国内外粒化高炉矿渣粉标准及产业发展概况

国内外粒化高炉矿渣粉标准及产业发展概况近年来我国矿渣粉行业产能过剩严重，产品竞争激烈。国内有些矿渣粉企业为求发展，在深挖国内市场的同时，将眼光聚焦海外。高炉矿渣经不同处理方法形成的几种产物，在世界各国的矿渣市场上分别占有不同的比例。只有掌握当地标准并了解当地的市场行情，才能切实保证企业和用户的利益。本文通过对磨细粒化矿渣粉生产及应用较为活跃的国家和地区的标准、产业发展情况调研，对比中国国标和其他国家标准的异同，研究矿粉走出国门的标准，集中讨论磨细粒化高炉矿渣粉作为混凝土掺合料标准和各国产业发展情况（对钢渣、矿渣骨料等其他产品不做讨论），旨在为国家标准和行业标准与国际标准对接提供技术依据，为准备进军海外市场的厂家提供研究方向和参考依据。一、总体概念、分类、产出流程及发展当今世界主流的炼钢方法主要分成两种：一种是高炉、转炉（BOF）炼钢法，另一种是电弧炉（EAF）炼钢法（如图1所示）。目前在世界范围内，高炉、转炉法生产的生钢产量约占总产量的71%，电弧炉炼钢法的产量占29%[1]。高炉矿渣是高炉炼铁时所排出的一种废渣。高炉矿渣的处理方法根据冷却方式不同，主要分为水淬渣、气冷渣和造粒渣三种产品。水淬渣指的是高炉渣经冷水急速冷却形成的5毫米以下粒径的高炉水淬渣颗粒，以高炉水淬渣为主要原料，经干燥、粉磨处理而制成的粉末材料，即为磨细高炉矿渣粉。高炉矿渣粉中玻璃质占80%〜90%，具有潜在水硬性，用于混凝土中可增加混凝土强度、提高耐久性，多应用于水泥厂作为混合材料以及混凝土搅拌站作为掺合料。气冷渣指的是高炉渣在空气中慢慢冷却后，经破碎、筛分等处理而形成的块状颗粒，一般用于公路建设或混凝土中取代部分天然砂石。造粒渣是指高炉渣在空气中快速冷却后，经造粒处理形成的20毫米以下粒径的颗粒，较细的颗粒经破碎、粉磨等处理后可作为水泥混合材料较粗的经破碎、筛分等处理后作为轻骨料应用于混凝土中。以上高炉矿渣经不同处理方法形成的几种产物，在各个国家的矿渣市场上分别占有不同的比例。从高炉矿渣的产出流程可以看出，高炉矿渣的产量与高炉炼铁的生铁产量存在直接联系，一般认为每生产一吨生铁，产出的高炉矿渣为0.25〜0.35吨。因而，世界范围内的矿渣资源和市场分布与高炉生铁的产业分布息息相关。图2为世界各大洲采用高炉法的生铁产量图［2］，从图2可以看出，高炉生铁产业在世界各地区的发展不平衡，产量从高到低分别是亚洲、欧盟、独联体、北美洲、南美洲等。其中，2017年生铁年产量排名前十的国家和地区分别为中国、日本、印度、俄罗斯、韩国、德国、巴西、美国、乌克兰和台湾地区。2017年亚洲生铁产量占全世界的78.1%，生铁年产量排名前十的国家和地区中有五个是亚洲国家。由此可估计，亚洲地区高炉矿渣的产量和应用在全世界范围内也是第一位的。矿渣在建筑工程领域应用始于2000多年前的罗马帝国时期［3］,生产生铁过程中产生的矿渣经破碎后，用于道路垫层。1813年，第一条利用矿渣做路基材料的现代公路建成于英国。1880年，矿渣浇筑的砌块用于欧洲和美国的路面上。早期矿粉的最大用途是破碎之后的矿渣石用于火车轨道的路基。随着世界生铁产量的攀升，矿渣数量也日益增多，寻找矿渣更多的应用途径成为必须。1862年，德国商人EmilLangen发现了磨细高炉矿渣粉的潜在水硬性。从此，矿渣被广泛应用于水泥混合材料［4］。1909年，德国发布了第一个关于磨细高炉矿渣粉用于水泥生产的标准［5］。目前，磨细高炉矿渣粉主要应用于水泥厂作为混合材料以及混凝土搅拌站作为掺合料。但是由于生产技术、产业发展和标准制定等方面的情况不同，各国在磨细高炉矿渣粉应用的现状也不同。有些国家的磨细高炉矿渣粉绝大部分应用于水泥混合材，比如日本和巴西；有些国家绝大部分用于混凝土掺合料，比如美国；有些国家和地区则两者兼有，比如中国和欧盟等。从国际矿渣粉行业发展趋势来看，一方面是在某些地区矿渣粉的应用出现了明显的上升趋势，越来越多的国家开始重视矿渣粉的功能性和环保效益，如中东、东南亚地区；另一方面由于受到经济发展水平、炼钢工艺的技术升级、标准制定的局限和产业发展水平等方面的影响，矿渣粉在某些地区出现供不应求的局面，如欧洲、日本、台湾和美国等国家和地区［6］。中国是生铁、水泥和矿渣粉生产大国，在“一带一路”经济的大背景下，中国企业积极“走出去”进行产业转移，协同、合理开拓海外市场对中国的矿渣粉企业是个不错的选择。二亚洲概况1.中国我国是钢铁大国，矿渣资源丰富。根据矿渣粉的国家标准要求及产品性能特点，我国的磨细高炉矿渣粉主要应用于水泥厂作为混合材料以及混凝土搅拌站作为掺合料。