工业废渣不生产水泥依然可用于建材 [复制链接]

工业废渣不生产水泥依然可用于建材

1、水泥生产到底消耗多少废渣

目前国内生产的水泥品种，主要是普通硅酸盐水泥、复合水泥、矿渣水泥等，而根据特殊需求，还有很多其它品种的水泥，但相对较少。纵观各不同品种的水泥，我们发现一个共同点，那就是都并非是直接用熟料磨制而成，而是在其中添加了多种不同的混合材，具体的添加量则各有不同。

根据GB相关规定，如果是磨制P.O42.5标号水泥，混合材(不包括石膏)的添加量为5%-20%，也就是说1吨熟料理论可以磨制1.25吨普通硅酸盐水泥；而如果是复合水泥，混合材掺入量在20%-50%，也就是1吨熟料理论上可以磨制2吨复合水泥；而如果是矿渣水泥与复合水泥混合材掺入量相当，但PSB掺混量则是50%-70%，也就是说1吨熟料理论可以磨制3.33吨矿渣水泥。从大部分水泥企业的反馈数据来看，一般P.O42.5标号水泥与P.C32.5标号水泥(或PSA32.5)的生产数量比例为60%：40%，其它品种的水泥产量相对较少。因此，我们在计算水泥产能时，通常按照1吨熟料最终可磨制水泥1.55吨来计算，也就是平均掺混量为35.5%。在此，我们依据这个参数可计算出历年水泥行业使用混合材的总量(即使用的工业废渣的数量)，详见下表。

数据来源：水泥商情(年熟料产量为实际数据，年为推算数据)

水泥在生产过程中所添加的混合材，其实大部分都来自于工业废渣，包括煤矸石、煤渣、粉煤灰、矿渣等。从上表可看出，历年来水泥行业都消纳了大量的工业废渣，占到了每年水泥产量的三成半以上，以2011年为例，20.58亿吨的水泥产量，足足消纳了7.77亿吨的工业固废。

2、水泥生产为什么要使用工业废渣

、现行水泥生产中掺混量相关标准及规定

依据水泥产品的国家标准 《通用硅酸盐水泥》(GB)(简称本版，下同)，因水泥品种的不同，可掺入的混合材的种类和数量也不同。目前，市场用量最大的是通用水泥，主要有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥及复合水泥五种。其他品种的水泥因针对特种需求而生产，用量和产量都较小，在此，我们不作探讨。

依照标准，在普通硅酸盐水泥中，活性混合材料掺加量为 5%且 20%，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准第5.2.5条的窑灰代替。

具体材料种类包括：应符合 GB/T 5483 中规定的G 类或M 类二级(含)以上的石膏或混合石膏及以硫酸钙为主要成分的工业副石膏；符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847 标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847 标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不大于2.5%；符合JC/T742 规定的窑灰及助磨剂。

与此同时，在水泥生产过程中，对于上述混合材材质也做了量化规定，具体而言：在矿渣水泥中，矿渣掺加量为 20%且 70% ，并分为A型和B型。A 型矿渣掺量 20%且 50%，代号P.S.A；B型矿渣掺量 50%且 70%，代号P.S.B(原版GB中第3.1 条，本版第5.1条)；

在粉煤灰水泥中，粉煤灰混合材料掺量为 20且 40；

在火山灰水泥中，火山灰质混合材料掺量为 20%且 40% (原版 GB中第3.2条，本版第5.1条)；

在复合水泥中，混合材料总掺加量为 20%且 50% (原版GB中第3章，本版第5.1条)；

综上所述，水泥生产过程中，常用的混合材主要来源于火山灰以及其他工业生产过程中产生的废渣，而其中所使用的工业废渣主要是粉煤灰和矿渣，本报告将重点对粉煤灰和矿渣做详细论述。

