1716 工程科学学报，第43卷，第12期 20%,铁品位在47%~60%.利润主要受到铁精粉 骨料：但是为了提取其中质量分数0.8%~5%的铜 价格的影响而波动，选铁成本60~150元t,铁精 元素，通常将其先粉磨至250目后进行浮选，这使 粉售价50~350元·.此外从赤泥中首先提碱或 得最终形成的浮选尾渣因太细而难以作为砂石骨 提取有价元素等是赤泥规模化利用的一条重要途 料，也不能大规模用于道路工程 径，但是赤泥湿法提取过程还会混入更多杂质甚 将铜渣中化学组成超过一半的F©zO3组分通 至环境有害组分，这将使得尾泥更难以利用， 过磁选或高温过程还原回收是另外一条大宗利用 1.3铜渣的特点及大宗利用现状 的途径.然而铜渣中氧化铁主要是以和氧化硅结 现阶段，铜渣主要消耗方向是回收有价金属， 合成橄榄石的形式存在，铜渣磁选难以分离；对铜 代替砂石，制备水泥和其他建筑材料等，其他大宗 渣进行熔融还原需要大量的氧化钙等溶剂成分， 利用方向还不多见27铜渣中铜利用率低于12%， 渣铁比高，这使得提铁成本大大提高.更为重要的 铁利用率低于1%28 是铜渣中存在铜、硫等炼钢有害元素，这限制了其 铜渣化学组成中含有质量分数35%~45%的 作为原料在钢铁行业中的大量应用. 全Fe和约40%的SiO2,1.2%~4.6%的金属Cu,还 1.4铁合金渣的特点及大宗利用现状 存在Pb、Zn、Ni等重金属元素.铜渣的化学组成 铁合金渣种类多，资源化利用的特点并不相 决定了其矿物组成以铁橄榄石为主，缺少胶凝活 同.不同铁合金渣的组成如表1所示，其中镍铁渣 性，这一特点制约了其在水泥混合材或混凝土掺 包括矿热炉冶炼的电炉镍铁渣和高炉冶炼的高炉 合料中的利用.铜渣本身硬度较大，适合作为砂石 镍铁渣 表1 典型铁合金渣的成分（质量分数） Table 1 Composition of typical ferroalloy slags % Slags SiO2 Al203 Cao Mgo Fe2O3 Cr2O3 MnO other Silicon manganese slag 42.17 20.71 16.07 3.68 0.12 0.01 11.38 5.86 Ferrochrome slag 34.96 23.27 2.44 26.79 2.74 7.36 0.25 2.19 Nickel-iron slag of blast furnace 28.92 22.81 31.55 10.69 1.24 0.23 0.22 4.34 Nickel-iron slag for electric fumace 49.47 4.20 2.17 28.33 12.23 1.08 0.5 2.02 高炉镍铁渣的排渣工艺和成分接近普通高炉 此，市场因素也制约了铁合金渣的大宗量利用 渣，但具有相对较高的氧化铝和氧化镁，其成分如表1 2 所示.相对电炉镍铁渣，水淬的高炉镍铁渣含有玻 大宗冶金固废资源化利用的进展及趋势 璃相，胶凝活性较高，因而获得较好的利用，已广 大宗量、低成本、绿色安全的资源化利用技术 泛用于水泥、混凝土行业.硅锰渣水淬后也能够 是解决大宗冶金固废有效利用的重要途径，也是 形成较多的玻璃相，具有一定的胶凝活性，也能用 研究的重点方向.在我国，年使用量超过亿吨及以 作水泥混合材或者混凝土掺合料，但较高的氧化 上级别的大宗建筑材料如表2所示.可见，砂石骨 锰含量制约了其广泛应用9-3训 料和混凝土年使用量达到百亿吨级，水泥和烧结 将电炉镍铁渣、铬铁渣应用于砂石骨料领域 砖瓦行业年使用量为10亿吨级，而陶瓷和石材行 是另外一条大宗利用的方法，电炉镍铁渣和铬铁 业年产量为亿吨级.对于难以用于水泥、混凝土 渣的主要矿相分别为镁橄榄石，以及镁橄榄石和 领域的冶金固废，将其用于砂石骨料、陶瓷、石材 尖晶石，具有较高的硬度.虽然这两种铁合金渣含 等领域是其规模化利用的新的有效途径.在这些 有质量分数超过20%的氧化镁，以及2%~10%的 新领域的研究进展如下 氧化铬，对其安定性和浸出的实验都表明安定性 2.1利用冶金制备人造砂石骨料技术 和重金属浸出率均合格.：目前相关研究已进入到 砂石骨料是我国使用量最大的建筑原材料.由 道路工程应用示范阶段2-习此外，我国硅锰渣、 于国家对开山采石和河道挖砂的严格限制，传统 铬铁渣集中分布在电力丰富的内蒙古、宁夏和山 砂石料来源减少，近年来我国砂石料一直紧缺，长 西等中西部地区，这些地区对水泥、混凝土和道路 江流域中下游多数地区砂石价格上涨数倍并达到 的需求量少，缺乏消纳治金渣的当地大宗市场，因 100~200元t,在广东珠三角地区价格更是达到了20%，铁品位在 47%～60%. 利润主要受到铁精粉 价格的影响而波动，选铁成本 60～150 元·t−1，铁精 粉售价 50～350 元·t−1 . 