此外，还有部分矿渣粉实现了出口。(1)国标国标GB/T18046《用于水泥和混凝土中的高炉矿渣粉》的制订经历了三个阶段，第一版发布于2000年，第二版发布于2008年。随着生产力和矿粉应用的发展，2017年的最新版再次对各项指标进行了调整［7］，并将确保矿粉产品质量、杜绝乱掺违规材料作为修订标准的主要目标。表1中给出了国标GB/T18046三个版和比表面积的本的指标要求。国标采用了国际上较为普遍的形式，根据活性指和比表面积的大小进行分级，渊有害化学物质含量如三氧化硫、氯离子等进行了限定。与较早版本相比，最新版的国标加入了初凝时间比■不溶物含量■玻璃体含量，并新加入了放射性的规定。S95型号矿渣粉的7天活性根据产业实际情况，适当放宽了要求，从75%降到70%。茂1国本GU/T1网4b的演状过程中闻标庶m0G日仃18(M6-201T GB,'T18016-2008GB'T1B046-200QS10S SM S75 S105 SQE S7&1我 II辕 M圾^-2.g 舞2.日S2.S电装面租3=500 5=400 a300 自500 至400 4300若551 451-S50 350-45D哥恒指教 ‘工S-95 +7Q 学55 N甑 -75 3=56M75 3?55味 20S生1G5 军9G 字拈 手1口5 m95 叁石S=105 会95 注75流动震比t-j镰第 白95K骷 ^90 次*削墨时间比1，〕W200 -含第11/)在1。 =£10wlD三里牝破1%:<£4.0 440<4,0埃关正：.口 =£3.0W3田辄离子［嘱］^Q.06 ^0.06不常物t%】%3.口 一r 一坡族悴■含Mt'l>85 >&5一放射性将近10口I产10 告格_:

最低值（%）碳含量(Na2O+D.653K2O)表2中列出了国标GB/T18046-2018中对比水泥的指标要来.我2国标18046-中对比水泥的水标要求强度等级P-I42最低值（%）碳含量(Na2O+D.653K2O)表2中列出了国标GB/T18046-2018中对比水泥的指标要来.我2国标18046-中对比水泥的水标要求强度等级P-I42旧或F・042.5比表面积$5含彳7天抗压强度龙天抗压曲度最低值（m2/kg）最大值(m^./kg)最低值（%）最大值（%）最大值（%）最低值（MP&）最大值（MPa）最低值（MPa）最大值（MPa）3004000.5（2）产业发展概况我国矿渣粉的应用研究工作始于上世纪90年代，经过20多年的发展，矿渣粉的应用在我国十分普遍，广泛应用于水泥产业、预拌混凝土以及预制混凝土产业。表3列出了较有代表性的几种矿渣的典型组成［8］。从表3可以看出，各地矿渣组成成分差异较大其中氧化硅含量在27.90%〜33.54%氧化铝含量在12.52%〜17.30%与其他国家比相对较高;另外三氧化硫的含量较高，如首钢矿渣2.51%、唐钢矿渣2.77%。入1中国林他旷自前的巩喂空成名林SiOE—以鼻c^oM典so5T。UnO首的丁君33.5012.521.1D37.90口圈2.51去揭始潘解&414.831.2040.068430.120600.43忠锅芋流30.&014.702.673B.108Bdl2.770S30.13大同早举27.SO17303.&037©083719Cl1870.22邯郸于•有13701.1S驰出心10.300991.600.24从图2可以看出,2008年我国的高炉生铁产量已经达到世界总产量的一半以上。2009年世界各国在经济危机影响下产能下降，中国高炉生铁产量占比跃居至60.9%，之后经过几年的调整稳定在60%左右。由于生铁产量直接决定矿渣粉产量，从生铁产量可以推算出，中国矿渣粉的产量在十年的时间里基本呈增长趋势。图3（a）、图3（b）和图3（c）分别列出了2011年至2016年中国矿渣粉、生铁和水泥的产量［9］，从中可以看出由于受到新常态、去产能等大经济环境的影响，近年来的矿渣粉产量存在波动，2011年中国矿渣粉的产量首次超过1亿吨，2013年产量达到1.26亿吨，2014年产量降为1.18亿吨首次出现6%的负增长。2015年矿渣粉产量继续下降至9550万吨，较2014年下降19%。2016年由于供给侧结构性改革的推进，矿渣粉产量有所回升。整体来看，中国矿渣粉年产量大体为水泥产量的4%〜5%、高炉生铁产量的14%〜17%。在国际上，日本矿渣粉消耗量占水泥销量的30%，欧洲矿渣粉消耗量占水泥销量的25%。说明中国矿渣粉的再生利用率是比较低的。

