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攀 钢 技 术 ·5· 含钛高炉渣综合利用现状 黄家旭 （攀钢集团研究院有限公司） 摘 要：描述了攀钢含钛高炉渣的物化特性和矿物相组成，重点介绍了攀钢含钛高炉渣综合利用研究现状，研究主要集中在传统型利用、新技术利用和提钛综合利用3方面，认为对于困扰攀钢已久的高炉渣处理难题，最好的解决办法是以提钛综合利用为主，传统型利用为辅。 关键词：含钛高炉渣；综合利用；提钛 0 引言 攀枝花是世界著名的钒钛之都，蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，其中钛储量占国内已探明储量的90.5％，世界已探明储量的35.1%。但是由于钒钛磁铁矿特殊的赋存状态，现有钢铁生产工艺只能提取其中约20%的钛，更多的钛则进入高炉渣作为资源性废弃物堆存。从20世纪70年代至今，攀钢含钛高炉渣累计排放已达5 000多万t，目前仍在以每年300万t以上的速度增加，除一小部分被用作建筑材料外，其余大部分都堆积在3个渣场内，资源浪费相当严重，同时受到场地和环境气候等条件的限制，运输及环保压力也日益增加。因此，更加合理有效地开发利用攀钢含钛高炉渣，尤其是其中的钛资源已成为一个重要而迫切的课题。 1 含钛高炉渣物化特性和矿物相组成 攀枝花钒钛磁铁矿属多元复合矿，以Fe、Ti、V元素为主，与Co、Ni、Cr、Sc、Ga等多种元素共生，经高炉冶炼后形成TiO2含量24％左右的含钛高炉渣。含钛高炉渣呈弱碱性(pH7.29~8.0)，为CaO-Al2O3-SiO2-TiO2四元系，在1 200~1 400 ℃基本上全部结晶，是一种熔化性温度高的短渣。其化学成分和矿物相组成见表1、表2。由表2可以看出，TiO2分散于多种矿物相中，其中约50％的钛分布于钙钛矿中，其余大部分则分布在钛透辉石中。另外，渣中的铁主要以小铁珠形式存在，粒度大小悬殊很大。TO2MgOCaOSiO2Al2O3FeOFe2O3MFeV2O5MnO221~238.1~8.920~3017.1~19.414.2~15.82.4~2.62.7~6.31~30.20~0.250.3~0.5表1 攀钢含钛高炉渣化学成分 % 表2 攀钢含钛高炉渣矿物相组成 矿物名称体积分数／%质量密度／(g·cm-3)TiO2品位／%分布率／%攀钛透辉石58.93.4315.4937.87钙钛矿20.74.0155.8148.02富钛透辉石5.83.4423.615.09尖晶石3.63.657.221.08重钙酸镁1.13.8173.563.36碳氮化钛1.05.2095.743.98石墨0.2铁珠8.7·6· 2011年第34卷第3期 2 综合利用现状 2.1 传统型利用 2.1.1 用于水泥混合材料 经过长期的工程实践证明，攀钢含钛高炉渣按一定比例掺入水泥熟料中可以制备出合格水泥。攀枝花环业公司利用含钛高炉渣、粉煤灰、钢渣经磨细均化等工序制成S75标准高性能混凝土及水泥用掺和料；另有研究表明，含钛高炉渣、钢渣与普通高炉水淬渣及水泥熟料按一定比例配合磨细后可生产强度等级525#的复合水泥[1]。此外含钛高炉渣还可用于生产道路水泥和大坝水泥，重庆大学从1991年起，在实验室进行了含钛高炉渣生产道路水泥的系统研究。试验结果表明，采用适当的工艺技术和配方，水泥中保持较高C3S含量，严格限制C3A的数量，适当增加C4AF含量，在含钛高炉渣掺量20％时，28 d抗折强度为7.1 MPa，抗压强度为51.1 MPa，干缩率小于0.10％，耐磨性为磨损量小于3.6 kg／m，达到道路水泥国家标准要求；同时重庆大学还进行了含钛高炉渣试制大坝水泥的研究，含钛高炉渣掺入量30％~40％，28 d抗折强度为7.0~7.65 MPa，抗压强度为44.0~51.0 MPa，3 d水化热为230 kJ／kg，7 d水化热为259 kJ／kg，SO32.5％，抗蚀系数为0.60，达到大坝水泥国家标准要求。 2.1.2 作混凝土粗骨料 高炉渣碎石与天然石料一样可作粗骨料配制混凝土，称为矿渣碎石混凝土(简称矿渣混凝土）。攀钢含钛高炉渣的相关力学性能研究表明：攀钢含钛高炉渣的力学性能较好，渣中不含C2S，不会出现硅酸盐分解，不含游离CaO，多次蒸压无粉化、不胀裂，含硫量低，