中国工业报记者 张永杰 张楠
钢渣，是沉重的“环境包袱”，还是待唤醒的“资源库”？这一追问的背后，是我国工业固废处理的理念迭代与现实挑战。
近日，燕赵钢铁实验室专家在接受中国工业报记者采访时指出，工业固废处理已从过去以“减量化、无害化、资源化”为核心的“三化”原则，转向“高值化、全量化、资源化”的新要求——前者侧重减少固废产出，后者聚焦将固废全量利用，提升二次资源的循环效率与价值。
然而现实差距显著：目前，我国大宗固废累计堆存量约600亿吨，年新增堆存量近30亿吨，其中，赤泥、磷石膏、钢渣等固废利用率仍较低。国家发展改革委联合九部门印发的《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》明确提出，目标到2025年，煤矸石、粉煤灰、尾矿（共伴生矿）、冶炼渣等大宗固废的综合利用能力显著提升，新增大宗固废综合利用率达到60%等目标。
“十四五”规划收官在即，“十五五”规划编制提上日程，而对“十四五”实施情况的评估是前置关键环节。在此背景下，钢渣等固废利用与处置成为市场关注焦点。
钢渣之困：存量高企背后的多重挑战
大量钢渣堆存不仅占用土地资源，同时给生态环境带来安全隐患。
近日，记者采访华北理工大学以升创新教育基地主任、钢铁碳中和学院执行院长陈伟及其钢渣资源化利用研究团队（以下简称“陈伟团队”）时得知，高炉和转炉生产中分别产生高炉渣和钢渣两类大宗工业固体废弃物。我国当前年钢铁产能对应的钢渣年产量约1.2亿吨，但其有效利用量不超30%；在钢渣综合利用方面全球钢铁行业目前均存在利用率普遍偏低、利用途径单一等问题，大量钢渣堆存不仅占用土地资源，同时给生态环境带来安全隐患。
河北省中首特钢集团有限公司董事长郑廷文在接受记者采访时指出，长流程和短流程冶炼都有钢渣产出，但是长流程钢渣处理起来很难，存在大量的废渣废物。
上海六六仓资源再生科技有限公司总经理曹春生从事钢铁行业工作多年，他表示，我国中部四省堆积大量钢渣长期闲置，大规模利用面临三重阻碍：技术短板、强制使用政策法规缺失（国外已立法强制使用）以及传统道路建材利益链封锁，叠加原料运输半径300公里内的成本限制。
华北理工大学材料科学与工程学院教授王宝祥研究固废高值化利用多年，他认为，现在能处理钢渣的技术不少，但能大规模处理的很少，钢渣用于路基和砖的市场接受度有限，大批量应用受限。钢渣存量居高不下，主要有三方面原因：一是没有足够大的使用量，市场空间不允许；二是成本高；三是影响环境。
华北理工大学冶金与能源学院教授赵凯指出，钢渣的使用存在诸多限制：一方面是钢渣的安定性差，根本原因是残存的游离氧化钙、游离氧化镁活性大，吸水后易体积膨胀失去结构稳定性；另一方面，采用不同冶炼工艺和造渣制度，导致吨钢钢渣产量和流动性差异巨大，钢渣的显热无法连续有效回收，同时也需要开展针对性的处理工艺，现有的渣池热焖或有压热焖工艺在显热回收和资源化利用方面均存在不足。
市场主体突围：技术攻坚与场景拓展
若能打破传统建材利益链，通过法规推动绿色建材替代，“城市矿山”或可真正服务于生态文明建设。
曹春生回忆，当年在钢厂目睹尾渣堆积如山的景象，他们曾从北京引进技术生产钢渣水泥，却因产品中含有害物质六价铬化合物而被叫停。此后，公司通过校企合作开展技术攻坚，研发出钢渣改良剂，将有毒的六价铬转化为无毒的三价铬化合物，同时将游离钙、镁固化为稳定氧化物；他们还创新工艺，将有害物沉淀周期从2年压缩至1周，以低成本技术破解了自然陈化周期长的难题。技术取得突破后，公司转向高速公路材料研发，经交通部门检测，其产品的抗压耐磨性能可与玄武岩比肩。