・北美洲，中国占比・大洋洲 —非洲・南美洲一其他欧洲国家—欧盟26国 一亚洲12OBt:811665411凋BS|65(国内)IffL群到戟枢9000口50Q0Q苏・北美洲，中国占比・大洋洲 —非洲・南美洲一其他欧洲国家—欧盟26国 一亚洲12OBt:811665411凋BS|65(国内)IffL群到戟枢9000口50Q0Q苏31Mli*=*9普1与出桢"%5111111冤11煞n9黑1dX115闻）珀年份超87DOOO&3D0QficmnMXOEMKf60000S8000年份P011狗19213?0142再沔怵一天依)/八归期修图32011年至2016年中国矿渣粉.生铁和水泥年产量截至2016年9月，全国已经建成矿渣粉生产线的总产能达到2.1亿吨，但是仅有约50%得到有效利用。近年来，国内矿渣粉的销售价格也经历了较大波动。表4列出2012年至2016年矿渣粉的年销售价格范围，从中可以看出，矿渣粉销售价格由2012年的每吨190~220元下降至2016年的每吨135〜150元/吨。随着我国经济新常态的发展，供给侧结构性改革的深入推进，我国经济有望向积极方向转化，形成良好的发展态势。具体到混凝土相关行业，住房和城乡建设部、工业和信息化部共同力推的高性能混凝土正在日益成为混凝土行业的发展趋势，全国各省区市陆续通过立法发展绿色建筑以及在其他新兴领域的应用，这些都离不开矿渣粉等优质矿物掺合料。中国矿渣粉产业的发展有望向好。2.日本在日本，粒化高炉矿粉用途主要是作为水泥混合材料加入矿渣水泥和硅酸盐水泥中，其中矿渣水泥中高炉粒化矿粉的掺量占水泥总量的40%〜45%；硅酸盐水泥中掺量5%;作为掺合料掺入混凝土中的矿粉非常少，实际应用主要以水泥混合材料为主。鉴于矿渣水泥具有优异的强度、抗硫酸盐侵蚀、抗海水侵蚀的能力以及降低碳排放等环保意义，在桥梁、隧道及海岸大坝等工程中，日本地方政府常指定产业界优先使用矿渣水泥［10］。（1）标准日本应用矿渣和标准化的历史十分悠久。高炉矿渣硅酸盐水泥的生产始于1910年，并于1926年制定了第一部关于高炉矿渣硅酸盐水泥标准［11］。从此，日本矿渣协会（NSA）和日本钢铁联盟（JISF）开始制定矿渣在水泥和混凝土中的应用标准，并致力于在相关产业中推广。日本磨细高炉矿粉作为混凝土掺合料的应用始于1985年，1995年日本制定了国标“JISA6206:混凝土用磨细高炉矿粉”。无论是用于水泥还是混凝土中的粒化高炉矿渣粉，都必须满足该标准要求。在该标准中，矿粉被分成4000级、6000级和8000级三个级别，并规定相应等级的比表面积和活性指数范围。由于绝大部分矿粉的应用是矿渣水泥和硅酸盐水泥掺合料，4000级是应用最多的。近年来出于减少混凝土温度裂缝的需要，对小于4000级比表面积的矿粉需求增加，2013年日本工业标准局对该标准进行了修改，增加3000级。在日本标准JISA6206-2013中矿粉被分成四个级别见表5［12］。於，11仁幅M吊展同什流通E型邙舄滴附稀率E1*株相科国「修巧日JISAG2OS-：2013喈卜工双CN&IZ549WOO 槌K用 +0M 30W通电的1割OraioaooGrfldeao时值(骐航”卫士用*之电比哥寻恻舟如|sm-Toa涮■筝州史咕.拈0A领阳555 >75 中54 一»75 3-55己做 P75 —活性情效(％卜 彻口喉 融5 #753=105 盗笛 那75*11S *95 步而gid% ?105 >95 MBO*105 ，：哨 >0&—次动01比［＞［，的・皿 4电 >9b三置小本I号I无设酢五40馔工C3.0430#安目率理理*看子⑸一口婢0DQ2#意日之榄范一—■10燃.，目居风：.成生物古得t——3用5-11廿骞察I，卜—一戋2A>1.K>——与中国国标相比，由于对比表面积的要求较高，日本标准中的4000级相当于中国国标中的S95，日本标准中的6000级相当于中国国标中的S105。此外，值得注意的是，日本标准对氯离子的含量要求不大于0.02%，较中国国标的标准不大于0.06%的标准更为严格；日本标准要求限制氧化镁的含量不大于10%，而中国国标则没有此项要求。除此以外，2017年新版中国国标均与日本标准相当或高于日本标准。(2)^渣产业以2004年为例，日本矿渣的总产量为3470万吨［13］，其中高炉矿渣占总产量的91%，另外9%为电转炉矿渣。经营高炉矿渣的企业主要有五家，其中新日本制铁公司(NipponSteel)生产1260万吨的高炉矿渣，占总量的36%；其次是JFE钢铁株式会社(JFESteel)1190万吨，占总量的34%；其他三家钢铁企业，住友金属(SumitomoMetalIndustry)、神户制钢(KobeSteel)和日新制钢公司(NisshinSteel)产量总和占总量的21%，其他20多家采用电转炉的钢铁企业的矿渣产量占矿渣总量的9%。