此外从赤泥中首先提碱或 提取有价元素等是赤泥规模化利用的一条重要途 径，但是赤泥湿法提取过程还会混入更多杂质甚 至环境有害组分，这将使得尾泥更难以利用. 1.3    铜渣的特点及大宗利用现状 现阶段，铜渣主要消耗方向是回收有价金属， 代替砂石，制备水泥和其他建筑材料等，其他大宗 利用方向还不多见[27] . 铜渣中铜利用率低于 12%， 铁利用率低于 1% [28] . 铜渣化学组成中含有质量分数 35%～45% 的 全 Fe 和约 40% 的 SiO2，1.2%～4.6% 的金属 Cu，还 存在 Pb、Zn、Ni 等重金属元素. 铜渣的化学组成 决定了其矿物组成以铁橄榄石为主，缺少胶凝活 性，这一特点制约了其在水泥混合材或混凝土掺 合料中的利用. 铜渣本身硬度较大，适合作为砂石 骨料；但是为了提取其中质量分数 0.8%～5% 的铜 元素，通常将其先粉磨至 250 目后进行浮选，这使 得最终形成的浮选尾渣因太细而难以作为砂石骨 料，也不能大规模用于道路工程. 将铜渣中化学组成超过一半的 Fe2O3 组分通 过磁选或高温过程还原回收是另外一条大宗利用 的途径. 然而铜渣中氧化铁主要是以和氧化硅结 合成橄榄石的形式存在，铜渣磁选难以分离；对铜 渣进行熔融还原需要大量的氧化钙等溶剂成分， 渣铁比高，这使得提铁成本大大提高. 更为重要的 是铜渣中存在铜、硫等炼钢有害元素，这限制了其 作为原料在钢铁行业中的大量应用. 1.4    铁合金渣的特点及大宗利用现状 铁合金渣种类多，资源化利用的特点并不相 同. 不同铁合金渣的组成如表 1 所示，其中镍铁渣 包括矿热炉冶炼的电炉镍铁渣和高炉冶炼的高炉 镍铁渣. 表 1 典型铁合金渣的成分（质量分数） Table 1   Composition of typical ferroalloy slags % Slags SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 Cr2O3 MnO other Silicon manganese slag 42.17 20.71 16.07 3.68 0.12 0.01 11.38 5.86 Ferrochrome slag 34.96 23.27 2.44 26.79 2.74 7.36 0.25 2.19 Nickel-iron slag of blast furnace 28.92 22.81 31.55 10.69 1.24 0.23 0.22 4.34 Nickel-iron slag for electric furnace 49.47 4.20 2.17 28.33 12.23 1.08 0.5 2.02 高炉镍铁渣的排渣工艺和成分接近普通高炉 渣，但具有相对较高的氧化铝和氧化镁，其成分如表 1 所示. 相对电炉镍铁渣，水淬的高炉镍铁渣含有玻 璃相，胶凝活性较高，因而获得较好的利用，已广 泛用于水泥、混凝土行业. 硅锰渣水淬后也能够 形成较多的玻璃相，具有一定的胶凝活性，也能用 作水泥混合材或者混凝土掺合料，但较高的氧化 锰含量制约了其广泛应用[29−31] . 将电炉镍铁渣、铬铁渣应用于砂石骨料领域 是另外一条大宗利用的方法，电炉镍铁渣和铬铁 渣的主要矿相分别为镁橄榄石，以及镁橄榄石和 尖晶石，具有较高的硬度. 虽然这两种铁合金渣含 有质量分数超过 20% 的氧化镁，以及 2%～10% 的 氧化铬，对其安定性和浸出的实验都表明安定性 和重金属浸出率均合格. 目前相关研究已进入到 道路工程应用示范阶段[32−33] . 此外，我国硅锰渣、 铬铁渣集中分布在电力丰富的内蒙古、宁夏和山 西等中西部地区，这些地区对水泥、混凝土和道路 的需求量少，缺乏消纳冶金渣的当地大宗市场，因 此，市场因素也制约了铁合金渣的大宗量利用. 2    大宗冶金固废资源化利用的进展及趋势 大宗量、低成本、绿色安全的资源化利用技术 是解决大宗冶金固废有效利用的重要途径，也是 研究的重点方向. 在我国，年使用量超过亿吨及以 上级别的大宗建筑材料如表 2 所示. 可见，砂石骨 料和混凝土年使用量达到百亿吨级，水泥和烧结 砖瓦行业年使用量为 10 亿吨级，而陶瓷和石材行 业年产量为亿吨级. 对于难以用于水泥、混凝土 领域的冶金固废，将其用于砂石骨料、陶瓷、石材 等领域是其规模化利用的新的有效途径. 在这些 新领域的研究进展如下. 2.1    利用冶金制备人造砂石骨料技术 砂石骨料是我国使用量最大的建筑原材料. 由 于国家对开山采石和河道挖砂的严格限制，传统 砂石料来源减少，近年来我国砂石料一直紧缺，长 江流域中下游多数地区砂石价格上涨数倍并达到 100～200 元·t−1，在广东珠三角地区价格更是达到了 · 1716 · 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期