遼寧省礦渣粉產(chǎn)品質(zhì)量狀況分析

摘要： 本文主要對遼寧省礦渣粉產(chǎn)品質(zhì)量進行解讀， 介紹了國內(nèi)和省內(nèi)礦渣粉產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀， 對遼寧省礦渣粉近幾年的質(zhì)量狀況、 不合格項目進行了分析， 闡述了質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因并提出建議， 旨在為完善礦渣粉抽查工作及合理利用資源提供方向和思路。

關鍵詞： 礦渣粉； 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀； 質(zhì)量現(xiàn)狀

DOI：10.12433/zgkjtz.20240239

一、 礦渣粉的應用背景

水淬粒化高爐礦渣與我們的生活息息相關， 水渣是熱熔狀態(tài)高爐渣在水中急劇冷卻后產(chǎn)生的廢渣， 最初的處理方式都是廢棄， 既污染了環(huán)境， 又給鋼鐵企業(yè)增加了一大筆費用支出。一些發(fā)達國家從1862年就開始使用礦渣粉， 我國則從90年代才開始研究礦渣的應用。隨著粉磨技術的不斷提高， 我國礦渣粉產(chǎn)品近年來得到了廣泛應用。水淬礦渣粉在我國產(chǎn)量較大， 僅次于水泥， 在水泥或混凝土中可以大量摻入， 大部分礦渣粉具有較高的活性， 性能優(yōu)于爐渣、 粉煤灰等其他非活性混合材料。在發(fā)達國家， 礦渣粉的摻加量可超過70%， 歐洲一些國家甚至允許摻加量達到85%～90%。

二、 礦渣粉的基本情況

（一）產(chǎn)品概述

礦渣粉是粒化高爐礦渣粉的簡稱， 是一種優(yōu)質(zhì)的混凝土摻和料， 由符合《用于水泥中的粒化高爐礦渣》（GB/T 203標準）的粒化高爐礦渣， 經(jīng)烘干、 粉磨至一定細度以上且符合相當活性指數(shù)的粉體物料。礦渣是煉鐵過程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品， 鋼鐵生產(chǎn)的整個工藝都受到嚴格控制， 所以即使原材料來源有所波動， 其礦渣化學組分仍能保持相對穩(wěn)定。礦渣粉顆粒表面光滑致密， 主要由CaO、 MgO、 SiO2和Al2O3組成， 共占礦渣粉總量的95％以上， 具有非常高的內(nèi)在活性， 在一定量的激發(fā)劑的影響下， 會與水發(fā)生作用形成水硬性膠凝材料。

我國的礦渣粉產(chǎn)品主要分為S75、 S95和S105三個等級。礦渣粉具有潛在的水硬膠凝性能， 在水泥熟料、 石灰、 石膏等激發(fā)劑的作用下， 可以作為較好的原材料應用于水泥、 礦渣磚、 礦渣混凝土等建筑材料中。礦渣粉的廣泛應用， 改變了以往以爐渣、 煤矸石及粉煤灰為摻和料的局面， 混凝土質(zhì)量也因此得到改善， 在水泥和混凝土中加入礦渣粉， 可以降低水泥及混凝土的水化熱， 增強其與鋼筋的粘聚性能， 提高耐腐蝕性能。礦渣粉具有后期強度高、 防微縮等特點， 其被廣泛應用于大型建筑、 城市道路、 水下、 海防、 油田、 防腐工程等領域， 具有廣闊的市場前景。

（二）產(chǎn)業(yè)總體情況

1.國內(nèi)產(chǎn)業(yè)分布情況

我國是鋼鐵大國， 礦渣資源十分豐富， 生產(chǎn)裝備現(xiàn)已處于世界領先水平。礦渣是礦渣粉的原材料， 生鐵產(chǎn)量直接決定著礦渣粉的產(chǎn)量， 我國礦渣產(chǎn)量隨著中國生鐵產(chǎn)量呈逐年增長的趨勢。我國生鐵產(chǎn)量每年約為7億噸， 遼寧省生鐵產(chǎn)量每年約為6000萬噸。如果按照30%的比例計算水渣產(chǎn)量， 我國每年可產(chǎn)水淬礦渣約2.1億噸。國內(nèi)礦渣粉實際產(chǎn)量大約是生鐵產(chǎn)量的14%～17%， 全國31個省、 市、 自治區(qū)均有分布， 主要集中在河北省、 江蘇省、 遼寧省、 山東省、 山西省5個省， 產(chǎn)量大致占比57.8%， 主要分布見圖1、 表1。