表6列出了日本粒化高炉矿渣粉的典型组成［14］。杈人II卜炉住谪物才他峭的构型白I成法善CjO同。国g皿攀Q涵*1,6&。心一W仃13.47.4——-c.s——0>001图4为1999年至2016年日本高炉矿渣、水淬渣和用于生产水泥的粒化高炉矿渣粉年消耗量［15］,从图4可见，日本高炉矿渣总量、水淬高炉矿渣年产量和用于水泥的粒化高炉矿渣粉遵循一定比例关系。水淬高炉矿渣年消耗量占高炉矿渣年消耗量的比例由1999年的不到70%，增加至2006年的79%，从2007年开始至今，该比例基本稳定在80%上下。用于生产的粒化高炉矿渣粉年消耗量占水淬高炉渣年消耗量的比例也从1999年的82%增至2016年的88%。■高炉矿渣总量■水淬高炉矿渣 用于水泥的粒化高炉矿渣粉图4日本高炉矿渣、水淬渣和用于生产水泥的粒化高炉矿渣粉年消耗量

图5显示了2014年至2016年日本水淬矿渣用途的百分比水泥生产占85%〜90%,混凝土骨料占8%〜9.5%，其余用途包括高速公路垫层和工民建工程等，仅占■其他86.9%88.2%892%2%〜4%。其中，水泥生产包括水泥熟料的原料和水泥混合材料两种。图■其他86.9%88.2%892%2%〜4%。其中，水泥生产包括水泥熟料的原料和水泥混合材料两种。图5 (a)2014年、(b)2015年、(c)2016年日本水淬矿渣用途百分比日本是粒化高炉矿渣粉出口国，用于出口的水淬矿渣占到总水淬矿渣量的20%1.2%8.2%・中湿生产■混凝十替相■公第胆层左右。其矿粉出口至东亚、南亚、东南亚、中东、美国、南美洲、澳洲和非洲等地。3.韩国(1)标准韩国的矿粉标准是“KSF2563-2009混凝土用高炉矿渣粉”。从表5的指标来看，韩国标准根据活性指数将矿粉分成三档，Class1、Class2和Class3分别与日本标准中的8000级、6000级和4000级的活性指数相同，但对比表面积的要求有略微提高。韩国标准没有涉及到小于每公斤400平方米的低比表面积矿粉。除此以外，基本与日本标准相同。(2)^渣产业2014年以来，韩国的钢年产量超过7000万吨，成为生铁产量世界前十位的国家之一。如图6所示韩国从事高炉矿渣生产的钢厂主要是浦项制铁公司POSCO)和现代钢厂(HyundaiSteel)o2011年至2017年，浦项制铁公司的高炉矿渣年产量占总年产量的65%〜72%,现代钢厂年产量占21%〜27%,每年韩国有少量高.491.04370炉矿渣需要进口[16]。图62011年至2017年韩国高炉矿渣年产量和水泥年消耗量图7显示了2015年韩国高炉矿渣种类及用途百分比，从图7可见，韩国高炉矿180060001500序3；1200喇世.491.04370炉矿渣需要进口[16]。图62011年至2017年韩国高炉矿渣年产量和水泥年消耗量图7显示了2015年韩国高炉矿渣种类及用途百分比，从图7可见，韩国高炉矿180060001500序3；1200喇世9。0fe600feM300300040002000■进口现代钢铁■浦项制铁500045204460439043709S3-10002011201220132014201520162017年份渣中水淬渣占矿渣总量的86.0%，气冷渣占14.0%；水淬渣大部分都用于水泥、混凝土掺合料。从用途上来分，水泥、混凝土掺合料为总高炉矿渣的84.7%，土木工程占10.4%，肥料占2.1%，公路垫层占1.9%。

其他.0.9%肥料2.1%气冷渣U.C%水泥、混凝土掺含料84.7%图72015年韩国矿渣种类及用途百分比4.台湾地(1其他.0.9%肥料2.1%气冷渣U.C%水泥、混凝土掺含料84.7%图72015年韩国矿渣种类及用途百分比4.台湾地(1)标准台湾的矿粉标准是“CNS12549A2233:混凝土及水泥墁料用水淬高炉炉渣粉”[17]。该标准基本沿用美国标准，在实际操作中，其他一些指标如三氧化硫含量、烧失量、氯离子含量等参考日本标准。(2)^渣产业公路垫所1.9%土木工程10.4% 区水淬渣86,0%在台湾，粒化高炉矿渣粉被俗称为高炉石粉。从1989年开始，台湾量产粒化高炉矿渣粉。台湾两大钢厂中港集团和中龙集团公司每年总产出约365万吨水淬高炉矿渣［18］,台湾市场年需求约500〜660万吨，不足部分从日本、韩国和中国大陆等地进口。