牟維良
目前，國內外已經對鋼渣在公路工程中應用進行了一些研究,但多以填筑路基為主,近年來隨著我國優質石料的匱乏,科研工作者開始考慮將鋼渣應用于瀝青路面,制備鋼渣瀝青混合料，實現鋼渣的資源化利用。本文對鋼渣處理環保工藝進行了分析，然后對其資源化利用展開了探討。
1 工程背景與難點
鋼渣作為鋼鐵工業中的主要固體性廢棄物,在生產一噸的粗鋼中能夠排放出0.1—0.15噸的鋼渣。目前隨著我國粗鋼產品生產的不斷加重,鋼渣的整體排放量也在隨之增加,出現逐年上漲的趨勢。對于鋼渣環保處理和資源化利用,一是能夠在一定程度上降低我國鋼渣的囤積量同時還能夠大大的降低鋼渣堆放對我國耕地的占有率。二是能夠利用鋼渣取代工程中對天然砂石資源的需求,能夠實現對環境的整體保護作用。變廢為寶對國家實現可持續發展的戰略理念提供良好的發展保障,具有重要的現實應用價值。
2 關鍵問題分析及解決
2.1 鋼渣的環保處理工藝
鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產物，隨著鋼鐵生產的增加，鋼渣的排放增加。隨著煉鋼技術的提高，鋼渣中的鐵含量由約20%減少至約10%。鋼渣中的鐵含量是超貧鐵資源。如何對鋼渣進行環保處理成為了很多鋼鐵企業所考量的一個重要問題。選擇使用超貧礦鋼渣處理技術，能夠實現鐵資源的有效回收和廢棄物資源的綜合利用，實現了零排放，實現了鋼材固體廢棄物的綠色回收再利用。具體工藝包括：利用熱風爐工藝自然破碎、解離鋼渣、破碎、磁選分離技術、自粉碎技術、鋼渣清洗、水分離技術等。
2.2 鋼渣的資源化利用問題與對策
國家開始對鋼渣道路工程應用制定一定的標準始于上世紀90年代,隨著社會的經濟和科技的發展,到了目前的21世紀,國家又新推出了很多相關鋼渣在道路工程應用的具體實施標準,同時對鋼渣在路面基層以及面層等環節上做出了全新的技術要求以及質量監控、驗收等嚴格的把控。鋼渣混合料在道路基層材料工程中應用的體系標準已基本建立。
2.2.1鋼渣瀝青混凝土的應用現狀分析與問題
目前,鋼渣用于公路工程建設的形式主要有:①填筑路基;②用作二、三級公路路面的瀝青混凝土面層材料;③用于鋪筑鋼渣基層;④用于生產鋼渣水泥。國外對鋼渣使用較早的發達國家,在2002年,英國已經將98%的鋼渣用于制備混凝土鋪筑路面。對于阻礙鋼渣應用的體積膨脹性問題,相應的評價指標及控制措施也逐漸被提出。f-CaO和f-MgO是引起鋼渣膨脹的主要原因。我國相關的鋼渣使用規范也對鋼渣的膨脹性問題有著簡單的處理措施,即將鋼渣在自然露天環境中堆放陳化半年以上,使其表面f-CaO充分水化,f-CaO含量基本上低于1%,即可用于制備混凝土。
2.2.2鋼渣瀝青混合料的施工工藝
由于鋼渣具有較多開口和閉口孔隙,在加熱過程中如果溫度過高會引起鋼渣的自粉化,造成混合料級配發生變化。同時,由于鋼渣在破碎加工過程中會出現很多"死角",瀝青在常壓下很難與這些位置處的集料表面進行有效接觸,因此,會造成瀝青與集料的有效接觸面減小,瀝青與集料間的粘附性下降,導致瀝青混合料的水穩定性、耐久性等性能下降。對于上述兩個問題,應將集料干拌時間延長15s,設定為30s,使鋼渣充分加熱,以排除鋼渣孔隙中的水分,保證鋼渣瀝青混合料的溫度;將"濕"拌時間延長20s,設定濕拌時間為60s,使鋼渣充分吸收瀝青,增加鋼渣與瀝青間的有效接觸面積,保證鋼渣與瀝青間的有效粘附。鋼渣良好的導電特性會對拌合過程中生產配合比料倉產生影響。由于拌合站熱料倉采用鐵質料位傳感器,而鋼渣的導電性使傳感器無法測出熱料倉倉位,可能會導致混合料中某檔集料的缺失或過多。因此,考慮鋼渣的導電性,應控制冷料的上料速度,保證冷料均勻上料,速度不能過快或過慢,以防止熱料倉溢料或某檔集料不足,如果條件允許,將料位傳感器更換為紅外料位控制器。