、为什么用粉煤灰作水泥生产中的混合材材料

通过对粉煤灰及使用粉煤灰做混合材所制成水泥的性能进行研究，发现用粉煤灰做水泥生产中的混合材具有诸多优点。

其一是用粉煤灰添加混合材制成的水泥，需水量少，泌水性小，和易性好。粉煤灰中含有大量致密的球形玻璃体颗粒比表面积小，对水的吸附能力小，所以需水量少，而微珠颗粒具有良好的保水能力，减少泌水现象的效果尤其明显。

其次是干缩性小，抗裂性好。干缩性主要取决于用水量，如果水泥的需水量大，硬化后过多的未起水化作用的吸附水会逐渐蒸发造成千缩。粉煤灰水泥的需水量少，因而干缩性小。水泥的抗裂性能与其干缩性能、抗拉强度密切相关。干缩越小，抗拉强度越高，水泥混凝土产生裂缝的机会越少，抗裂性能越好。所以粉煤灰水泥对于防止砂浆和混凝士的裂缝和保持混凝十的体积稳定性十分有益。

再次是水化热少。粉煤灰的加入降低了熟料的含量相应地降低了水化速度快、放热量多的铝酸钙和硅酸三钙的含量，从而降低了水泥的水化热。尤其是粉煤灰掺加量较大时水化热降低十分明显。

另外，用粉煤灰用作水泥生产的混合材同样具有较高的抗淡水和硫酸盐腐蚀的能力。粉煤灰的活性氧化物与熟料水化生成的氢氧化钙反应，消耗掉大量氢氧化钙使水泥中氢氧化钙的浓度降低，提高了抗腐蚀能力。粉煤灰水泥硬化后氢氧化钙含量少，使其碱度较低，所以抗碳化能力较差。

早期强度低，后期强度增长率大。粉煤灰水泥中熟料含量少，掺入的粉煤灰活性表现缓慢，所以早期强度较低，而粉煤灰的次水化反应可使粉煤灰水泥的后期强度不断增长。粉煤灰水泥的后期强度(6月之后)可以超过硅酸盐水泥。

综上所述，作为国内产量巨大的粉煤灰，由于其具有多种优势和特点，在过去很长的一段时间里，都为水泥企业所大量消化利用。

、为什么用矿渣作水泥生产中的混合材

与粉煤灰作为水泥生产中的混合材矿的部分优点相同，矿渣用作混合材也具有多个好处，其中主要优点是可以提高水泥、混凝土的早期强度和改善混凝土的某些特性(如易和性、提高早强、减少水化热等)。另外，在掺入矿渣粉后，由于它们的粒径与水泥颗粒粒径形成粒径梯度，颗粒之间相互填充，因此可以进一步减少细集料颗粒间的空隙，使其更加密实，并且可以使得水泥颗粒间的水分得以释放，形成自由水，提高水泥的流动性，这是矿渣粉的微集料效应。其次，矿渣粉与水泥颗粒之间及矿渣粉与矿渣粉之间接触点面积小，且矿渣粉的斥水作用使得对减水剂吸附作用也较弱，因此矿渣粉的双掺可提高混凝土的流动性，和易性，减少塌落度损失。

正是由于钢渣具有如此多的特性，因而近几年来，水泥行业都在大量使用矿渣作为水泥产品的掺混料，一方面是为了改善水泥特性，另一方面也是为了消化固废，减小对环境的污染。

、我国每年排放多少粉煤灰

、粉煤灰产出的过程

在火力发电中，煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即产生为粉煤灰。

、历年粉煤灰产出数量

目前国内火力发电基本以燃煤为主，极少量的电厂采用天然气或燃油等发电，基本可以忽略不计。正常情况下，一吨标准煤发电量约为2777度，由此我们可逆推历年火力发电的标准煤使用总量。另外，大唐高铝煤炭研发中心常务副总经理孙俊民指出，每3.5吨(标准)煤约产生一吨粉煤灰，换算过来就是标煤在燃烧过程中产生28.6%的粉煤灰，并由此估算出历年的粉煤灰产量，具体见下表：

