2022-10-19
高炉水淬矿渣是在高炉炼铁过程中产生的固体废弃物。铁矿石及各种配料中的SiO2、Al2O3、CaO、MgO 等发生反应生成硅酸盐熔融物，排入大量水急速流动的水沟中会急剧冷却并碎裂成粒状物，大部分粒径在1-3mm之间，得到具有较多孔隙结构且无规则形状的粒化高炉渣。这类固废在我国主要以磨细粉的形式掺入水泥中作为混合材或掺入混凝土中作掺合料。由于炼铁原料以及操作工艺不同，矿渣的组成和性质也存在较大差异。高炉矿渣的化学成分主要为CaO、SiO2、A12O3、MgO、TiO2以及FeO，占高炉水淬矿渣成分的比例高达98%以上。高炉水淬矿渣目前除了高钛渣和含稀土渣外，利用率几乎达到了100%。根据高炉矿渣化学成分中的碱土金属氧化物含量可以将高炉矿渣分为碱性矿渣、中性矿渣和酸性矿渣。由于矿渣具有潜在的活性，在水泥的生产中具有至关重要的作用，将高炉矿渣粉通过一定的比例掺入水泥中能够生产不同等级的矿渣硅酸盐水泥。合适细度的高炉矿渣粉以合适的比例掺入混凝土能够使得混凝土的强度大大提高，从而配制特殊工程施工中所需要的高强度砼。高炉水淬矿渣从固废利用的角度目前已经具有很高的利用率。但其在混凝土中应用时，对混凝土的强度贡献还有待进一步深入挖掘。就目前大部分水淬高炉矿渣的应用而言，其对各种建筑材料强度贡献的利用潜力还有50%-80%有待进一步挖掘。
2.1.1钢铁冶炼渣
中国2021年粗钢产量为10.3亿吨，同比下降3%，即最近几年中国粗钢产量一直保持在10亿吨以上。国家统计局公布了2020年上半年全国31省市的粗钢产量，数据显示，2020年上半年河北省共生产粗钢12248.4万吨，稳居全国第一；江苏省、山东省分别以5624.91万吨、3883.59万吨的产量位居全国第二和第三。
2019年，在化解过剩产能、出清地条钢、供给侧改革持续前进、一带一路政策带动及下游需求旺盛等一系列因素的影响下，国内市场呈现震荡上行格局，行业供需趋于合理。2018年以来，国家加大基础设施建设力度，房地产投资保持较高增速，拉动了钢材需求。总体来看，2019年全国生铁、粗钢产量呈现正增长。其中，全年全国生铁产量80936.5万吨，累计增长5.3%；粗钢产量99634.2万吨，同比增长8.3%；铁合金产量3657.7万吨，同比增长16.4%。2019年，我国钢铁冶炼渣排放量增加，一方面源于生铁、粗钢产量的增加，同时随着国家对钢铁厂超低排放要求的趋严，也是导致钢厂固废量增加的一个原因。
据统计，2019年我国粗钢产量居前五位的省份分别是河北、江苏、辽宁、山东和山西。其产出的钢铁固废总量也较大，占全国生产总量的57%左右，其中，仅河北一省的钢铁冶炼渣产生量占到了全国生产总量的四分之一以上。我国主要省份粗钢及冶炼渣具体产出情况如表1所示。
2.1.2 有色冶炼渣
根据工信部发布信息，2020年1-6月，十种有色金属产量2928万吨，同比增长2.9%，增幅同比回落1.4个百分点，工业增加值同比增长0.6%，高于工业行业平均值1.9个百分点。1-6月，铜、铝、铅、锌现货均价分别为44673元/吨、13237元/吨、14385元/吨、16925元/吨，同比下跌7.4%、4.2%、14.8%、22.6%，4月以来价格持续回暖，7月上旬铜、铝现货均价基本恢复到疫情前水平。2020年上半年，我国铜、铝、铅、锌行业保持平稳运行，产品价格回升态势明显，库存有所下降，行业效益降幅收窄。
根据中国有色金属工业协会统计，2019年，我国有色金属工业生产总体平稳增长，产品价格趋稳向好，效益显著提升。2019年，全国十种有色金属产量5841.59万吨，比上年增长3.55%，2019年我国铜产量为978.42万吨，同比增长10.17%，其中矿铜产量为742.93万吨，同比增长13.62%。
2019年我国冶炼渣总产量为66439.61万吨，主要以钢铁冶炼渣为主，高炉水渣占比42.64%，钢渣占比42.64%，铁合金渣占比11.01%，有色金属渣占比10.27%。分区域来看，冶炼渣综合利用较好的主要集中在我国东部、中部地区的大型钢铁企业，周边区域经济发达，基础设施建设量大，工业固废市场需求紧俏，钢铁渣综合利用率也较高。而在其他地区，由于受技术、规模效应、钢渣利用产品市场等因素，西部地区和中小企业的钢铁渣附加值利用推进比较困难。此外，由于国内钢铁冶炼产业布局受地理位置限制，区域集中，导致冶炼渣量过剩市场饱和，可开拓水路将冶炼渣运至南方市场，有助于提高冶炼固废的综合利用量，如唐山的矿渣粉产生量较大，过剩部分可通过唐山港口通过水路销售至南方市场。