣调质制备骨料以及熔渣人造 石材制备等方面研究取得的进展，包括在新建年 10 万吨基于带式焙烧机原理的固废陶粒生产线上进行了赤泥掺加质量分数 50%～65% 的烧结陶粒工业化生产试验；分别掺入质量分数 40%～60% 的赤泥，30%～50% 的钢渣，50%～80% 的铜渣，先后 完成了陶瓷砖和烧结砖的工业化中试以及工业化生产实验；加入质量分数 12.96% 的砂子对熔融电炉渣进行调质并制备砂石 骨料、基于“Petrurgic”工艺的利用熔渣制备石材技术也完成了工业化和中试试验. 在此基础上提出了固废的大宗量利用、协 同利用、节能减碳利用和与智能化结合的资源化利用是这一领域技术发展的主要趋势. 关键词    冶金固废；大宗利用；钢渣；赤泥；铜渣；铁合金渣 分类号    X756 Progress and trend of bulk utilization technology of metallurgical solid wastes in China LI Yu苣 ，LIU Yue-ming State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: leeuu00@sina.com ABSTRACT    In China, the annual discharge of steel slag, red mud, copper slag, and most ferroalloy slag has reached 10–100 million tons; these slags are difficult to be resued due to poor utilization in the fields of cement, concrete, or road pavement. The difficult reusing of these wastes requires new theory and technology, particularly due to the huge scale and concentration in their distribution in China. This study analyzed the current situation of the bulk utilization of the abovementioned typical metallurgical solid wastes and summarized the  causes  of  the  problems  hindering  the  utilization,  including  harmful  components,  low  cementitious  reactivity,  fine  particle  size, instability in composition, and huge discharge amount in China, distribution concentrated in several areas for a kind of metallurgical solid waste. Owing to a huge market of 100 million tons or even 10 billion tons per year in China, aggregates, ceramic materials, and artificial stones are suitable for the bulk utilization of solid wastes. Relative research progresses in the low-cost preparation of sintered ceramsite from metallurgical slags, slag-based ceramic tiles and fired bricks, modification of molten slags for producing aggregates, and artificial stones directly converted from molten slags were reviewed. During these researches, an experiment on the industrial production of sintered ceramsite with mass fraction of 50%–65% red mud in its raw materials was conducted in a new 100-thousand tons production line. Ceramic tiles and sintered bricks with mass fraction of 40%–60% red mud or 30%–50% steel slag, or 50%–80% copper slag were respectively produced in the pilot-scale experiment and industry line. The direct conversion of molten slag into building materials is an energy-saving and carbon-reducing technology. An industrial experiment for modification of a molten electric arc furnace slag with mass 收稿日期: 2021−09−15 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（U1960201）；山东省重大科技创新工程资助项目（2019JZZY010404） 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期：1713−1724，2021 年 12 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 12: 1713−1724, December 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.09.15.003; http://cje.ustb.edu.cn