遼寧省是老工業(yè)基地， 礦渣資源豐富， 遼寧省水渣實際年產(chǎn)量約1800萬噸， 可生產(chǎn)礦渣粉約1750萬噸， 主要分布在鞍山、 營口、 本溪等地區(qū)。

圖1 國內(nèi)礦渣粉產(chǎn)品產(chǎn)量分布比例（%）

2.國外產(chǎn)業(yè)分布及發(fā)展情況

礦渣在國外的應用始于羅馬帝國時期。英國將礦渣粉碎成礦渣石用于道路墊層和軌道路基， 美國和歐洲用礦渣澆筑成砌塊鋪路。后來， 隨著鋼鐵產(chǎn)量逐年攀升， 廢棄礦渣日益增多， 各國均在尋找更多的礦渣應用場景。1862年， 德國商人發(fā)現(xiàn)磨細的礦渣具有內(nèi)在活性， 從此， 礦渣逐漸被用到水泥、 混凝土等原材料中。

礦渣作為鋼鐵產(chǎn)品的副產(chǎn)品， 與鋼鐵產(chǎn)業(yè)息息相關。有數(shù)據(jù)顯示， 亞洲生鐵產(chǎn)量占全世界的75%以上， 其次是歐盟、 美洲等。各國礦渣粉的使用也不相同， 我國和歐盟主要用于水泥和混凝土， 日本和巴西主要用于水泥， 美國則主要用于混凝土。

3.國內(nèi)外產(chǎn)品在市場上的占有情況

從礦渣粉行業(yè)的情況來看， 因其具有良好的功能性和環(huán)保性， 在各國的應用均呈上升趨勢， 但受一些因素影響， 對礦渣粉的需求也不一樣。在日本、 美國、 歐洲等國家和地區(qū)， 礦渣粉供不應求。而我國是鋼鐵生產(chǎn)大國， 礦渣產(chǎn)量也居世界前列， 廢棄礦渣產(chǎn)能嚴重過剩， 需要走出去， 通過產(chǎn)業(yè)轉移、 協(xié)同等方式合理、 有效地開拓海外銷售市場。因而， 近年來， 我國礦渣粉的國外占有率也在逐步提高。

4.產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

我國是鋼鐵大國， 生鐵產(chǎn)量約占全世界的60%， 礦渣粉生產(chǎn)線總產(chǎn)能達2億噸。根據(jù)我國國家標準及產(chǎn)品的性能特點， 我國的礦渣粉主要用于水泥生產(chǎn)企業(yè)作為水泥混合材料， 或在混凝土攪拌站作為混凝土摻和料使用。《用于水泥、 砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB/T 18046-2017）標準變更后， 加入了初凝時間比、 不溶物、 放射性等方面的要求， 各項指標均高于國際標準。因此， 也有一部分礦渣粉出口到國外。

5.產(chǎn)品的應用前景和發(fā)展趨勢

礦渣粉具有活性指數(shù)高、 抗硫酸鹽、 海水侵蝕性好等性能， 使用礦渣粉產(chǎn)品可有效減少二氧化碳的排放量， 對實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著我國經(jīng)濟新常態(tài)化的發(fā)展， 供給側結構性改革的深入推進， 人們的環(huán)保意識逐漸提高， 各地都在大力推廣綠色建筑， 使用綠色建材。礦渣粉作為優(yōu)質(zhì)的摻和料， 在建筑領域的應用已成為建筑行業(yè)綠色發(fā)展的一個方向。