目前台湾共有13家从业者投入生产或进口供应，全年产能呈逐年上升趋势，2001年台湾高炉石粉的总产能为430万吨［19］，2010年到2014年总产能约为900万吨，2015年总产能超过1000万吨，2016年全年产能约1070万吨，约为台湾市场年需求的两倍，导致市场竞争十分激烈。5.东南亚地I新加坡是东盟国家中使用矿渣粉最早和应用技术水平公认最高的国家。在标准方面，新加坡参考欧盟标准制定了自己的国标'SSEN15167-1:2008”，该标准参考欧盟标准，仅在细节稍作调整，比如在新加坡标准中，水中养护的温度为27±2℃。新加坡并不生产生铁，因而不生产矿渣粉所需的水淬矿渣。目前新加坡市场所使用的矿渣粉基本上靠进口，国内有一家矿渣粉生产企业，其原材料全部靠进口。在东南亚地区，仅越南和马来西亚有生铁产业，2017年越南年产生铁340万吨，马来西亚年产53万吨，矿渣粉的产量极为有限。但是近年随着东南亚地区的经济发展，矿渣粉的需求逐渐增加，每年从中国和日本进口矿渣粉，具有较高的市场潜力。三■欧洲概况欧洲应用高炉矿渣粉的历史非常早［20］，自从德国商人EmilLangen于1861年发现玻璃体粒化高炉矿渣的潜在水硬性后，粒化高炉矿渣在德国的应用便迅速发展。早在1909年，德国就发布了世界上第一个关于矿渣硅酸盐水泥（矿渣含量不超过30%）的标准，1917年又发布了世界上第一个高炉矿渣水泥（矿渣含量不超过85%）标准。德国的产业发展带动其他国家也开始从事相关的产业和研究。从1969年起，英国、德国等发达国家就开始将磨细高炉矿渣粉添加入混凝土中作为矿物掺合料应用。英国第一部有关矿渣的标准发布于1923年。1986年，英国发布了第一部作为混凝土掺合料的磨细高炉矿渣粉标准BS6699-1986。最新的欧盟水泥标准EN197-1中列举了9种水泥，除硅酸盐水泥熟料以外，其余八种水泥中可以混合6%至95%的高炉矿渣。2006年，欧盟发布了磨细高炉矿渣粉作为混凝土掺合料的应用标准EN15167-1：2006［21］。经过100多年的不懈研究和产业化工作，欧洲地区矿渣应用非常广泛，目前矿渣可以作为水泥混合材料以及混凝土掺合料应用于水泥、混凝土产业，或制成骨料应用于公路基层，或作为骨料加入混凝土中，或作为肥料改善土壤等。.欧盟和英国标准欧盟标准“EN15167-1：2006:用于混凝土、砂浆和水泥浆的磨细高炉矿渣粉，定义、规范和准则”适用范围不仅限于欧盟成员国家，还包括部分传统上的英联邦国家，如新加坡和南非。各国使用的欧盟标准并不是完全一样的，允许各国根据自己的实际情况进行微调。目前英国实行的是欧盟标准BSEN15167-12006，但是随着英国脱欧的进程启动，英国标准是否会回到原英国国家标准BS6699：1992［22］还有待观察。表7中给出了现行欧盟标准、英国标准BS6699：1992和典型数据［23］。

(Cao+MgO+AI^O^)/SiO茎275活性指数欧洲标维.英国标牲,娓中数据(Cao+MgO+AI20^J烧失重(％)化学性质物理性质项目欧洲标准英国新港典型数据EM15167-1：2006BS6599：1992'絮化樨比例为I伽。+MgO）fSiC2 ":质量比水泥：矿粉=3。：70表8中列出了欧洲国家芬兰、挪威、瑞典、英国的矿渣粉典型化学组成及欧洲矿渣粉的组成范围。二氧比疏（%）含水量1%）氧化镒含至｛%）疏化物含量1%）氮离子(Cao+MgO+AI^O^)/SiO茎275活性指数欧洲标维.英国标牲,娓中数据(Cao+MgO+AI20^J烧失重(％)化学性质物理性质项目欧洲标准英国新港典型数据EM15167-1：2006BS6599：1992'絮化樨比例为I伽。+MgO）fSiC2 ":质量比水泥：矿粉=3。：70表8中列出了欧洲国家芬兰、挪威、瑞典、英国的矿渣粉典型化学组成及欧洲矿渣粉的组成范围。二氧比疏（%）含水量1%）氧化镒含至｛%）疏化物含量1%）氮离子（质量分数）（%）不溶物1%）CaO/SiO2安定性Imm）玻固体含量%.凝结时间初震时间比^200WZ5三1,0三1.伊W20W18^2/3^3.0^1.0三2一0券1.0^2.0工1%0^3.0比表面积（m^7kg）三275400-450£45PureGlassGlassyParticle三40^85初鬃(mini终凝th）混凝土强度MPa28天衣隙欧洲矿酒粉弊烟业学班成贬的成范I回成分典型组成（％）组成范围%四」芬兰甲」舜威画瑞典网英国助StO2363535.334.230.5-40.8g13.59.411.36.9-17.6Fs5Oj1.32.31.11.17FeO0.12^4.72CaO4136.539741.6309-46.1MgOg7.510.058.21■^.66-17.31Na2O0.98Q.260.09-1.73K2O440.08-1.51/1.10.61J60,480.42-2.29S口3O.Q0-O.