数据来源：国家统计局

从上表可以看出，到2011年，中国粉煤灰排放量就已经达到3.85亿吨，而这还是在只考虑了电厂使用标煤发电的情况。如果电厂使用的动力煤热值在5500大卡左右的话，排放量会更大。另外还有大量的煤炭倍用于其它行业，也有不少的粉煤灰排出，再加上煤炭燃烧过程中，还有部分煤渣排放，如果将这部分也磨制成粉混入粉煤灰的话，2011年实际的粉煤灰排放量估计至少得在我们计算的数据上再翻一番。

、我国每年排放多少矿渣

、矿渣产出的过程

传统意义上的矿渣，是矿山开采、选矿及加工冶炼过程中产生的固体废弃物的统称。本报告里的矿渣，特指钢铁厂的冶炼渣，即高炉炼铁熔融的矿渣在骤冷时，来不及结晶而形成的玻璃态物质，呈细粒状。矿渣经磨细后，是水泥产品中添加的的活性混合材料之一。

、历年矿渣产出数量

根据北方重工设计院的一份资料显示，每炼制1吨粗钢可产生0.4吨矿渣，另外唐卫*(北京地质大学博士)所著《钢渣矿渣复合微粉对水泥和混凝土性能影响的实验研究》(2009年)中提到，2008年中国粗钢产量5亿吨(50091万吨)，其中产生矿渣约1.5亿吨以及钢渣约0.65亿吨，折合每生产1吨粗钢约排放0.43吨矿渣。在此我们取值炼制1吨粗钢产生0.4吨钢渣，并由此推算出历年钢渣排放数据，见下表：

数据来源：国家统计局

从上表可以看出，到2011年，中国矿渣排放量(仅指炼钢部分)就达到了2.74亿吨，如果再考虑到产量稍低的铜、铝等金属炼制所产生的矿渣，实际的矿渣产量将远高于这个数据。

、粉煤灰、矿渣在水泥混合材中的使用情况

从前面的论述中，我们可以看出，每年粉煤灰以及矿渣的排放量都是比较大的，对环境的影响不容小觑。但由于两者都具有很多特性，都能在一定程度上改善水泥产品的特性，因而在水泥行业的使用量比较大。当然，有部分比较优质的粉煤灰或矿渣微粉，是没有添加到水泥制品中，而是直接作为混凝土或砂浆的掺合料，用于取代部分水泥，但在目前，这部分的用量还是比较小的。而用于其它用途的比如直接制作建材、骨料等，虽然也有应用，但在目前国内的生产技术还不是很先进的情况下，这部分的用量也是比较小的。因而大部分的粉煤灰和矿渣还是被应用到了水泥的生产当中，见下表：

数据来源：水泥商情

上表数据显示，从2001年到2011年，水泥生产中混合材的成分主要以粉煤灰和矿渣为主，除2004年以外，其在水泥生产的混合材中每年的占比基本上都达到75%以上，甚至在2007年时占比几近100% 。从这点可以看出，目前国内水泥生产过程中，所添加的混合材，对粉煤灰及矿渣的依赖度很高。

二、工业废渣做水泥混合材的利弊分析

1、工业废渣用作水泥混合材的积极因素

、可显著提高水泥产量

从前面的几个统计表格中可以发现，历年的水泥总产量中，混合材的总量占比都是很高的，以2011年水泥总产量20.58亿吨为例，当年水泥厂生产熟料总产量仅为12.81亿吨，而其中添加了近8亿吨混合材。这说明，如果水泥厂只生产硅酸盐水泥，就水泥产量而言，将会大幅下降。

