李喜才 柯荣魁

（北海诚德镍业有限公司）

冶炼生铁粒化高炉矿渣具有较高潜在水硬性，矿渣粉广泛应用在建材建筑行业，矿渣粉质量对建筑工程质量和寿命有着直接影响。以高炉镍铁渣或电炉镍铁渣（矿热炉渣）为主要原料磨细至规定细度，可制作混凝土掺合料，高炉镍铁渣粉尚可作为水泥活性混合材料。

1  高炉矿渣粉

冶炼生铁粒化高炉矿渣具有较高的潜在水硬性，矿渣的化学组成一般为：CaO:32-45%;  SiO2:22-41%;  Al2O3:5-15%;  MgO:2-15%;  FeO:0.5-1.0%;  MnO:0.1-1.0%;  TiO<2.0%;  S:0.5-1.5%.

矿渣的矿物组成在CaO-SiO2-Al2O3三元相图中处于C2AS,CAS2,和C2S的结晶区。一般排出的水渣在急冷时形成无定形玻璃体。

其中C2AS和C2S活性较好； CAS2 和CS 活性较差。因此，水渣中 CaO和Al2O3含量高，SiO2含量低则活性好。

矿渣的活性受其理化组成及微观结构，冶炼工艺，原料，水淬质量等因素的影响而改变。当矿渣中玻璃相含量高80~90%时，矿渣为微晶状态，潜在活性好。

矿渣经粉磨加工为矿粉后应用于混凝土可降低生产成本，提高混凝土综合性能，增加混凝土强度增长期。

1.1提高混凝土性能

混凝土掺入矿渣粉可提高混凝土综合性能，提高抗压抗折强度，提高防冻抗渗抗腐蚀性能。矿渣粉是配置高性能、大体积、长寿命混凝土的首选物料之一。广泛应用于工业及一般民用建筑，是高铁、机场、公路、桥梁、码头、海洋、水利工程和地下设施及国防、国家重点建筑工程及高层建筑首选建筑材料。

1.2延长建筑物寿命

混凝土强度逐渐增长，强度增长期可达到七十年左右后衰减。混凝土掺入矿渣粉后，混凝土强度增长期可达到几百年甚至千年之后衰减，因此混凝土掺入矿渣粉可增加混凝土强度增长期，延长建筑物寿命。

1.3 矿渣粉用于混凝土

S95级及以上等级矿渣粉应用在混凝土可等量替代水泥，并且能够提高混凝土的性能。混凝土公司应用矿渣粉按照国家标准进行7d、28d龄期物检及其他技术指标检验合格才能采购使用。矿渣粉经过检验合格后若供货商再次供货的矿渣粉出现质量问题，混凝土公司现场当即无法识别，仍然会按照合格材料配制混凝土。如果利用不合格材料配制混凝土，必将对建筑工程质量构成安全隐患。

1.4施工现场无法辨别矿渣粉质量

建筑工程施工现场管理人员对其使用混凝土的水泥强度、矿渣粉活性等建筑材料质量优劣无法辨别，所以对混凝土质量视为合格品使用。因混凝土质量原因导致建筑工程质量问题全国曾发生多起恶性事故，所以构成混凝土的原材料一定要合格。

1.5质量与责任

建筑工程质量实行终身责任制，一旦出现质量问题，劣质建筑材料生产、销售商将被追究相应责任。

2 镍铁渣粉

采用红土镍矿冶炼镍铁排出的镍铁渣是我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼工业废渣，目前全国每年产生的红土镍矿镍铁渣约3500万吨以上。

高炉镍铁渣化学成分与矿渣接近，但其CaO含量低，碱度低，C2AS和C2S含量少，其活性比不上矿渣。

各厂电炉镍铁冶炼渣的组成基本相同。其主要成分是SiO2、MgO和FeO，次要成分是Cr2O3、Al2O3、CaO等，属于FeO-MgO-SiO2三元渣系，其主要的矿物组成是2MgO⋅SiO2、FeO⋅SiO2和MgO⋅SiO2。镁硅高钙低，从而导致了镍铁渣活性低、稳定性差。