&6TiOz0.920.720.770,07-3.70MnO0.851.250.980.250.Q7-3.12不溶物0.03-4.06.产业发展概况欧洲矿渣协会从2000年开始，每两年统计其成员（包括欧洲钢铁企业和矿渣处理企业不同矿渣产品的产量、消耗量和应用情况，参与统计的国家包括奥地利、比利时、保加利亚、芬兰、法国、德国、希腊、意大利、卢森堡、罗马尼亚、波兰、斯洛伐克、西班牙、瑞典、荷兰和英国。蹂为近年欧盟不同种类高炉矿渣年产量［29,30］。从图8中可以看出，高炉矿渣的总产量经历了一定程度的波动。2002年高炉矿渣年产量为1780万吨，为历年最低，随后增至2006年的2890万吨，近年来基本在2500万吨上下波动。从高炉矿渣处理方式来分，欧洲的高炉矿渣产品分为磨细粒化高炉矿渣粉、气冷渣和造粒渣三种，其中造粒渣在2010年之后就没有统计数据，表明该类产品的应用比例很小。磨细粒化高炉矿渣是占比例最高的矿渣产品，每年的产量在2000万吨左右。

3000ooooOooooO5053000ooooOooooO50505224;(度二)聊忆卅初餐安恤案圜造粒渣■气冷渣■磨细粒化矿渣粉2014图2000 2002 2004 2006 2008 20102014图年份8近年欧盟不同种类高炉矿渣年产量欧洲是传统的高炉矿渣应用国，其本土产量不能完全满足市场需求。图9为欧盟2000年、2004年、2008年和2014年的高炉矿渣年消耗总量及各用途占百分比。通过消耗量和图8中总产量的对比，可以看出欧洲市场上高炉矿渣的消耗量要略高于年产量，除2002年为760万吨外，从2000年到2010年大概有210~440万吨的差量。t5%—]p-1.9%2,6%—]^2.o%⑸20。。年（匕）2004t5%—]p-1.9%2,6%—]^2.o%⑸20。。年（匕）2004年r—1.0% 5.9%—I —a0%9）2。。8年 （d）2014年■水泥混合材、混凝土掺合料■公路建设■临时贮藏■其他图9欧盟高炉矿渣年消耗总量及各用途占百分比I北美洲.美国（1）标准美国材料与试验协会标准（ASTM）作为国际贸易中应用最广泛的国际标准体系之一，不仅被美国采用，也被整个北美地区、部分非洲国家以及东南亚地区等世界上许多国家和企业借鉴与应用。作为混凝土掺合料的粒化高炉矿渣粉的最新版本，美国标准是2017年发布的“ASTMC989-17:用于混凝土和砂浆的磨细粒化矿渣粉标准”[31],指标要求见表9。&* ASTM-1.7RIUli■?KCSAA31Hlm的指除要求瑜目ASTMC985-17CSAA3001-13latJ Grarfawo雷度|的E|算装棍袋，无阳司—姥求提去，无限二—7d活*1指帙1篝】饕菜呢怫，无限制——*115 ^95*75三氯化旋【出）理求根在，无限制04.1方案含气量t翼上石12—施也物色・<2.5zK嘉:£45■um席生1%)«20近20要求提蜒，无限制—装年膀时串（性】—S5O.5从表9中可以看出，美国标准中根据活性指数将矿粉分成Grade120、Grade100和Grade80三级，其中Grade100相当于中国标准中的S95，Grade80相当于中国标准中的S75，Grade120比中国标准中的S105的活性指数要高。美国标准中对密度和比表面积均无要求，但是供应商在供货时都会提供该数据以供参考。目前美国市场上的粒化高炉矿渣粉大多为S120，细度多在每公斤600平方米。值得注意的是，美国砂浆和混凝土技术对含气量的研究十分重视，美国标准中特别规定需要进行砂浆含气量的检测，按照ASTMC185标准执行[32]，其中矿粉砂浆的组成为水泥250克、矿粉250克、标准砂1375克。我国目前还没有类似的检验项目，矿粉细度一般采用两种方法测定，一是勃氏法测定比表面积，该方法与我国国标相似；二是45-pm筛余，与我国国标中多采用负压筛析法不同，美国标准中采用水筛法进行。表10为美国标准ASTMC989-17中对水泥的指标要求，与我国标准GB/T18046-2018相比，美国标准中对比水泥的指标要求显得更加精简，只有碱含量和28天抗压强度两项指标要求。其中除碱含量稍有区别外，28天抗压强度的最低值也有些许区别，为28天胶砂强度大于等于35兆帕。该数值是根据美国标准ASTMC109M的规定进行的，要求进行抗压强度试验的试件为边长50毫米的正方体试件。