、降低水泥生产成本

另一方面，工业废渣作为混合材，具有原料成本低的优点。很多时候，工业固废都是半买半送的方式，其吨单价要比熟料低上不少，两者混合后，能显著降低吨水泥的生产成本。

、改善水泥品质性能，满足特定工程使用

如前所述，水泥混合材中占绝大多数的粉煤灰、矿渣具有泌水性小、和易性好、干缩性小和抗裂性好等优点，其中混合材中的粉煤灰特别具有干缩性小，抗裂性好的特点。而水泥的抗裂性能与其干缩性能、抗拉强度密切相关。干缩越小，抗拉强度越高，水泥混凝土产生裂缝的机会越少，抗裂性能越好。而通过此种混合材添加生产出的水泥，其水泥品质性能将提高，从而满足特定工程的使用。

、减少堆积，改善环境

《大宗工业固体废物综合利用 十二五 规划》(工信部规[2011]600号)显示， 十一五 期间，大宗工业固体废物产生量快速攀升，总产生量118亿吨，堆存量净增82亿吨，总堆存量达到190亿吨。 十二五 期间，随着我国工业的快速发展，大宗工业固体废物产生量也将随之增加，预计总产生量将达150亿吨，堆存量将净增80亿吨，总堆存量将达到270亿吨，大宗工业固体废物堆存将新增占用土地40万亩。

堆存量增加将使得环境污染和安全隐患加大，大宗工业固体废物中含有的药剂及铜、铅、锌、铬、镉、砷、汞等多种金属元素，随水流入附近河流或渗入地下，将严重污染水源。干涸后的尾砂、粉煤灰等遇大风形成扬尘，煤矸石自燃产生的二氧化硫会形成酸雨，对环境造成危害。尾矿库、赤泥库等超期或超负荷使用，甚至违规操作，会带来极大安全隐患，对周边地区人民财产和生命安全造成严重威胁。另外，大量非金属天然矿物资源的开采也引起严重的环境、生态破坏等问题。

2011年水泥生产过程中消耗的混合材接近8亿吨，如果水泥行业在未来每年都能持续消耗近8亿吨的混合材(主要是工业固废)，意味着将消耗掉 十二五 期间大宗工业固废的四分之一左右，能够在很大程度上减小工业固废对环境的破坏。因此，从环保的角度来讲，水泥生产中大量添加工业废渣，对于改善自然环境有着较为有力的助益作用。。

2、工业废渣用作水泥混合材的不利影响

、混合材添加量不确定

通常情况下，未确保水泥产品质量的稳定，以及消除后续施工的安全隐患，水泥企业在生产水泥的过程中，都会保留一定的富余强度。但不能排除有部分水泥企业为追求利润最大化，往水泥里面添加大量的混合材，导致水泥强度仅能满足基本标准甚至是不达标，给后续使用带来一定的安全隐患。

、混合材质量不确定

为了保证水泥产品质量的优异性和稳定性，通常水泥企业都会选用比较优质的粉煤灰、矿渣微粉等作为混合材。但由于缺乏有效的监督，部分水泥企业为了降低成本，往往会选用一些品质不是很好的混合材，导致水泥产品标号下降或不稳定。当然，也有部分水泥企业是在不知情的情况下采购了不合格的混合材，导致水泥性能与预期性能发生较大偏差，为后续使用带来隐患。

混合材添加的数量和质量的不确定，最为关键的原因是，目前国家或行业并没有一套行之有效的产品质量追溯机制，水泥厂完全可以从成本控制的角度随意施为，导致终端的用户对此完全不知情，而一旦发生质量纠纷，也很难确定主题。

、不利于商混站配料

为了调配生产出优质合格的混凝土，商混站通常会选用优质粉煤灰或优质矿粉，作为混凝土的掺合料，用于改善混凝土性能，或满足特定场合的使用。但是如前所述，由于水泥企业在生产过程中，很容易有意或无意的添加一些不合格的混合材，且添加量又对外完全保密，导致商混站在搅拌混凝土时，很多时候都是添加掺合料都是跟着感觉走。

