【摘要】：鋼渣的礦物組成跟水泥相似,但是由于鋼渣中存在化學組成波動大、膠凝活性低和體積安定性差等問題,嚴重制約了鋼渣的大規(guī)模使用。目前,鋼渣的在線重構是研究的熱點,課題通過使用FactSage熱力學軟件對重構鋼渣中主要礦物的生成進行了模擬,然后在實驗室基礎上通過添加調(diào)質組分來實現(xiàn)鋼渣的重構,研究不同工藝參數(shù)對重構鋼渣膠凝活性和安定性的影響規(guī)律,探究重構鋼渣的形成機理,最終獲得安定性良好的高活性鋼渣,為鋼渣的在線重構提供理論基礎及數(shù)據(jù)支撐。結果顯示在相同硅鋁比(S/A)下,鈣硅比(C/S)較大的重構鋼渣的膠凝活性較好;在相同C/S下,S/A較小的重構鋼渣的膠凝活性較好;當C/S和S/A都不同時,S/A較小的重構鋼渣膠凝活性較好;隨著煅燒溫度的升高,重構鋼渣的膠凝活性逐漸增強;隨著保溫時間的增長,重構鋼渣的膠凝活性呈先增長后穩(wěn)定的趨勢;水淬急冷得到的重構鋼渣的膠凝活性較好。參照普通硅酸鹽水泥熟料相圖配料煅燒得到的重構鋼渣均可滿足GB/T 20491-2006中一級鋼渣粉的要求,且安定性均合格。采用X射線衍射及金相顯微鏡對重構鋼渣的礦物組成及微觀結構進行研究,結果表明在相同S/A下,隨著C/S的增大,重構鋼渣中β型硅酸二鈣(β-C2S)、硅酸三鈣(C3S)、鐵酸二鈣(C2F)以及鐵酸鎂(MgFe2O4)的生成量會逐漸增多;在相同C/S下,隨著S/A的減小,重構鋼渣中的液相量會增多,其C3S及鐵鋁酸四鈣(C4AF)的生成量也會增多;隨著煅燒溫度的升高,重構鋼渣中的β-C2S及C3S礦物的生成量會逐漸增多。采用水泥及混凝土水化熱微量熱儀對重構鋼渣進行水化熱測試,結果表明當重構鋼渣中膠凝活性礦物較多時,其放熱總量較多,膠凝活性較好。采用同步熱分析儀對重構鋼渣的形成動力學進行研究,結果表明重構鋼渣中RO相的轉化以及C2F、C2S、C3S的成礦均符合一級反應模型,且在相同C/S下,隨著S/A的減小,重構鋼渣中液相量的增多更有利于膠凝活性礦物離子的擴散,為鋼渣重構提供了良好的動力學條件,其表現(xiàn)為RO相的轉化活化能及C2F、C2S、C3S的表觀活化能降低。
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ172.44;X757
【圖文】：

2.1 實驗原料分析及設備鋼渣采用唐山某鋼廠的轉爐鋼渣，水泥采用湖北某水泥廠的普通硅酸鹽水泥，調(diào)質組分為生石灰、粉煤灰和礦渣，調(diào)質組分均來自唐山某工廠，其化學組成見表1，XRD 圖譜見圖 1~圖 4。表 1 原料的化學組成Table1 The chemical composition of raw materials名稱 CaO/wt% SiO2/wt% Al2O3/wt% Fe2O3/wt% FeO/wt% MgO/wt% 其他/wt%唐鋼 41.40 14.96 0.84 7.90 13.53 5.49 15.88水泥 62.60 21.35 4.67 3.31 — 3.08 4.99生石灰 94.45 — — — — — 5.55粉煤灰 6.82 51.41 26.74 5.29 — 0.87 8.87礦渣 38.20 28.64 14.60 0.42 — 10.82 7.32

2.1 實驗原料分析及設備鋼渣采用唐山某鋼廠的轉爐鋼渣，水泥采用湖北某水泥廠的普通硅酸鹽水泥，調(diào)質組分為生石灰、粉煤灰和礦渣，調(diào)質組分均來自唐山某工廠，其化學組成見表1，XRD 圖譜見圖 1~圖 4。表 1 原料的化學組成Table1 The chemical composition of raw materials名稱 CaO/wt% SiO2/wt% Al2O3/wt% Fe2O3/wt% FeO/wt% MgO/wt% 其他/wt%唐鋼 41.40 14.96 0.84 7.90 13.53 5.49 15.88水泥 62.60 21.35 4.67 3.31 — 3.08 4.99生石灰 94.45 — — — — — 5.55粉煤灰 6.82 51.41 26.74 5.29 — 0.87 8.87礦渣 38.20 28.64 14.60 0.42 — 10.82 7.32

圖 3 生石灰、粉煤灰的 XRD 圖譜 圖 4 礦渣的 XRD 圖譜Fig.3 XRD patterns of quicklime and fly ash Fig.4 XRD pattern of slag表 1 為原料的化學組成，由表 1 可以看出，鋼渣的化學組成跟水泥熟料相似，是兩者之間的鈣硅比（C/S）和硅鋁比（S/A）不同，鐵氧化物含量也不相同，而導致兩者生成的礦物不同，其膠凝活性也不相同。鋼渣的 C/S 為 2.77、S/A 為.81，而水泥的 C/S 為 2.93、S/A 為 4.57，因此，要想提高鋼渣的膠凝活性，可將重構鋼渣中加入一些鈣硅鋁質調(diào)質組分來調(diào)節(jié)鋼渣中的 C/S 和 S/A。生石灰中 CaO 含量能夠達到 94.45%，可以作為鈣質調(diào)質組分加入到鋼渣中；粉煤灰中iO2及 Al2O3的含量較多，因而可以作為硅鋁質調(diào)質組分加入到鋼渣中；礦渣中aO、SiO2及 Al2O3的含量都較高，因而可以作為鈣硅鋁質調(diào)質組分加入到鋼渣。同時考慮到工業(yè)固體廢棄物的綜合利用，可以將一些富含鈣硅鋁質的工業(yè)固體棄物作為調(diào)質組分加入到鋼渣中，在提高重構鋼渣膠凝活性的同時還能夠提高資的利用率，因此，實驗選取生石灰、粉煤灰和礦渣作為鈣硅鋁質調(diào)質組分。圖 1 是鋼渣的 XRD 圖譜，由圖 1 可以看出實驗中所用鋼渣的主要礦物為赤鐵

【參考文獻】

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本文編號：2752136