从钢渣的外观结构来看，可以将钢渣分为两类:致密块渣和疏松多孔渣，二者的化学成分存在明显的差异:疏松渣比致密渣碱度低，Fe2O3或FeO含量高(见表5).
【参考文献：徐光亮，钱光人等. 低碱度钢渣基油井及地热井胶凝材料的研究——I 低碱度钢渣的化学成分、矿物组成和矿物特征*. 西南工程学院学报. 2000(3):10-14】
【参考文献：李伦.韶钢钢渣的综合利用. 南方金属. 2002（6）：30-31】
可以看出，转炉钢渣的特点是碱度高(碱度一般大于2.4) , f- Ca0高。平炉和电炉钢渣均具有碱度低(碱度一般小于2 .4) , P2O5低，Mg0高，f - C a0低的特点，同属于低碱度钢渣。
2.2 低碱度钢渣的矿物组成
钢渣的矿物组成主要决定于钢渣的化学成分，特别是其碱度。在钢渣冶炼过程中，由于不断添加石灰，碱度不断增加，则依次发生下列反应:
RO：表示FeO、MgO和MnO的固溶体：
根据M ason的碱度分类方法，按碱度(CaO/(SiO2十P2O5))高低：
【参考文献：M anon B. The constitution of basic open-heath slag，jpurnal of Iron and Steel Institute，1994；(11) 69】
碱度 渣类
0.9一1. 4 橄榄石渣
1. 4- 1. 6 镁蔷薇辉石渣 1. 6一2 .4 硅酸二钙渣 >2 4 硅酸三钙渣
按此分类方法，碱度较高的转炉钢渣(碱度一般大于2. 4)属于硅酸二钙渣。平
炉钢渣和电炉钢渣(碱度一般小于2. 4)等低碱度钢渣属于硅酸二钙渣、镁蔷薇辉石渣或橄榄石渣，其中致密的平炉和电炉氧化渣均为硅酸二钙渣，疏松的平炉和电炉氧化渣为橄榄石渣和镁蔷薇辉石渣，电炉还原渣属于硅酸二钙渣。
通过XRD和偏、反光显微镜对钢渣的矿物种类及性能研究得出，低碱度钢渣的矿物组成如下表所示。由此可见，低碱度钢渣的主要矿物组成为橄榄石、镁蔷薇辉石、硅酸二钙、RO相等。
低碱度钢渣的矿物组成
2.3 低碱度钢渣矿物的岩相特征 (1) 橄榄石
分子式为CaO?RO?SiO2(简写为CRS)，它是前期钢渣的常见矿物。X一射线衍射特征峰与钙镁橄榄石(CM S)非常接近。主要特征峰是5. 54， 4. 18， 3 .62， 2.93， 2.66， 2. 58等。但d值有移动，当钢渣中碱度比较低，含铁量又比较高时，Ca2?常被Fe2?所取代，生成镁铁橄榄石(M，F) 2S)。或者Mg2?
被Fe2?所取
代，生成钙铁橄榄石((CFS)。总之，钢渣中的橄榄石是多种多样的，多半以连续固溶体存在。
在薄片中多呈无色透明的菱形、粒状、条状，解理不完全，突起较高，平行消光，正延性，双折射率较低，正交偏光下的干涉色为一级灰白。光片用10%HCl 溶液侵蚀，CM S或接近CM S的橄榄石侵蚀严重，呈棕色，表面有明显的擦痕，其他成分的橄榄石侵蚀较轻，呈浅棕色，表面光滑。 (2) 镁蔷薇辉石
分子式为3C aO?MgO?2SiO2(简写为C3M S2)，其主要X射线衍射特征峰为2 66，1. 90， 1. 81，1. 5 3。钢渣中C3MS2的Mg2?常被Mn2?和Fe2?所取代，
故分子式应写成3C aO?MgO?2SiO2(简写C3M S2)。
当M gO含量较高时，常发现发育良好的镁蔷薇辉石，在透射光下呈无色透明的柱状、长纺锤状、菱形、粒状，突起很高，在正交偏光下消光，但消光角不大，干涉为一线浅灰，比橄榄石略低，’常可看到波形消光，简单双晶，聚片双晶以及多连晶，负延性。 (3)硅酸二钙
分子式为2C aO?S iO2(简写为C2S)，转炉渣、平炉渣和电炉氧化渣多以介C2S存在，电炉还原渣多以γ- C2S存在。
直通光下钢渣的βC2S为透明或带黄色的圆粒状，干涉色为一级灰白至一级黄，二轴晶，正光性，光轴角小。其主要X射线衍射峰为：2 79, 2 78, 2 74， 2 87， 2.80。