即使考虑了试件尺寸条件引起的强度差异，我国国标所要求的PI42.5或P.O42.5水泥完全可以满足美国标准的要求。表11中列出了北美地区粒化高炉矿渣粉的典型化学组成范围［33］。.10美网标准A5TMC9H”17中对比水泥的指标要求最低值（%）0.60最大值（%}0.90Affifi(MPa[psi]]35[5000]碱含量（N&Oe65gKQ）28天抗压强度表11美国、加仑大粕化高炉矿渣粉典吧化学维成范围氧化物组成范围（％）*:除S以外均为氧化物，S为二但硫，（2）产业发展概况根据美国矿渣粉会（SCA）的年度统计数据，美国用于混凝土掺合料的粒化高炉矿渣粉年消耗量如图10所示［34］。从图10可见，1996年到2016年的20年间，美国每年用于混凝土掺合料的矿粉并不多，为百万吨级。2004年消耗量达到顶峰，为330.9万吨，随后由于受到经济危机的影响，于2007年开始下降，2009年发生了大幅度下降，比2008年下降了30.6%。之后开始缓慢恢复，直至2016年用量达到272.9万吨，约为2002年的水平。一一国门-离理史甘图101996〜2016年美国磨细粒化高炉矿渣粉年消耗量长期以来，美国国内粒化高炉矿渣粉的供求矛盾十分突出。首先，美国的炼钢业高炉、转炉（BOF）炼钢法的炼钢厂仅占所有炼钢厂的33%［35］。美国本土的粒化高炉矿渣粉供应量受到国内高炉数量的限制，很难有大幅度的增加。2015年底，美国境内的高炉总数为20座，从钢铁企业的角度来讲，这20座高炉的长期经济性饱受质疑，没有增加投资和建设的可能。这20座高炉中，仅有2座配备了粒化冷却装备，由于粒化冷却装备价格昂贵，且生产粒化高炉矿渣粉需要配套粉磨系统钢铁企业上马粒化高炉矿渣生产设备至少在短期内可能性不大。其次，美国国内的粒化高炉矿渣粉需求呈逐年上升趋势。混凝土公司为减少碳排放并改善混凝土性能，希望能增加矿粉在混凝土方面的用量，以取代混凝土中水泥熟料的用量。另外，由于火力发电厂受到碳排放和汞含量指标的限制，部分发电厂关停或进行煤转油的改造，已经导致部分地区粉煤灰的产量下降，从而进一步拉高矿渣粉的需求。粒化高炉矿渣粉的需求不断增加，而美国国内的粒化高炉矿渣粉产量却难以提升越来越多的矿渣粉需要进口。美国国家统计局的报告表明［36］，2014年和2015

年美国市场上的粒化高炉矿渣粉分别有160万吨和140万吨从别国进口，按进口量从高到低排列，进口国分别是日本、加拿大、西班牙、德国和中国。另据美国国家矿渣协会(NationalSlagAssociation)的统计［37］，美国专门从事粒化高炉矿渣粉生产和处理并进入协会数据库的厂家有20余家，约占美国国内总产能的86%，图11为这些厂家的地理分布。从图11中可以看出，美国此类企业分为三类：一是处理国内高炉矿渣的企业，多分布在大型钢厂附近，比如芝加哥地区和阿拉巴马地区；二是专门处理历史遗留下来的矿渣，多为粉磨站；三是从国外进□高炉矿渣进行处理的企业，这样的企业有13家，多分布在沿海地区，尤其是东部经济较发达地区，全部或部分依赖进口矿渣粉。州J更加“地&US&侧就大的祺"州J更加“地&US&侧就大的祺"J_Gciry的做也沧地区低于电眼根湖南岸一因而该地区的直炉矿渣处理厂比较帝集.有3疔处理厂，1印畅■站USSto㈣白白17做＞瓶-3即/IN口：国内矿懵处理厂g；国外常青处理「O；粉磨站图11美国从事粒化高炉矿渣粉生产和处理的厂家分布&DgieMyAFKifl J进口的矿渣粉，可直接或经过粉磨再加工后进入美国市场，价格见表12，即使去除进口、运输和粉磨的成本，仍有余利。.加拿大(1)标准加拿大关于混凝土掺合料的磨细粒化高炉矿渣粉的国标是“CAN/CSA-A3000-13:胶凝材料手册”[37],该手册对所有掺合料进行了规定。表9中列出了加拿大标准CSAA3001-13的指标。但在实际操作中，由于加拿大产品基本从美国进口，就矿渣粉产品而言，加拿大的标准操作性较差，因而加拿大从业者基本上是用美国标准。(2)产业发展情况加拿大每年的钢产量大约1600万吨，其中约80%在安大略省。加拿大每年大概生产150万吨高炉矿渣，120万吨钢渣。生产磨细高炉矿渣粉的加拿大处理商仅有加拿大矿渣服务商(CanadianSlagServices)一家，其他厂家均处理其他类型的矿渣产品，比如电弧炉钢渣、气冷高炉矿渣及矿渣骨料等。从20世纪早期开始，加拿大就将高炉矿渣用于公路和工厂建筑的基础垫层。目前矿渣的用途十分广泛，主要应用于沥青混凝土、公路垫层、水泥混合材料及混凝土掺合料等方面。