虽然说在这种情况下，调配出的混凝土并不会出现质量问题，但如果说商混站对水泥内部混合材的质量和数量都很明确的背景下，调配出的混凝土质量会更优异，更有针对性。然而，由于水泥企业已经添加较多的混合材，会导致商混站在搅拌混凝土的时候，有些特定需求的混凝土甚至调配不出来，只能用性能近似的产品替代，严重加大了商混站的使用难度。

、粉煤灰水泥抗冻性差

由于水泥中掺加了大量的粉煤灰作为混合材，使水泥需水量增大，水分蒸发后造成的毛细孔隙增多，且早期强度低，故抗冻性差，不宜用于严寒地区，特别是严寒地区水位经常变动的部位。

、矿渣水泥抗渗性差、干缩较大

由于矿渣本身不容易磨细，磨细后又呈多棱角状，且颗粒平均粒径大于硅酸盐水泥粒径，矿渣硅酸盐水泥的保水性差、抗渗性差、泌水通道较多、干缩较大，使用中要严格控制用水量，需要加强早期养护。

三、历年粉煤灰及矿渣产出数量及使用情况

1、目前粉煤灰在国内主要用途

具体而言，除应用于水泥生产充当混合材外，目前我国粉煤灰综合利用技术还有以下几种方式：

、生产粉煤灰烧结砖

粉煤灰烧结砖是以粉煤灰和粘土为原料，经搅拌、成型、干燥、焙烧制成的砖。过去砖厂采用国产设备和传统生产方法，粉煤灰掺量只有40%左右。近几年采用了国外的技术和设备，粉煤灰掺量提高到60%～70%。

、生产粉煤灰蒸养砖

粉煤灰蒸养砖是以粉煤灰为主要原料，掺人适量骨料生石灰、石膏，经坯料制备、压制成型、常压或高压蒸汽养护而制成的砖。粉煤灰在湿热条件下，能与石灰、石膏等胶凝材料反应，生成具有一定强度的水化产物，粉煤灰掺量约为65%。

、生产粉煤灰硅酸盐砌块

粉煤灰硅酸盐砌块以粉煤灰、石灰、石膏为胶结料，以炉渣为骨料，经加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成。粉煤灰掺量为30%左右，炉渣占55%。砌块的密度一般为1800kg/m3左右，抗压强度可达100 150号，其缺点是收缩值偏大，碳化系数偏低，抗冻性稍差。

、生产加气混凝土

粉煤灰加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配以适量的生石灰、水泥、石膏及铝粉等添加剂制成的一种轻质混凝土建筑材料，粉煤灰掺量一般可达70%。这一产品的生产技术成熟，产品质量已过关。国家颁布的有关加气混凝土的试验方法(JG 256 275 80)、产品标准(JG 315 82)、应用技术规范(JCl7 84)等，都包括了粉煤灰加气混凝土。粉煤灰加气混凝土的性能和其他品种加气混凝土基本相同，使用范围也相同。

、生产粉煤灰陶粒

以粉煤灰为原料，加入一定量的胶结料和水，经成球、烧结而成的轻骨料即为烧结粉煤灰陶粒。它是一种性能较好的人造轻骨料。其用灰量大，还可以充分利用粉煤灰中的热值，粉煤灰掺量约80%。用烧结机生产的粉煤灰陶粒的容重一般为650kg/m3，可以配制300号混凝土。

、在砂浆中可以代替部分水泥、石灰或砂

用于砂浆中的粉煤灰质量要求不高，砂浆在建筑工程中用量很大，可利用大量粉煤灰。但目前暂无国家或行业技术标准和施工规范，在使用前需经过配比试验。

用粉煤灰作混凝土掺和料，要求粉煤灰有较高的质量，如细度要大、活性要高、含碳量要低。因此常用磨细粉煤灰，每立方米混凝土可用灰50～100kg，节约水泥50～100kg。掺粉煤灰的水泥凝结较缓慢，和易性好，能减少离析与泌水，可泵性能好，有利于较长距离运输和泵送施工。