以高炉镍铁渣或电炉镍铁渣为主要原料磨细至规定细度的粉体材料，符合中国建筑学会标准“水泥和混凝土用镍铁渣粉《T/ASC 01—2016》”技术要求称为镍铁渣粉，适用于作为混凝土掺合料和作为水泥活性混合材料。

水泥和混凝土用镍铁渣粉《T/ASC 01—2016》标准技术指标。

2.1用于水泥混合材

利用高炉镍铁渣制造的镍铁渣粉作为水泥活性混合材料的镍铁渣粉应符合“水泥和混凝土用镍铁渣粉《T/ASC 01—2016》”Ⅱ级高炉镍铁渣粉的技术要求，可以用于水泥混合材生产水泥。

2.2用于混凝土

利用镍铁渣生产镍铁渣粉符合“水泥和混凝土用镍铁渣粉《T/ASC 01—2016》”标准技术指标适用于作为混凝土掺合料，掺量多少取决于镍铁渣粉活性。

2.3镍铁渣粉与高炉矿渣粉区别

镍铁渣粉分电炉镍铁渣粉和高炉镍铁渣粉，电炉镍铁渣粉分为Ⅰ级、Ⅱ级，高炉镍铁渣粉分为Ⅰ级、Ⅱ级。由于镍铁渣活性组分较少，品质不如高炉矿渣高，其活性指数技术指标均低于高炉矿渣粉技术指标。因此镍铁渣粉标准规定活性胶砂比3:7（高炉矿渣粉标准规定活性胶砂比5:5）。

2.4 镍铁渣粉市场

由于镍铁渣粉标准低，镍铁渣粉的应用市场显然受限，不如高炉矿渣粉应用市场广泛。若扩大镍铁渣粉的应用市场，必须提高镍铁渣粉质量，达到或超过高炉矿渣粉S95级国家标准，混凝土公司才能大量接受使用。

利用镍铁渣生产的镍铁渣粉质量达到“用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉《GB/T18046—2017》”国家标准S95级指标，技术难度较大。广西北海诚德综微新型材料有限公司利用高炉镍铁渣生产的镍铁渣粉，通过物理方法及化学激发方法等一系列技术措施，使镍铁渣粉达到S95级矿渣粉技术指标，见表5。

公司通过采取上述技术措施后，镍铁渣粉比表面积500m2/kg左右，45μm筛余达到0.7%左右，7d活性指数达到85%～99%，28d活性指数达到95%～110%，达到矿渣粉国家标准S95级、S105级技术指标。该镍铁渣粉主要体现在细度小，比表面积大，活性高。得到北海市周边半径200公里范围内的混凝土公司认可，镍铁渣粉市场销售非常好，产品供不应求。

小结：

一、高炉冶炼生铁排出的渣称为粒化高炉矿渣，主要原料为铁矿石。冶炼镍铁，主要原料是红土矿，高炉冶炼镍铁排出的渣称为高炉镍铁渣，电炉冶炼镍铁排出的渣称为电炉镍铁渣（矿热炉渣），粒化高炉矿渣比高炉镍铁渣活性高，电炉镍铁渣比高炉镍铁渣活性更低。

二、以高炉镍铁渣生产S95矿粉，需要采取物理化学手段来进一步提高其活性，并要做好均化措施，以保证质量稳定。

三、镍铁渣中，含有一定的镍铬重金属，f-CaO和f-MgO，生产单位要做好测试和检验，保证其含量和安定性符合国家标准。

3 结论

虽然镍铁渣品质与矿渣品质区别较大，通过实践证明，按照“用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉《GB/T18046—2017》”国家标准，把高炉镍铁渣制成微粉达到S95级矿渣粉技术指标，是可行的。并且有较大的产品销售市场。