鋼渣重構(gòu)和性能優(yōu)化.pdf

1、鋼渣是煉鋼過(guò)程中排出的廢渣，數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的15-20％。鋼渣成分復(fù)雜多變，含有的膠凝性礦物較少且活性較低，所含的f-CaO和MgO易引起安定性不良，這就使得鋼渣的綜合利用比較困難。不斷產(chǎn)生的鋼渣只有少量被利用，剩余的大多數(shù)被堆積起來(lái)，不僅占用大量耕地，同時(shí)污染大氣和水源，帶來(lái)了越來(lái)越多的環(huán)境問(wèn)題。因此，鋼渣的綜合利用問(wèn)題已經(jīng)成為亟需解決的問(wèn)題。 鋼渣的一般礦物組成為C3S、C2S和C4AF等?？梢?jiàn)，鋼渣中含有與硅酸鹽水泥熟料

2、相類似的膠凝性礦物。但是，鋼渣中含有的膠凝性礦物量少且活性低，同時(shí)還含有較多易引起安定性不良的游離氧化鈣和氧化鎂等，嚴(yán)重制約了它的高效利用。當(dāng)采用機(jī)械粉磨時(shí)，雖然提高細(xì)度可以改善其活性，但由于鋼渣硬度大粉磨能耗較高。一般常用激發(fā)劑為堿性激發(fā)劑成本太高，難以大量的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。為此，本文提出了對(duì)鋼渣化學(xué)成分進(jìn)行調(diào)整這一設(shè)計(jì)思想，即模擬煉鋼時(shí)排出的鋼渣(溫度約為1400℃)出爐后直接進(jìn)入特定的保溫裝置，在保溫裝置中添加不同的校正材料來(lái)調(diào)

3、整各種化學(xué)成分之間的比例，使其盡可能多的生成高膠凝性礦物，采用急冷方式提高玻璃態(tài)物質(zhì)的含量，從而達(dá)到提高鋼渣活性的目的。 本研究按水泥熟料礦物組成和礦渣化學(xué)組成兩種思路重構(gòu)優(yōu)化鋼渣，對(duì)其影響因素及其性能展開(kāi)了一系列的相關(guān)研究。主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)按照水泥熟料礦物組成重構(gòu)優(yōu)化鋼渣。主要研究了重構(gòu)鋼渣最佳率值選取，單摻和復(fù)摻校正材料及其摻量對(duì)重構(gòu)鋼渣性能影響，重構(gòu)制度對(duì)重構(gòu)效果的影響。(2)按照礦渣化學(xué)組成重構(gòu)優(yōu)化鋼渣。主要研

4、究了化學(xué)成分范圍的選取和重構(gòu)制度對(duì)重構(gòu)鋼渣性能的影響。(3)重構(gòu)鋼渣作為混合材對(duì)水泥性能影響。主要研究了重構(gòu)鋼渣添加量對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、初終凝時(shí)間、安定性和強(qiáng)度影響。此外，還對(duì)利用工業(yè)廢料重構(gòu)鋼渣可行性和采用化學(xué)激發(fā)劑激發(fā)重構(gòu)鋼渣活性進(jìn)行了研究。取得的結(jié)果和結(jié)論如下: (1)按照水泥熟料礦物組成重構(gòu)鋼渣活性較高。重構(gòu)鋼渣含有膠凝性礦物的量，隨著石灰飽和系數(shù)(KH)、硅率(n)和鋁率(p)的提高而增加。但KH值過(guò)高會(huì)導(dǎo)致重構(gòu)

5、鋼渣中游離氧化鈣含量增加。KH=0.92，n=2.5和p=1.5時(shí)效果較佳。單獨(dú)添加校正材料對(duì)鋼渣重構(gòu)有一定的影響但效果不顯著?；谧罴崖手?，利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，添加校正材料較佳配比:SiO2為2.48％，Al2O3為2.79％，CaO為8.85％。較適宜的重構(gòu)溫度約為1300-1350℃，較佳保溫時(shí)間約為30min，冷卻制度采用風(fēng)冷方式較宜。 (2)按照礦渣化學(xué)組成重構(gòu)鋼渣的合理溫度和保溫時(shí)間與按水泥熟料礦物組成的相同，冷卻制

6、度采取水淬的方式冷卻較佳。其合理的化學(xué)組成范圍:鈣質(zhì)約為45.0％，硅質(zhì)約為32.0％，鋁質(zhì)約為13.0％。按照礦渣化學(xué)組成重構(gòu)鋼渣活性較高，但差于按水泥熟料組成重構(gòu)鋼渣的活性。 (3)重構(gòu)鋼渣含有較多的膠凝性礦物，其活性較高。采用化學(xué)激發(fā)劑可以進(jìn)一步激發(fā)重構(gòu)鋼渣的潛在活性，其中CaSO4·2H2O的激發(fā)效果最佳；其次為Na2CO3和Na2SiO3。 (4)重構(gòu)鋼渣作為硅酸鹽水泥混合材合理?yè)搅?30％。重構(gòu)鋼渣和粉煤

7、灰/礦渣復(fù)合摻入硅酸鹽水泥合理的復(fù)摻量=40％且效果優(yōu)于單摻。作為水泥混合材可以提高硬化漿體的致密度，從而提高硬化漿體的強(qiáng)度。與硫鋁酸鹽水泥體系相比，硅酸鹽水泥體系更有利于重構(gòu)鋼渣用作混合材。隨著重構(gòu)鋼渣摻量的增加(摻加量≥70％)，會(huì)降低水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，延長(zhǎng)水泥的初終凝時(shí)間，引起安定性不良，降低早期強(qiáng)度。 (5)通過(guò)對(duì)重構(gòu)鋼渣及其水化樣的SEM-EDS分析、XRD分析、MIP分析和DTA-TG分析，發(fā)現(xiàn)重構(gòu)鋼渣含有更多