三、 產(chǎn)品標準和重要指標分析

（一）產(chǎn)品標準情況分析

《用于水泥、 砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB/T 18046-2017）標準根據(jù)細度（比表面積）、 活性指數(shù)的不同劃分為S75、 S95、 S105三個等級， 對密度、 含水量、 不溶物、 三氧化硫、 氯離子、 燒失量進行限制。與日本、 韓國相比， 其對氯離子含量的要求是不大于0.02%， 我國則為不大于0.06%； 其要求氧化鎂含量不大于10.0%， 我國則沒有相關要求。除此之外， 我國的其他指標均相當于或嚴于日本、 韓國的標準。

（二）產(chǎn)品質(zhì)量重點指標分析

1.比表面積

礦渣粉比表面積對其活性有重要影響， 顆粒越細， 面積越大， 反應速度越快， 反應程度也越充分。一般礦渣粉磨得越細， 活性越高， 摻入混凝土后， 早期產(chǎn)生的水化熱越大。礦渣粉的比表面積減小， 則會降低混凝土的粘聚性， 可能出現(xiàn)不同程度的泌水、 離析等現(xiàn)象， 影響混凝土強度， 導致初凝時間比高、 活性指數(shù)低等情況。

2.活性指數(shù)

活性指數(shù)是通過試驗膠砂28d強度與對比膠砂28d強度之比計算得出的。礦渣粉活性指數(shù)與質(zhì)量系數(shù)（化學成分）、 產(chǎn)渣工藝和細度密切相關。對于礦渣粉來說， 7d活性指數(shù)不容易達到要求， 7d活性指數(shù)越高， 混凝土中就可以摻加更多的礦渣粉， 從而為混凝土企業(yè)增加利潤。而其活性降低， 則會造成早期強度降低， 甚至影響28d強度。因此， 在礦渣粉的使用過程中應重視礦渣粉活性指數(shù)檢驗。

3.初凝時間比

初凝時間比是通過試驗凈漿與對比凈漿初凝時間之比計算得出的。初凝時間比與摻加的混合材、 助磨劑密切相關。一些企業(yè)如果使用低于礦渣粉活性的其他非活性混合材， 或在礦渣粉中違規(guī)加入不符合標準的助磨劑， 都會導致初凝時間比增大。因此， 企業(yè)在生產(chǎn)中應杜絕違規(guī)摻加混合材料， 將初凝時間比控制在合理范圍內(nèi)， 以滿足水泥和混凝土工程的要求。

4.不溶物

不溶物是礦渣粉中不溶于鹽酸也不溶于氫氧化鈉的殘渣。不溶物高可能使水泥和混凝土產(chǎn)生嚴重的裂縫。粉煤灰中的不熔渣較多， 一般超過20%， 鋼渣粉中也存在較多的不熔渣， 可能會影響水泥和混凝土的穩(wěn)定性。相對于粉煤灰和鋼渣粉來說， 礦渣粉中的不溶物含量較低， 可有效控制不溶物對水泥和混凝土造成的負面影響。

四、 近年來遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查情況

（一）遼寧省近三年的抽檢情況

近三年， 礦渣粉產(chǎn)品的省級監(jiān)督抽查情況見表2。

表2? 近三年礦渣粉產(chǎn)品省級監(jiān)督抽查情況表

[抽查

時間 抽查

企業(yè)數(shù) 抽查

總批次數(shù) 不合格

批次數(shù) 不合格

發(fā)現(xiàn)率 2020年 10 10 2 20.0 2021年 18 25 1 4.0 2022年 8 8 1 12.5 ]

（二）抽查結果分析

從抽查數(shù)據(jù)可以看出遼寧省質(zhì)監(jiān)部門對礦渣粉行業(yè)的監(jiān)督力度， 省內(nèi)的大部分礦渣粉企業(yè)都對其產(chǎn)品質(zhì)量進行了嚴格控制， 生產(chǎn)工藝及設備先進， 廠方自身的檢驗設備完善， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。但是也有個別企業(yè)在質(zhì)量控制方面管理不嚴， 存在未嚴格按照質(zhì)量管理要求執(zhí)行， 出廠檢驗不規(guī)范或不檢驗就出廠的情況。