掺粉煤灰混凝土的制作工艺流程与普通混凝土基本相同，只是增加了粉煤灰这种原料需要增加相应的储存、计量和输送设备。

、用于筑路和回填

用粉煤灰、石灰和碎石按一定比例混合搅拌可制作路面基层材料。掺加量最高可达70%，对粉煤灰质量要求不高，可根据《粉煤灰、石灰道路基层施工暂行技术规定》(CJ4 83)进行生产和施工。

粉煤灰均可满足对填方材料的质量要求，且粉煤灰对水质不会造成污染。工程回填、围海造田和矿井回填等可大量使用粉煤灰。

、选取漂珠

国内采用机械分选、湿法浮选等工艺，直接从粉煤灰中回收漂珠等有用物质。其中漂珠含量虽仅占粉煤灰总量的0.2%~1%，但具有质轻、熔点高、隔音、电绝缘、耐磨性强、抗压强度高、无*、稳定性好等良好性能，可制备各种功能材料，如轻质耐火材料、防火防水涂料、车辆刹车片、石油裂化催化剂、人造革填充剂等。

、提取氧化铝

该项技术在国外已经比较成熟，国内目前暂时只有一家。大唐国际再生资源开发公司在内蒙的 高铝粉煤灰提取氧化铝 项目在今年8月初正式投产，今年底有望实现全面达产，该项目设计产能为20万吨/年氧化铝约合14万吨液态铝。

2、目前矿渣在国内主要用途

目前矿渣除应用于水泥生产中充当混合材材料外，其在冶金、农业等领域均有应用。

、用作冶金原料

矿渣在冶金生产中可代替石灰石或石灰做烧结熔剂、高炉熔剂、化铁炉熔剂，作炼钢返回渣等。

、用作筑路

含游离氧化钙低，含磷也高而不适宜作冶炼熔剂的矿渣，可以用作筑路、河道和水工建筑材料。

、用于农业

矿渣中含有CaO，可用来改良酸性土壤。矿渣可作磷肥，也可作硅钙肥，在一定的土壤环境下对植物早期和晚期都有肥效。当采用中、高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣情况下，回收的初期含磷渣，经破碎一磁选一破碎等工艺条件，就得到成品矿渣磷肥。矿渣中的P2O5虽不溶于水，但具有枸溶性，即能溶于酸度相当2%枸橼酸(柠檬酸)或枸橼酸铵的溶液中，可被植物吸收。一般用作基肥，每亩可施用50～200kg。

、用作建材

在这里，要特别说明一下矿渣大力作为混凝土骨料的可行性，因为如果这一技术可行，那么将大大解决国内矿渣大面积堆积的问题。

矿渣粉(以下简称矿粉)，即炼钢所剩的废物经过研磨所成的粉末。矿粉是将水淬粒化高炉矿渣经过粉磨后达到规定细度的一种粉体材料，它既可用作等量取代熟料生产高掺量矿渣水泥，也可作为混凝土的掺合料取代部分水泥。

对于矿粉的应用方式，在国外，象日本、德国、法国、新加坡等，矿粉生产大部分是水泥工厂内的一个车间，矿粉产品主要是与粉磨后的水泥熟料粉混合生产高掺量矿渣水泥，少部分是直接用做混凝土掺合料；而在国内，由于矿粉生产基本上都是独立的生产企业，如果用矿粉产品生产高掺量矿渣水泥将存在二次运输等问题，增加了水泥生产成本，因此，在国内矿粉主要被出售到商品混凝土搅拌站，用作混凝土掺合料代替部分水泥；而应用在与熟料水泥混合生产高掺量矿渣水泥的相对较少。

应用的水平在矿粉被认识以前，矿渣主要被用作水泥混合材，与熟料一起混合粉磨生产水泥，矿渣的细度较粗，活性未能得到充分的发挥，矿渣在水泥中主要起一个掺淡和增加产量的作用，这个阶段的矿渣利用完全属于低效利用。而现在将矿渣单独粉磨成一定细度的矿粉后再利用，矿粉一方面可以高掺量等量取代水泥，保证28天等强；另一方面还可以改善水泥的性能，降低水化热等。由此可见，现阶段矿渣的利用与过去的低效利用有本质的区别，属于高级别的利用。

