鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的鋼渣,同時(shí)排放許多溫室氣體CO_2。由于鋼渣具有水化活性,可作為水泥混合材應(yīng)用于建筑材料,但其制品安定性存在隱患。利用碳酸化技術(shù)處理鋼渣,能夠?qū)崿F(xiàn)CO_2的捕集與封存,同時(shí)改善鋼渣制品的安定性。本文對(duì)不同組成成分、細(xì)度的鋼渣粉進(jìn)行碳酸化處理,測(cè)定鋼渣的水化活性和對(duì)應(yīng)試件壓蒸安定性,探究鋼渣制品安定性的影響因素和碳酸化對(duì)鋼渣水化活性的影響,同時(shí)對(duì)影響安定性的主要成分過(guò)燒氧化鈣的水化規(guī)律進(jìn)行探索。主要工作和取得的研究成果如下:1、鋼渣的膨脹與成分和細(xì)度有關(guān)。鋼渣的成分波動(dòng)較大,不同成分的鋼渣中CaO和MgO等膨脹組分含量也各不相同,鈣鎂含量高的鋼渣,壓蒸安定性較差。適宜的粉磨時(shí)間可顯著增大鋼渣的細(xì)度,降低鋼渣制品的膨脹率,改善制品壓蒸安定性。試驗(yàn)表明,粉磨時(shí)間的延長(zhǎng)不會(huì)持續(xù)增大鋼渣細(xì)度,但對(duì)應(yīng)試件的膨脹率仍會(huì)降低。2、碳酸化反應(yīng)消耗鋼渣中的硅酸二鈣(C_2S)、硅酸三鈣(C_3S)、氧化鈣(CaO)和氫氧化鈣(CH)等礦物,生成碳酸鈣(C(?))。活性組分C_2S、C_3S的消耗,降低了鋼渣的水化活性,加水量和碳酸化反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋼渣的水化活性影響不大。3、鋼渣的碳酸化反應(yīng)程度、f-CaO和f-MgO消解速度和試件壓蒸安定性的關(guān)系。原鋼渣中f-CaO和f-MgO的含量分別為2.54%和3.8%。當(dāng)鋼渣比表面積為275.16 m~2/kg時(shí),碳酸化反應(yīng)60 min后,碳酸化增重率為7.07%,鋼渣中此時(shí)試件的壓蒸安定性仍不合格;當(dāng)比表面積為483.58 m~2/kg時(shí),當(dāng)碳酸化增重率達(dá)到8.63%,鋼渣中f-CaO含量降至0.84%,f-MgO含量降至2.4%,試件的壓蒸安定性合格;當(dāng)比表面積為531.66 m~2/kg,當(dāng)碳酸化增重率達(dá)到6.83%,鋼渣中f-CaO含量為1.14%,f-MgO含量為2.8%,試件的壓蒸安定性合格。4、XRD定量分析表明,碳酸化反應(yīng)消耗了鋼渣中的部分游離氧化鎂(f-MgO),生成含鎂方解石(Ca_x Mg_(1–x)CO_3),鋼渣中f-MgO壓蒸后并未形成氫氧化鎂(MH)。5、用C(?)燒制過(guò)燒CaO時(shí),延長(zhǎng)保溫時(shí)間會(huì)使CaO的水化活性顯著減低;Fe元素或Fe、Al元素同時(shí)存在均會(huì)對(duì)CaO的水化起到抑制作用;CH晶粒尺寸隨著CaO水化時(shí)間延長(zhǎng)而增加,在10-20 min之間增加最為顯著,且CH晶體在逐漸長(zhǎng)大的同時(shí)發(fā)生堆疊,生成顆粒粗大的塊狀CH晶體,單獨(dú)的Al元素對(duì)CaO的水化活性影響不大,但會(huì)使CH晶體的晶粒尺寸增長(zhǎng)更快。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X757;TQ172.44
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究意義和應(yīng)用價(jià)值
        1.1.1 課題的研究意義
        1.1.2 課題的應(yīng)用價(jià)值
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 礦物碳酸化研究進(jìn)展
        1.2.2 鋼渣綜合利用現(xiàn)狀
        1.2.3 鋼渣碳酸化研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問(wèn)題及本論文研究目標(biāo)
        1.3.1 存在的問(wèn)題
        1.3.2 本論文研究目標(biāo)
    1.4 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
            1.4.1.1 不同參數(shù)變化與鋼渣制品安定性及水化活性的關(guān)系
            1.4.1.2 碳酸化鋼渣作為混合材的試件的安定性
            1.4.1.3 過(guò)燒CaO的微觀形貌及其水化活性
        1.4.2 技術(shù)路線圖
2 鋼渣的碳酸化反應(yīng)與水化活性
    2.1 原材料
    2.2 安定性實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.3 鋼渣碳酸化對(duì)水化活性的影響
        2.3.1 試件制備和測(cè)試
        2.3.2 鋼渣的碳酸化增重率
        2.3.3 鋼渣碳酸化前后礦物組成分析
        2.3.4 加水量對(duì)碳酸化效率的影響
        2.3.5 碳酸化對(duì)鋼渣水化活性的影響
    2.4 本章小結(jié)
3 鋼渣制品安定性影響因素
    3.1 礦物組成對(duì)鋼渣制品安定性影響
        3.1.1 兩種鋼渣的化學(xué)組成分析
        3.1.2 兩種鋼渣的安定性分析
    3.2 細(xì)度對(duì)鋼渣制品安定性影響
        3.2.1 鋼渣細(xì)度表征
        3.2.2 試件的壓蒸測(cè)試
    3.3 本章小結(jié)
4 細(xì)度和碳酸化反應(yīng)程度對(duì)鋼渣制品安定性的影響
    4.1 原材料
    4.2 樣品的制備與表征
        4.2.1 樣品的制備
        4.2.2 樣品的表征
    4.3 不同細(xì)度鋼渣的碳酸化及其安定性
        4.3.1 鋼渣/水泥試件的壓蒸膨脹率
        4.3.2 鋼渣碳酸化增重率分析
        4.3.3 碳酸化反應(yīng)前后鋼渣f-CaO含量分析
        4.3.4 碳酸化反應(yīng)前后鋼渣TG/DTG分析
        4.3.5 鋼渣的碳酸化速度
        4.3.6 碳酸化對(duì)鋼渣中物相組成的影響
        4.3.7 壓蒸前后鋼渣/水泥試件的水化產(chǎn)物分析
        4.3.8 壓蒸前后鋼渣的SEM分析
    4.4 本章小結(jié)
5 過(guò)燒CaO的水化活性
    5.1 過(guò)燒CaO的水化活性與保溫時(shí)間關(guān)系
    5.2 元素?fù)诫s對(duì)過(guò)燒CaO微觀結(jié)構(gòu)的影響
        5.2.1 鋁元素對(duì)過(guò)燒CaO微觀結(jié)構(gòu)的影響
        5.2.2 鐵元素對(duì)過(guò)燒CaO微觀結(jié)構(gòu)的影響
        5.2.3 鐵和鋁元素對(duì)過(guò)燒CaO微觀結(jié)構(gòu)的影響
    5.3 過(guò)燒CaO的水化活性研究
        5.3.1 純過(guò)燒CaO的水化
        5.3.2 元素?fù)诫s對(duì)過(guò)燒CaO水化活性的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
參與學(xué)術(shù)會(huì)議情況
致謝

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