五、 質(zhì)量現(xiàn)狀分析

（一）總體分析

近年來， 遼寧省市場監(jiān)督管理局開展的礦渣粉省級監(jiān)督抽查結果， 基本可以反映出全省礦渣粉行業(yè)的實際情況， 抽檢中涉及的不合格項目主要為初凝時間比、 不溶物和活性指數(shù)。遼寧省礦渣粉行業(yè)處于產(chǎn)能過剩的狀態(tài)， 大型企業(yè)擁有一定的品牌和市場優(yōu)勢， 對礦渣粉的產(chǎn)品質(zhì)量比較重視， 投入較大、 管理到位， 不合格率為0%。但是仍然存在部分小型企業(yè)， 用明顯低于成本的價格沖擊市場， 偷工減料、 使用不合格的混合材料， 出廠檢驗不嚴格， 不按照標準要求的出廠檢驗項目進行檢驗， 造成礦渣粉質(zhì)量不穩(wěn)定。

（二）質(zhì)量問題原因分析

第一， 礦渣粉行業(yè)涉及范圍廣， 企業(yè)數(shù)量多， 但整體規(guī)模較小， 行業(yè)內(nèi)缺少相應的管理規(guī)范及監(jiān)督管理制度。礦渣粉的制備和生產(chǎn)與水泥行業(yè)一樣， 需要一定的技術和生產(chǎn)工藝， 如果無法保證生產(chǎn)時的規(guī)范性， 在一定程度上會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

第二， 礦渣粉的生產(chǎn)過程中存在違規(guī)摻加混合材料的現(xiàn)象， 危害了建筑工程質(zhì)量。這類行為主要包括： 第一， 用低等級礦渣粉代替高等級礦渣粉。部分企業(yè)為了增加臺時產(chǎn)量， 比表面積達不到標準要求， 以低標準的礦渣粉冒充比表面積高的S95礦渣粉銷售。第二， 違規(guī)摻加石粉。為降低成本， 用價格較低的石粉替代部分礦渣粉， 導致生產(chǎn)出的產(chǎn)品不符合要求。第三， 違規(guī)摻加爐渣或粉煤灰。這類混合材活性較低， 摻入后會嚴重影響水泥和混凝土的強度。第四， 違規(guī)摻加鋼渣粉。鋼渣粉會影響水泥和混凝土的穩(wěn)定性， 嚴重影響混凝土質(zhì)量。

第三， 《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）第3號修改單（國標委2018年7月10日）中明文規(guī)定： “全面取消P.C32.5等級”。這是繼第2號修改單后， 再一次提出取消P.C32.5R等級水泥。我國P.C32.5水泥的市場占有率高達50%左右， 這意味著將會有大量的混合材料從水泥行業(yè)進入摻和料行業(yè)。部分企業(yè)生產(chǎn)管理混亂， 在粉磨過程中混入了粒化高爐礦渣之外的惰性材料， 導致產(chǎn)品質(zhì)量降低。

第四， 生產(chǎn)企業(yè)對標準的執(zhí)行力不足， 對生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制不嚴。部分企業(yè)不具備檢驗能力， 出廠檢驗時僅對比表面積進行檢測， 未對全部指標進行檢驗。

（三）其他相關情況

為了提高鋼鐵的特種性能， 在煉制過程中會添加多種金屬、 非金屬元素， 粒化高爐礦渣的成分和性能變化較大， 易導致礦渣粉質(zhì)量不穩(wěn)定。因此， 企業(yè)應加強進廠原料的檢驗。

六、 結語

本文介紹了國內(nèi)和遼寧省內(nèi)礦渣粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀， 對產(chǎn)品標準和重要項目指標進行了分析， 通過對近年來遼寧省的礦渣粉抽查情況進行分析， 根據(jù)主要不合格項目闡述了質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因。礦渣粉作為水泥、 砂漿和混凝土重要摻和物之一， 已成為現(xiàn)代建筑重要的組成部分， 是混凝土高性能化的一種不可或缺的原材料， 合理利用礦渣粉， 對水泥和混凝土行業(yè)向低碳、 綠色建材方向發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

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