2.2.3鋼渣的資源化利用
（1）鋼渣混合料在道路路面底基層及基層中的應用分析
鋼渣混合料適用于道路底基層以及基層中的現實應用能夠適合柔性基層的同時也能適合半剛性的基層,在道路底基層及基層的應用中可以將鋼渣混合料視為半剛性基層中二灰類及水穩類的多種骨料進行使用過程的投入。無論是在低等級還是高等級公路上亦或高速公路的建設上都得到了廣泛的應用。首先,以往的二類灰的使用通常情況下基層材料的早期強度偏低同時水穩定性較差,并且凍融后的強度明顯不足很容易產生二灰類基層的瀝青路面在后期的使用過程中發生裂縫以及凍融破壞的多種病害。現階段在具體的施工過程中摻雜鋼渣混合料的使用能夠針對性的提高早期強度,同時能夠在一定程度上縮短整體工期,有效的降低投入成本。其次,水穩類的半剛性基層材料的使用容易在后期的使用過程中發生溫干縮裂縫的情況出現,而鋼渣混合料在遇到水的情況下有很好的膨脹性能夠針對干縮性有很好的控制能力,降低反射裂縫現象的發生率。
（2）鋼渣混合料在道路層面中的應用分析
鋼渣混合料能夠作為骨料在水泥路面的面層結構中進行使用,同時還可以在瀝青路面的面層結構結構中進行使用。使用鋼渣混合料在道路層面上能夠有效的提高路面抗滑、抗磨、透水等多種性能。現階段隨著社會經濟科技的不斷飛速發展,鋼渣混合料在路面的面層中實際應用也在逐漸的被推廣和應用。
（3）鋼渣混合料在道路工程中應用的主要問題
鋼渣混合料在其實際應用上穩定性相對較差。一般情況下,鋼渣混合料中大部分都含有一定量游離形式的氧化鈣及氧化鎂,這兩種游離形式的成分遇到水后便會生成氫氧化鈣和氫氧化鎂,從而形成使物體產生膨脹的化學作用。在對鋼渣混合料進行使用的環節中會在一定程度上造成道路的路面形成裂縫最終產生嚴重的后果。所以說,鋼渣混合料在投入使用環節之前一定要符合穩定性要求后在投入使用。
（4）對鋼渣用于道路工程的建議
在不同層次不同等級的公路道路路面上對于公路具體的用鋼渣技術也是有所不同的,對此,眾多鋼企公司要嚴格的依據本企業自身的鋼渣產出以及鋼渣其他的特質等情況,包括企業周邊的社會經濟科技發展情況都要有明確的認知和掌握,從而針對性的隨著現代化社會的發展讓自身的文化企業順應時代發展找到自己的鋼渣產品未來發展方向和發展趨勢。除此之外,雖然在現階段的各道路工程中鋼渣混合料能夠取代天然砂石并適用于道路工程中能夠為社會及企業帶來一定的經濟效益,但是,從根本上進行分析由于鋼渣混合料密度大的特性,并且一些鋼企地處偏遠,使得在運送鋼渣上的運費會很大,從而失去了一定的市場價格優勢。因此,對于鋼渣應用在道路工程中建議國家在市場準人、財稅優惠等方面都應該給予更大的政策扶持條件,并且在一定程度上嘗試激發企業的鋼渣混合料綜合利用的積極性,從而實現在現實應用中不斷提高鋼渣的綜合利用率。
3 效果分析
伴隨社會經濟和科技兩方面的不斷發展,我國現階段的道路工程中對于鋼渣的使用逐漸趨于成熟化,不論是從路面還是到路基的工程中,還是從室內實驗到現場勘測工程中都積累了很多的實踐經驗,為我國未來的相關研究工作奠定了一定的基礎。現階段雖然在鋼渣的穩定性以及對環境的和睦性方面仍存在一定的技術問題,但隨著不斷的深入研究鋼渣的應用優勢一定會日漸凸顯,不僅能夠降低整體工程造價還能夠降低對天然石材的開采,因此說,未來社會發展中鋼渣的應用前景將非常的廣闊。