(4)硅酸三钙
分子式为3C aO? SiO2(简写为C3S)，一般出现在碱度大于2. 4的钢渣中，碱度小于2 .4的钢渣含C3S较少。当有过量的P 2O5存在时，C3S的生成将受到阻止，并使C3S分解。在二重平炉致密钢渣中可见到C3S。
直通光下呈柱状，无色透明，正交偏光下干涉色为一级灰或一级灰白，一轴晶，负光性，平行消光或近于平行消光，正延性，光轴角很小。其主要X射线衍射特征峰为：3 03，2 96， 1. 76。
(5) RO相 RO相为FeO、MgO和MnO形成的连续固溶体。由于Fe2?、Mg2?、 Mn2?的
离子半径分别为0. 83埃、0. 78埃、0.91埃，相差小于15%，根据结晶化学理论，FeO、MgO和MnO可形成连续固溶体，这种固溶体一般以RO表示。
钢渣中RO相的成分变化很大，碱度低的前期渣(疏松渣)RO相以FeO(方铁石)为主，这种RO相的X射线衍射数据似于FeO的衍射峰，但有偏移，FeO的X射线衍射特征峰为：2.48， 2.15， 1. 53。当RO固溶MgO较多，衍射峰向高角度方向移动；固溶MnO较多，衍射峰向低角度方向移动。以FeO为主的RO相在透光下黑色不透明，为骨骼状、六方放射状，反射光下反射率较强。随着钢渣碱度的提高，RO相中MgO含量随之增加，RO相在透射光下呈中棕黄或浅黄的点滴状，折射率大大降低，逐渐向1. 736靠近。
钢渣碱度的提高，RO相中的MgO含量随之增加，逐渐形成以MgO为基体的RO相。这种RO相的X射线衍射数据是MgO的衍射线条向低角度偏移。 电炉还原渣的RO相则以MgO(方镁石)形式存在，MgO的X射线衍射特征峰为：2 11， 1. 49。
(6）镁蔷薇辉石一硅酸二钙固溶体
分子式为(3CaO?MgO?2SiO2)44(2CaO?SiO2)56(简写为(C3MS2) 44 (C2S)56)，在电炉氧化钢渣中常发现这种矿物。其岩相特征与镁蔷薇辉石相似，二轴晶，正光性，负延性，反光下观察，象许多小锤连接在一起。X射线衍射特征峰为：2.829， 2.732， 2.718， 2.668，2.210，1. 924。 (7）枪晶石
分子式为3CaO?2SiO2 ?CaF2，在长钢电炉氧化渣中可见到。直通光下无色，多数无双晶，有的呈矛型或聚片双晶，斜消光，二轴晶，正光性。X射线衍射特征峰为：3.06， 2. 94， 3.26。
2.4 钢渣的物理性质
（1） 密度：含铁量约为10%~12%一般在3.1~3.6g/cm3
（2） 容重和含水率：受成分和粒度影响一般约为1.6~2.26g/cm3 固定线渣道上的钢渣经强制打水冷却,钢渣含水率控制在5%~6%范围内,利于磁选加工线的粉尘控制。
（3） 抗压性：钢渣抗压性能好，压碎值为20.4%~30.8%。
（4） 易磨性：由于钢渣结构致密和它的组成关系，钢渣较耐磨，用易磨指数表示，标准砂为1高炉渣0.96钢渣为0.7。 2.5 钢渣的化学性质
（1） 碱度：指钢渣中的CaO与SiO2 、P2O5含量比，根据碱度高低分低碱度渣（黑褐色）中碱度渣和高碱度渣（褐灰色）
（2） 稳定性：钢渣含游离氧化钙（fCaO、MgO、Ca2SiO3、Ca3SiO4等，这些组分在一定条件下都具有不稳定性。碱度高的熔渣在缓冷时，Ca3SiO41250到1100摄氏度时缓慢分解成Ca2SiO3和fCaO，Ca2SiO3在675摄氏度发生变化体积膨胀，膨胀率达10%。此外钢渣吸水后，fCaO消解为Ca（OH）2 体积膨胀1~3倍，MgO消解成Mg(OH)2体积膨胀达77%当消解基本完成后钢渣稳定。 （3） 活性：Ca2SiO3、Ca3SiO4等为活性矿物，具有水硬胶硬性，当钢渣CaO/（SiO2+P2O5）>1.8时便含有60~80ê2SiO3、Ca3SiO4，并且随比值（碱性）提高，Ca3SiO4含量也增加，当碱度提高到2.5以上时，钢渣主要矿物为Ca3SiO4用碱度高于2.5的钢渣与10%的石膏研磨。其强度可达325#水泥强度。因此高碱度钢渣可作水泥生产原料和制造建材制品。