根据国内近几年来矿粉在混凝土中应用的实践，矿粉用作混凝土掺合料可以等量取代部分水泥，取代量一般在30%～40%。矿粉混凝土与普通混凝土相比，具有以下特点：(1)与同标号的基准混凝土相比，矿粉混凝土早期强度(3天、7天)稍低，后期强度增长率较高，甚至可以超过基准混凝土。(2)掺加矿粉，可以降低混凝土水化热峰值，延迟峰温发生的时间。(3)矿粉的微集料效应和二次水化反应优化了混凝土孔结构，使混凝土进一步致密，孔径细化，连通孔减少，大大提高了混凝土的抗渗性能和抗氯离子渗透性能。同时矿粉混凝土中由于水泥用量降低和矿粉本身对碱的吸收，使整个混凝土体系内的Ca(OH)2减少，使其抗硫酸盐腐蚀性能和抑制碱集料反应的能力明显提高。

从上述的分析可以知道，高质量的矿粉将是国内混凝土生产企业的首选，而目前因为技术设备的限制，矿粉的细度还有待提高。如果在这一领域深耕细作，将大大提高矿渣的生产利用率。

五、国外对工业废渣的利用

1、粉煤灰在国外使用情况

从国外的粉煤灰利用先进经验来看，还有更多的方法和技术可以消化粉煤灰，例如用于处理矿山酸性废水。

另外国外也发现粉煤灰在制备新型材料方面也具备一定用途。美国学者Lu Zhe等研究将精细煤粒燃烧后产生的粉煤灰用于制备聚合物复合材料。在韩国，一些研究将粉煤灰作为一种新的造纸原料，并通过电子显微镜分析粉煤灰提高纸张抗拉强度和内部粘结强度的原理。

从国外的成功经验来看，粉煤灰在以下3个方面的综合利用将具有可观的发展前景：(1)以粉煤灰为原料做吸附材料、絮凝剂等，应用于化工和环保方面。国内对用粉煤灰制无机絮凝剂的研究虽然已有报道，但工艺设计仍处于摸索阶段，研究才刚起步，还没有实现工业化，目前，在日本和西欧的一些国家利用粉煤灰生产高效絮凝剂目前已实现了工业化生产；(2)以粉煤灰为回填料，应用于煤矿采空区回填，控制地表沉陷；(3)以粉煤灰为原料，制备聚合物复合材料，纤维材料等。

2、矿渣在国外使用情况

、日本矿渣综合利用情况

日本于1979年起，建设省土木研究所、土木研究中心和钢铁联盟的钢铁渣协会共同研究矿渣在道路中应用，1988年修订《沥青路面铺路纲要》，确认可以使用矿渣。此外，除用来生产水泥外，矿渣还可作特殊肥料使用，1986年日本认定矿渣硅酸质肥料当作普通肥料使用或作酸性土壤改良剂；利用矿渣中石灰等有效成分提高受污泥等污染的封闭性海域的海底水质和底质，如东京湾、伊势湾、濑户内海等，已有预试验结果，从1990年起，得到专家协作，正在研究。