曹春生介绍，其公司已将经过无害化和稳定化处理的钢渣，拓展应用至十多个领域，从河南重载高速公路、云南旅游道路示范段，到海绵城市建材等，市场空间逐步打开。不过，当前钢渣处理后作为道路建材每吨售价仅80元，且公司投资的首个厂区因原料短缺和运输成本问题制约了发展，金刚砂等高值产品供应不稳定，因此需要向资源禀赋高的地区扩产。
曹春生主导编制的《钢渣集料冷铺抗滑磨耗层施工技术规程》，有望成为国内首个专项标准。在该标准指导下，项目环评审批效率已显著提升。但他同时指出，钢渣资源化要实现更好利用，仍需政策支持。他认为，若能打破传统建材利益链，通过法规推动绿色建材替代，“城市矿山”或可真正服务于生态文明建设。
郑廷文告诉记者，公司短流程产线投产后采用了水平上料系统，并将超高功率电炉与ESP工艺相结合，在生产过程中真正实现了钢渣的变废为宝。处理后的钢渣可用于制作C60及以上高强度混凝土、耐高温混凝土，还能作为钢结构桥梁喷砂抛丸的原材料等。
华北理工大学冶金与能源学院龙跃教授针对钛铁矿的提质利用展开研究，通过一系列矿相重构和富集技术，将氢冶金短流程电炉钛渣的品位从20%提升至75%，取得了技术突破。为推动成果转化，团队还研发出首台套钛富集设备，助力企业实现短流程下的高值化绿色冶金。
高校力量引领：固废高值化利用的技术革命
陈伟团队深耕工业固废资源化领域多年，在技术突破、协同利用及产业化应用等方面取得了一系列突破性成果。
陈伟团队深耕工业固废资源化领域多年，在技术突破、协同利用及产业化应用等方面取得了一系列突破性成果，为我国冶金流程工业固废的高效利用开辟了新路径。
“在学校原党委书记张玉柱教授的带领下，自2008年首先开展了钢渣改性气淬处理技术及示范项目，开发了能同时实现钢渣气淬粒化、显热回收和单质铁提取的钢渣氮气气淬新技术。”赵凯介绍，通过该技术实现的钢渣淬冷粒化，用途广泛：一是可作为保温材料的填充剂，二是能用作耐磨料。
除了钢渣，赤泥处理也是国际公认的难题。如何破解钢渣和赤泥两类大宗固废的治理难题？为此，团队构建“钢铁辅料-铝业废渣”的跨产业循环生态链。基于钢铝固废的组分特征，团队提出钢铝融合固废协同发展新思路，通过赤泥实现钢渣活性组分定向重构，攻克两类固废大量堆放难题，形成“以废治废、固废再生”循环新模式。同时，针对钢渣的三种不同形态，团队分别提出差异化前处理方式。
经过持续攻关，陈伟团队成功将钢渣中的硅酸盐矿物与赤泥中氧化铁进行深度还原与熔渣矿相重构，同步制备出高附加值岩棉和低硅铁水。其中，岩棉完全符合国家标准，低硅铁水则可直接供炼钢生产使用。“目前从整体上做利润核算，生产成本在1260元，而两产品的售价达到了2200元。一条生产线投资一个亿，每年销售额就可以达到6000万以上，效益非常可观。”陈伟介绍道。
此外，陈伟团队还针对低质含铝原料的大规模利用难题，开发出高温火法冶炼除杂工艺，同步制备出高附加值的刚玉莫来石和低硅铁水。经经济评估，其生产成本为每吨1480元，按目前最低售价计算，利润率仍可达55%左右。
王宝祥表示，自2018年起，团队与唐山顺浩环保科技有限公司展开合作，将粉煤灰、煤矸石及除尘灰等冶金流程中难处理的固废作为核心原料，生产出高附加值超细陶瓷纤维产品。这一技术不仅解决了相关固废处理困难的问题，还攻克了传统保温材料保温防火性能低的“卡脖子”难题，所生产的系列产品具备高保温性、长寿命、环保型及优良防火保温性能等特点，并获得了河北省技术发明奖和冶金科技进步奖。“陶瓷纤维产品品类丰富，市场容量至少有百亿规模，发展前景十分广阔。”
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