（4） 钢渣矿物组成：与炼钢过程中加入石灰量有关。
钢渣中的主要硅酸盐矿物C2S及CAS的X衍射数据及岩相特征与硅酸盐水泥熟料中的B矿及A矿基本相同，钢渣中存在的硅酸盐相决定了钢渣具有一定的胶凝性能。尽管如此，由钢渣化学组成特点，钢渣中活性相对较高的硅酸盐矿物及铁铝酸盐矿物仅40%-70%，远低于硅酸盐水泥熟料;另外钢渣在处理工艺中其C3S易转化为C2S及二次游离石灰，钢渣中的高活性的C3S相对含量非常低而且高温融熔形成的C3S结构较致密，水化速度也低于熟料中的C3S。正因为如此，尽管钢渣具有胶凝性能，但其胶凝性能尤其是早期胶凝性能远远低于硅酸盐水泥熟料。
2.6 影响钢渣在水泥混凝土中应用的若干因素
钢渣的处理之所以大都采用粗放式的方法是因为钢渣在水泥混凝土的使用上存在着一些不好解决的问题。 2.61 难磨
普遍认为钢渣是难以粉磨的物料，生产中也的确存在一个事实，即同一条粉磨生产线用于粉磨钢渣时，磨机的产量显著降低(品质指标不变)。 2.62安定性差
体积安定性是钢渣用于水泥、混凝土领域时需要考虑的重要因素之一。钢渣中含有较多的游离CaO， MgO， FeO等，特别是关CaO， MgO水化后易产生体积膨胀，被认为是影响钢渣安定性的主要因素。 (1)游离氧化钙（f-CaO)对钢渣安定性的影响
钢渣中绝大多数CaO都参与反应生成了硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐等活性矿物，以此类化合态形式存在的CaO不影响钢渣的安定性。只有少量CaO以游离态形式存在，f-CaO水化生成，Ca(OH)2体积增大1.98倍，国内外一致认为这是导致钢渣安定性不良的主要原因。f-CaO的生成主要有3种方式，即：未吸收的原生CaO，部分吸收的弥散状CaO和在液渣中析晶的次生CaO。不论哪种方式生成的f-CaO都经历了1600 0C左右的高温锻烧，其矿物结晶完好、晶粒粗大，并固溶有一定量的FeO， MgO和MnO，水化速率缓慢，被称为“死烧”的CaO。钢渣中关CaO 含量在1%一7%。
(2) RO相与方镁石晶体子MgO、FeO对钢渣安定性的影响
方镁石水化生成Mg(OH)2，体积增大2.48倍，称为方镁石水解。钢渣中f-MgO含量为1%-10%。MgO在钢渣中的存在形式取决于钢渣的碱度。低碱度钢渣中MgO主要生成钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石，以化合态形式存在，此时的RO相主要是FeO为基体的固溶体(方铁石)，几乎不存在f-MgO。高碱度钢渣中MgO除少量固溶于硅酸盐相外，主要与FeO和MnO形成以MgO为基体的RO相。 (3) FeS， MnS对钢渣安定性的影响
钢渣中的FeS， MnS一般含量较少。当钢渣中硫含量大于3%时，钢渣中的硫化业铁、硫化业锰水化生成Fe(OH)2和Mn(OH)2体积分别增大1.4倍和1.3倍，膨胀产生的应力导致钢渣制品安定性不良。 (4)铁粒对钢渣安定性的影响
在钢渣破碎磁选过程中可以除去大部分金属铁，但仍有少量铁存在。钢渣水泥标准中规定，用于生产钢渣水泥的钢渣，其金属铁的含量必须低于1%。研究发现，当钢渣微粉中金属铁粒含量在2.2%以上时，压蒸试验的安定性不合格。 2.7 钢渣的利用
2.71钢渣的应用领域 到目前为止，钢渣综合利用所涉及的主要领域除了作为掺入生料烧制水泥熟料外还包括以下几种用途：返回冶金再用、做水泥、作筑路与回填工程材料、作农肥和酸性土壤改良剂及用于废水处理。 （1)钢渣返回冶金再用
钢渣返回冶金再用，包括返回烧结、返回高炉和返回炼钢。由于钢渣作冶炼熔剂可以回收钢渣中的Ca， Mg， Mn的氧化物和稀有元素等成分，能大量节