五、南美洲根据世界钢材产量统计数据，南美洲国家中年生铁产量最大的国家是巴西，2017年生铁产量为2843万吨，其他国家均不到巴西年产量的10%。此外，南美洲最大的高炉矿渣生产国和市场均在巴西。1.巴西标准目前巴西没有制定磨细高炉矿渣粉作为混凝土掺合料的标准，巴西的磨细高炉矿渣粉一般作为水泥混合材料加入水泥中，基本不作为混凝土掺合料。巴西的“NBR12655/15-波特兰水泥混凝土-制备、控制、财务收据和接受的常规做法”第3.23条允许预拌混凝土公司在混凝土中掺加磨细高炉矿渣粉。然而，巴西没有相关的掺加矿渣粉进行混凝土配合比设计规范。此外，NBR12655/15第3.11节必须参考“NBR7212/12-预拌混凝土常规做法”中的规定，而NBR7212/12第4.3.5节中仅规定如果在预拌混凝土中使用水泥、水、骨料、硅灰和偏高岭土以外的材料，则必须遵循供应商条例。因而，尽管在混凝土中掺加磨细高炉矿渣粉是允许的，规范的缺位使供应商们更倾向于在混凝土中使用矿渣硅酸盐水泥而不是在混凝土中直接掺加矿渣粉。目前在建筑业尚未形成用矿渣骨料替代天然骨料的共识，但交通业已经指定了相关标准。2013年，巴西钢铁产业联合巴西科技标准协会(ABNT)进行标准合作，2015年巴西科技标准协会发布了NBR16364，以规范在公路建设中矿渣骨料的应用。2017年，全国交通部(DNIT)也采纳了该标准［39］。表13列出了巴西高炉矿渣的化学成分范围和典型组成。a13巴西高炉矿渣的化学成分范围成分组成范围［网典型组成网CaO40-45416SiO230-3533.6511-1812.42MgO2.5-97.95FaQa0-2FeO0.45s2-0.5-1.5CmSSiQ平均值1.311.242.巴西产业发展情况1996年巴西磨细高炉矿渣粉的产量是640万吨，2011年增加至1920万吨。磨细高炉矿渣粉占矿渣总产量的89.06%，气冷矿渣占剩下的10.94%。以当年的美元对巴西币的汇率计算，2011年巴西磨细高炉矿渣粉的价格是每吨9.17美元，2013年增至每吨12.59美元［42-43］。巴西本国的磨细高炉矿渣粉产量超过需求量。巴西每年消耗约80%的磨细高炉矿渣粉，大部分作为水泥掺合料使用，气冷矿渣一般经过破碎作为骨料用于公路垫层和基础以及铁路路基。^、澳大利匹新西兰及周边.澳大利亚标准澳大利亚标准是“AS3582.2:2016:混凝土掺合料第二部分：粒化高炉矿渣粉”［44］，适用于澳大利亚、新西兰及附近太平洋诸岛。表14给出了澳大利亚标准指标及典型数据［45］，从表14可以看出，澳大利亚标准并没有采用国际上广泛采用的比表面积和活性指数指标，而是着重进行化学指标的限制。与中国标准相比，在烧失量和氯离子的要求上，中国标准更加严格；其他指标，如氧化铁、氧化镁、硫化物和氧化铝的含量在中国国标中均未要求。U14澳大利亚标准及典理数据项目AS35822:2016典型数据比重(g/cm3)可要求提供,无限制2.80-2.85三氧化硫含量（%）可要求提供,无限制-烧失帚［%）^3.0W0.5氯离子（%】-不溶物（%）可要求提供,无限制一氧化铁含量1%）氧化镁含量（％）^15.0W6.0硫化物含塔：（%）W1.3氧化铝含量（％）W18.0士应。45-筛余（%）可要求提供,无限制3-4

表15给出了澳大利亚高炉矿渣的典型化学组成范围［46］。从表15可以看出，与国际上其他国家高炉矿渣粉的化学组成相比，澳大利亚高炉矿渣粉的化学组成中氧化镁的含量偏低，各氧化物的组成范围波动范围较窄。表15澳大利亚矿渣粉典型化学组成组成范围（％）.澳大利亚及周边地区产业发展情况在澳大利亚和新西兰，约80%的矿渣和钢渣应用于土木建筑行业。2009年，澳大利亚、新西兰及附近太平洋诸岛一共生产了大约340万吨矿渣和钢渣产品，其中回收利用率约80%，即271万吨得以应用。其中67.1万吨作为水泥或混凝土的掺合料，164万吨用于公路建设，39万吨用于其他土木领域或用于回填土。图12为1990年至2009年澳大利亚及周边地区磨细高炉矿渣粉的年产量［47］。图121990~2009年澳大利亚及周边地区磨细高炉矿渣粉的年产量根据世界钢材产量统计数据，非洲的生铁年产量非常有限，2017年生铁产量最大的国家是南非为435万吨，而高炉矿渣的生产和消耗均非常少。非洲国家一般没有自己的标准和应用规则，而是采用美国、英国或者欧盟的标准。比如南非采用的是欧盟标准，而其他国家如加纳等则是由施工方决定采用哪国标准，因此出现多国标准并存的现象。结论本文研究了包括中国、日本、韩国、台湾、美国、加拿大、欧盟、澳大利亚、巴西等在矿渣