鋼渣重構和性能優(yōu)化.pdf

1、鋼渣是煉鋼過程中排出的廢渣，數(shù)量約為鋼產量的15-20％。鋼渣成分復雜多變，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。不斷產生的鋼渣只有少量被利用，剩余的大多數(shù)被堆積起來，不僅占用大量耕地，同時污染大氣和水源，帶來了越來越多的環(huán)境問題。因此，鋼渣的綜合利用問題已經成為亟需解決的問題。 鋼渣的一般礦物組成為C3S、C2S和C4AF等?？梢姡撛泻信c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，嚴重制約了它的高效利用。當采用機械粉磨時，雖然提高細度可以改善其活性，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，難以大量的應用于實際生產中。為此，本文提出了對鋼渣化學成分進行調整這一設計思想，即模擬煉鋼時排出的鋼渣(溫度約為1400℃)出爐后直接進入特定的保溫裝置，在保溫裝置中添加不同的校正材料來調

3、整各種化學成分之間的比例，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)物質的含量，從而達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組成兩種思路重構優(yōu)化鋼渣，對其影響因素及其性能展開了一系列的相關研究。主要研究內容包括:(1)按照水泥熟料礦物組成重構優(yōu)化鋼渣。主要研究了重構鋼渣最佳率值選取，單摻和復摻校正材料及其摻量對重構鋼渣性能影響，重構制度對重構效果的影響。(2)按照礦渣化學組成重構優(yōu)化鋼渣。主要研

4、究了化學成分范圍的選取和重構制度對重構鋼渣性能的影響。(3)重構鋼渣作為混合材對水泥性能影響。主要研究了重構鋼渣添加量對水泥標準稠度用水量、初終凝時間、安定性和強度影響。此外，還對利用工業(yè)廢料重構鋼渣可行性和采用化學激發(fā)劑激發(fā)重構鋼渣活性進行了研究。取得的結果和結論如下: (1)按照水泥熟料礦物組成重構鋼渣活性較高。重構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值過高會導致重構

5、鋼渣中游離氧化鈣含量增加。KH=0.92，n=2.5和p=1.5時效果較佳。單獨添加校正材料對鋼渣重構有一定的影響但效果不顯著?；谧罴崖手担谜粚嶒炘O計，添加校正材料較佳配比:SiO2為2.48％，Al2O3為2.79％，CaO為8.85％。較適宜的重構溫度約為1300-1350℃，較佳保溫時間約為30min，冷卻制度采用風冷方式較宜。 (2)按照礦渣化學組成重構鋼渣的合理溫度和保溫時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。其合理的化學組成范圍:鈣質約為45.0％，硅質約為32.0％，鋁質約為13.0％。按照礦渣化學組成重構鋼渣活性較高，但差于按水泥熟料組成重構鋼渣的活性。 (3)重構鋼渣含有較多的膠凝性礦物，其活性較高。采用化學激發(fā)劑可以進一步激發(fā)重構鋼渣的潛在活性，其中CaSO4·2H2O的激發(fā)效果最佳；其次為Na2CO3和Na2SiO3。 (4)重構鋼渣作為硅酸鹽水泥混合材合理摻量=30％。重構鋼渣和粉煤

7、灰/礦渣復合摻入硅酸鹽水泥合理的復摻量=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鋼渣用作混合材。隨著重構鋼渣摻量的增加(摻加量≥70％)，會降低水泥的標準稠度用水量，延長水泥的初終凝時間，引起安定性不良，降低早期強度。 (5)通過對重構鋼渣及其水化樣的SEM-EDS分析、XRD分析、MIP分析和DTA-TG分析，發(fā)現(xiàn)重構鋼渣含有更多