我国钢铁工业每年约产生1.6亿吨钢渣、不锈钢渣尘泥等难处理固废。其中，钢铁工业每年约产生1.5亿吨钢渣，由于钢渣复杂物相结构的特殊性，我国钢渣的消纳能力有限，终端利用率仅为30%左右；此外，我国不锈钢生产每年还会产生约1000万吨不锈钢渣和污泥，由于含有铬、镍元素且Cr6+具有强毒性，不仅难于处理利用，又会对环境生态造成危害。基于钢渣、不锈钢渣尘泥的矿相结构特征，开发不同行业固废、不同冶炼工序、不同行业之间协同处置与增值利用技术，为钢铁渣尘泥源头减量、循环利用、跨行业利用提供了重要途径。

本项目基于矿相重构的创新思路，提出了氧化铝赤泥与钢铁渣尘泥增值利用技术，项目历经十余年基础研究、技术开发、工程示范，实现了从基础研究到工业应用的贯通式科学研究与成果应用。本项目已在山西太钢不锈钢股份有限公司、北京建龙重工集团有限公司等企业实现了赤泥用于炼钢钢渣源头减量、钢渣烟气脱硫跨行业增值利用、不锈钢渣尘泥循环利用及固铬三个关键技术的工程示范及工业应用，推动了我国冶金工业以废治废、大宗固废规模化利用及CO2减排。

图1 项目总体思路

主要创新点如下：

创新点1.研发了赤泥用于炼钢钢渣源头减量关键技术

炼钢过程需加石灰吹氧造渣，铁损高、石灰消耗大，限制了钢渣源头减量，开发经济高效的炼钢助熔剂是促进钢渣源头减量的有效途径。与此同时，我国有色行业每年约产生1.2亿吨赤泥，由于碱性高容易危害环境生态，赤泥的规模化消纳同样是世界性难题。本项目发现了赤泥具有良好的化渣性和氧化性，揭示了赤泥用于炼钢造渣的CaO-FeO-SiO2-Al2O3-Na2O新型炼钢渣系机理，发明了赤泥制备炼钢熔剂新方法，开创了应用赤泥炼钢实现钢渣源头减量增值利用新模式，提供了赤泥规模化消纳的有效途径，钢渣源头减量10%以上，钢铁料消耗平均降低4kg/t，消纳赤泥10-15kg/t。

创新点2. 研发了钢渣烟气脱硫跨行业增值利用关键技术

钢渣的矿相结构复杂且含有f-CaO等不稳定物相，制约了钢渣规模化利用，开拓钢渣跨行业增值利用途径可为钢渣规模化利用提供支撑。与此同时，冶金烟气脱硫主要采用石灰石为脱硫剂，不仅消耗天然石灰石资源，又增加碳排放。本项目发现了钢渣具有与石灰石相当的脱硫能力，探明了钢渣用于冶金烟气脱硫反应特性，揭示了钢渣复合矿物水化解离烟气脱硫反应机理，创新了钢渣烟气脱硫气-液-固多相反应工艺装备，建成了冶金烟气钢渣脱硫示范工程，开拓了规模化消纳钢渣烟气脱硫跨行业增值利用新途径，达到了SO2超低排放标准，节约石灰石资源1.8吨/吨SO2，减排CO2 0.7吨/吨SO2。

创新点3.研发了不锈钢渣尘泥循环利用及固铬关键技术

不锈钢渣尘泥含有铬、镍元素且Cr6+具有强毒性，更难于处理利用，开辟铬、镍资源循环利用路径可为不锈钢渣尘泥增值利用提供解决方案。本项目发现了高炉工况具有铬、镍、铁回收的高温强还原气氛、同时利用炼钢熔渣显热矿相重构可将铬元素固化，揭示了不锈钢污泥脱水固硫及铬、镍、铁还原熔分机制，探明了不锈钢渣热态调质制度及尖晶石熔析结晶固铬工艺参数，建成了不锈钢污泥回转窑-烧结-高炉回收铬、镍、铁及不锈钢渣热态调质固铬示范产线，开辟了不锈钢渣尘泥在钢铁生产流程内部循环增值利用新路径，Cr、Ni、Fe回收率高达99%以上，Cr元素浸出浓度低于0.002mg/L。

本项目在国家重点研发计划的支持下，在山西太钢不锈钢股份有限公司、北京建龙重工集团有限公司、宁波太极环保设备有限公司等企业实现了工业应用。本技术开创了应用赤泥炼钢实现钢渣源头减量增值利用新模式，钢渣源头减量10%以上，钢铁料消耗平均降低4kg/t，粗钢成本降低7.9-9.5元/t，提供了赤泥规模化消纳的有效途径，形成了钢-铝产业可持续发展链接，提升了钢铁企业与社会、地区之间和谐生态发展能力；同时，开拓了规模化消纳钢渣烟气脱硫跨行业增值利用新途径，企业使用1吨钢渣可替代1吨石灰石烟气脱硫，原料成本降低194.7元/t，实现了天然石灰石资源保护（1.8吨/吨SO2），同时可观地减排了CO2（0.72吨CO2/吨SO2），为“双碳”目标国家重大需求提供支撑；此外，开辟了不锈钢渣尘泥在钢铁生产流程内部循环增值利用新路径，实现了不锈钢渣尘泥铬、镍、铁资源高效回收及无害化利用，Cr、Ni、Fe回收率高达99%以上，回收利用铬、镍资源创效896.2元/t，推动了不锈钢行业绿色、可持续发展。山西太钢不锈钢股份有限公司、北京建龙重工集团有限公司等企业应用该技术近三年减排和利用钢渣、不锈钢渣尘泥合计100万吨以上。

本项目研发过程发表论文73篇，授权发明专利13项，出版专著2部。中国金属学会组织的科技成果评价委员会专家一致认为“该科技成果整体达到国际领先水平”，推动了我国冶金工业以废治废、大宗固废规模化利用及CO2减排。