1992年日本住友金属公司矿渣利用情况如下：矿渣总量150万吨，填埋工程等占40%，土木工程占32%，高炉、烧结循环利用占21%，水泥仅仅只占到了4%，加工原料占2%，道路占1%。现在日本许多钢厂都是用蒸汽陈化方式处理矿渣，处理后的矿渣作上层路基材料是矿渣高附加价值利用之一。住友金属公司研究的矿渣作上层路基材料配比为矿渣75%，高炉缓冷渣20%，高炉水淬渣5%，商品名为S-HMS-25。因单一矿渣水硬性差，不能单独作上层路基材料，需配水硬性好的高炉缓冷渣和水硬性特好的高炉水淬渣。S-HMS-25作上层路基材料的性能相当于HMS-25(调整水硬性粒度钢铁渣)标准。住友金属公司经过室内试验和在小仓、鹿岛和歌山三个厂内道路试验，以及2年的跟踪调查，完全证实道路表面质量没有因矿渣膨胀而造成异常现象，说明S-HMS-25可作上层路基材料。在日本，矿渣与高炉缓冷渣、水渣混和后符合HMS标准，就可作商品出售，供作上层路基材料，增加矿渣销售量。

、德国矿渣综合利用情况

德国杜依斯堡?莱茵豪森炉渣研究所是世界上独一无二的炉渣研究所，它为炉渣的有效利用作出了贡献。1994年德国钢铁渣利用率为95%以上。其中56%用于土建，如铺路、土方工程和水利工程；30%用于生产矿渣硅酸盐和高炉渣水泥；7%在钢厂内返回使用；2%用于制做肥料，只有小于5%的炉渣因达不到使用要求而被送往渣场。该研究所认为用炉渣作铺路材料，有很好的工程特性：承载力大，坚固性好，耐冰冻，体积稳定性强，耐磨性能好，耐浪花拍打和潮流的冲击。尤其是用混合炉渣(高炉块渣、矿渣和水渣)铺路，其承载力比普通材料铺的路面更高，因此沥青层的厚度也可以减少2cm，可以降低造价。德国北部一些钢厂的炉渣常常出口到丹麦，作为制做沥青混凝土的原料。此外，炉渣中的矿物质对道路两旁树木生长有着良好的促进作用，尤其是将炉渣作为疏松剂填在树木根部周围的土中，效果更佳。关于炉渣不是废料的问题，尚需国际经济和开发组织给予定性，并通过对炉渣的性能等制定统一标准后，炉渣就可以象钢材一样作为产品而进出国境予以销售。

、美洲矿渣综合利用情况

美国矿渣有近一半量出售用于填埋，还有用途是作水泥添加剂。加拿大多法斯科公司把处理过的矿渣用于道路建设。

从国外矿渣的利用情况来看，和国内大多数用于水泥生产不同，国外的矿渣大多数用于土建，如铺路、土方工程和水利工程。另外，填埋工程也占据矿渣利用的绝大多数，如填海造田等。可以说，如果矿渣不在水泥生产中使用，其完全实可以通过其他渠道和方式消化的。

六、总结

从前面的论述，我们可得出以下结论：

1、粉煤灰即使不作为生产水泥的混合材，依然可以利用在砂浆和混凝土的生产中，有助于提高砂浆和混凝土的质量；

2、粉煤灰可用于制作建筑材料，比如烧结砖等，减少对粘土的需求，可减小对环境的破坏；

3、粉煤灰可用于筑路或回填，减少对砂石的需求，可在一定程度上避免对自然界的过度开采；

4、粉煤灰可用于制作加气混凝土，在拥有普通加气混凝土的特性的同时，还具有轻质的特点；

5、矿渣可用于筑路，铺设路基，在增加路基承重能力的同时，还可对道路附近的绿化带提供养分；

6、高品质矿粉在一定程度上可替代水泥，并具有水泥产品不具备的一些特性；

7、矿渣可用于制作肥料，对于农作物的生产有助益作用，同样用于部分地区植被恢复也有很大帮助；

总的来看，在生产水泥的过程中，即使不再添加混合材，无论是粉煤灰还是矿渣，依然可以通过很多途径，无污染的消耗掉。至于水泥生产过程中所使用的火山灰、煤矸石等混合材，同样可以用于建筑材料的生产等用途。从而我们可得出结论，如果水泥厂只生产硅酸盐水泥，不再添加混合材(石膏除外)，现在作为混合材使用的工业废渣，依然有着广阔的应用前景。