最新研究:钢铁矿渣可以改善土壤及水质

高炉矿渣主要用于水泥原料、混凝土骨材及地基改良剂等。向高炉刚产生的高温矿渣中加水使之迅速冷却而得到的“水碎矿渣”作为水泥得到广泛利用。

转炉矿渣作为肥料,拥有较长的历史,此外还作为道路的路基材料、水泥材料以及土木工程材料实现了产品化。现在,钢铁厂商正在大力宣传利用矿渣成分改良土壤及水质等的环境改善效果。其意在提高矿渣产品的附加值,进一步扩大其用途。

JFE钢铁公司目前正与广岛大学合作,在该公司西日本钢铁厂福山厂区所处的广岛县福山市,实施水质改善实证试验。

福山市内有从面朝濑户内海的福山港延伸至市政府附近市区的“内港”。内港底部的污染底泥产生硫化氢,成为产生恶臭的原因。

实证试验中利用JFE钢铁将转炉矿渣粉碎成碎石子一样大小的产品。2011年8月在内港底部施工,铺设了约430平方米。底部积存的污染底泥中所含的硫化氢如果接触矿渣,硫化氢离子会与矿渣中所含的铁离子结合,变成硫化铁。硫化铁不易分解,也不会产生异味。

实证试验前,在内港的水中,检测出1升水含有110~350毫克硫化氢。实证试验开始之后,对矿渣周边的水进行检测发现,已经降至4毫克以下甚至检测不出。JFE钢铁矿渣事业推进部主任部员小山田久美说:“之后继续对水质进行确认,发现即使施工后经过9个半月,矿渣依然在发挥作用?!?/p>

由于获得了较好的效果,因此2012年7月将矿渣施工面积扩大到3510平方米,继续进行实证试验。

利用繁茂的海藻削减二氧化碳

在福山内港,还取得了促进水栖生物生长的效果。施工前,这里仅栖息有少量生活在污泥中的多毛纲生物。

而在作为试验对象的区域,出现了海鞘类等大量栖息于海底的其他多毛纲生物。此外还观察到螃蟹等甲壳类生物及鱼苗等,开始形成生物易于生存的水质环境。利用矿渣的效果海水得到净化,同时返回的生物则会吃掉产生污泥的有机物。复合净化已经取得一定进展。

海域环境的改善在全球变暖对策及提高生物多样性方面也具备一定的效果。如果污泥消失、海藻繁茂,光合作用会愈发活跃,产生与植物同样的二氧化碳吸收效应。联合国环境规划署(UNEP)已经将海洋生物的二氧化碳吸收效应命名为“蓝色碳汇”(BLUE CARBON)。鱼、贝类及珊瑚等也变得易于生存,其种类和数量有所增加。

JFE钢铁在横滨八景岛海岛乐园(横滨市)针对改善海洋水质,实施了共同研究。在海中设置矿渣产品之后,海藻繁茂生长(左)。海藻根缠绕在矿渣产品上,牢牢附着在矿渣上(右)。
设有水族馆和游乐场等的横滨市横滨八景岛海岛乐园目前正在实施使用JFE钢铁矿渣产品改善用地内海洋环境的共同研究。

使用的是JFE钢铁自主开发的灌入了二氧化碳、碳酸钙含量丰富的矿渣产品。碳酸钙容易附着在由相同成分构成的贝类及珊瑚上。由于呈块状且空隙较多,因此海藻的根可进入缝隙中,易于附着。

另外,还铺设了岩石状及碎石子状矿渣产品。除了鹅掌菜等海藻生长粗壮繁茂之外,碎石子状矿渣也已经成为螃蟹和海参等的巢穴。因作为饵料的海藻增加而更易于生存的鱼类会吸食海水中的有机物,这也有助于海水净化。小山田主任部员说:“海水透明度得到改善,生物多样性得到提高?!?/p>

通过削减需求开拓新用途

JFE钢铁目前还在向横滨市开展的“蓝色碳汇实证试验事业”提供矿渣产品。除了促进海藻类的生长外,横滨市目前正在探讨开发全球尚无先例的、对海洋生物的二氧化碳吸收量进行评估的手法。横滨市和JFE钢铁10月宣布,还将在市内的山下公园,进行使用矿渣产品的水质净化共同研究。

1980年代,有一成多矿渣没有实现再资源化,而是进行了填埋处理,但如今已经有99%实现了产品化。即便如此企业等依然在大力宣传环境改善效果,其背景在于日本国内建设及土木工程减少。企业为了弥补需求的减少,而在努力开拓新用途。

另一方面,矿渣所含的石灰与水反应会呈现较强的碱性。日本的土壤由于酸性较强,因此会被中和,但用于水域时,需要采用正确的施工法。日本矿渣协会敦促厂商与施工者要相互详细确认防止碱水流出对策。此外还公布了每年请第三方机构审查一次的管理方针。

矿渣也被称为“再资源化优等生”。为了能够为环境净化持续做贡献,还需要正确地采取对策及进行管理。