發(fā)布時間：2020-07-12 15:16

【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(xué)組成波動大、膠凝活性低和體積安定性差等問題,嚴(yán)重制約了鋼渣的大規(guī)模使用。目前,鋼渣的在線重構(gòu)是研究的熱點,課題通過使用FactSage熱力學(xué)軟件對重構(gòu)鋼渣中主要礦物的生成進(jìn)行了模擬,然后在實驗室基礎(chǔ)上通過添加調(diào)質(zhì)組分來實現(xiàn)鋼渣的重構(gòu),研究不同工藝參數(shù)對重構(gòu)鋼渣膠凝活性和安定性的影響規(guī)律,探究重構(gòu)鋼渣的形成機(jī)理,最終獲得安定性良好的高活性鋼渣,為鋼渣的在線重構(gòu)提供理論基礎(chǔ)及數(shù)據(jù)支撐。結(jié)果顯示在相同硅鋁比(S/A)下,鈣硅比(C/S)較大的重構(gòu)鋼渣的膠凝活性較好;在相同C/S下,S/A較小的重構(gòu)鋼渣的膠凝活性較好;當(dāng)C/S和S/A都不同時,S/A較小的重構(gòu)鋼渣膠凝活性較好;隨著煅燒溫度的升高,重構(gòu)鋼渣的膠凝活性逐漸增強(qiáng);隨著保溫時間的增長,重構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)鋼渣的礦物組成及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,結(jié)果表明在相同S/A下,隨著C/S的增大,重構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)鋼渣進(jìn)行水化熱測試,結(jié)果表明當(dāng)重構(gòu)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(gòu)鋼渣的形成動力學(xué)進(jìn)行研究,結(jié)果表明重構(gòu)鋼渣中RO相的轉(zhuǎn)化以及C2F、C2S、C3S的成礦均符合一級反應(yīng)模型,且在相同C/S下,隨著S/A的減小,重構(gòu)鋼渣中液相量的增多更有利于膠凝活性礦物離子的擴(kuò)散,為鋼渣重構(gòu)提供了良好的動力學(xué)條件,其表現(xiàn)為RO相的轉(zhuǎn)化活化能及C2F、C2S、C3S的表觀活化能降低。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ172.44;X757
【圖文】：

2.1 實驗原料分析及設(shè)備鋼渣采用唐山某鋼廠的轉(zhuǎn)爐鋼渣，水泥采用湖北某水泥廠的普通硅酸鹽水泥，調(diào)質(zhì)組分為生石灰、粉煤灰和礦渣，調(diào)質(zhì)組分均來自唐山某工廠，其化學(xué)組成見表1，XRD 圖譜見圖 1~圖 4。表 1 原料的化學(xué)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(shè)備鋼渣采用唐山某鋼廠的轉(zhuǎn)爐鋼渣，水泥采用湖北某水泥廠的普通硅酸鹽水泥，調(diào)質(zhì)組分為生石灰、粉煤灰和礦渣，調(diào)質(zhì)組分均來自唐山某工廠，其化學(xué)組成見表1，XRD 圖譜見圖 1~圖 4。表 1 原料的化學(xué)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(xué)組成，由表 1 可以看出，鋼渣的化學(xué)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(dǎo)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(gòu)鋼渣中加入一些鈣硅鋁質(zhì)調(diào)質(zhì)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(dá)到 94.45%，可以作為鈣質(zhì)調(diào)質(zhì)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(zhì)調(diào)質(zhì)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(zhì)調(diào)質(zhì)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(zhì)的工業(yè)固體棄物作為調(diào)質(zhì)組分加入到鋼渣中，在提高重構(gòu)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(zhì)調(diào)質(zhì)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 任云亮;王晨曄;張洪恩;畢雅梅;李會泉;龐杰;;有機(jī)-無機(jī)復(fù)合介質(zhì)浸出對鋼渣中含鐵物相的影響[J];過程工程學(xué)報;2015年03期

2 梁強(qiáng);曾加慶;齊淵洪;;含磷爐渣處理技術(shù)的回顧與展望[J];鋼鐵;2015年01期

3 孫朋;郭占成;;鋼渣的膠凝活性及其激發(fā)的研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報;2014年09期

4 雷永勝;韓濤;王慧奇;靳秀芝;楊芳;曹紅紅;程芳琴;;水熱合成水化硅酸鈣(C-S-H)的制備與表征[J];硅酸鹽通報;2014年03期

5 巴明芳;柳俊哲;賀智敏;何俊;;鋼渣微粉改性水泥基鋼渣骨料混凝土的配制及性能[J];材料導(dǎo)報;2013年22期

6 吳賀;龍躍;;鋼渣用作燒結(jié)熔劑的應(yīng)用現(xiàn)狀及分析[J];安徽冶金;2013年03期

7 張朝暉;廖杰龍;巨建濤;黨要均;;鋼渣處理工藝與國內(nèi)外鋼渣利用技術(shù)[J];鋼鐵研究學(xué)報;2013年07期

8 黎載波;趙三銀;趙旭光;賀圖升;蔡森勤;;鋼渣在線重構(gòu)技術(shù)的工業(yè)試驗研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2013年06期

9 孔令種;王玨;陳來柱;;鋼渣成分變化對其礦物相及易磨性影響的研究[J];中國冶金;2013年04期

10 Jian-li Li;An-jun Xu;Dong-feng He;Qi-xing Yang;Nai-yuan Tian;;Effect of FeO on the formation of spinel phases and chromium distribution in the CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-Cr_2O_3 system[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2013年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉智偉;電爐鋼渣鐵組分回收及尾泥制備水泥材料的技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];北京科技大學(xué);2016年

2 李建新;高溫重構(gòu)對鋼渣組成、結(jié)構(gòu)與性能影響的研究[D];華南理工大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 楊曜;鋼渣中FeO_x還原反應(yīng)熱力學(xué)、Fe還原回收效果及余渣性能的研究[D];華南理工大學(xué);2013年

2 李召峰;優(yōu)化鋼渣物相組成、控制MgO分布及其機(jī)理研究[D];濟(jì)南大學(xué);2011年

3 鐘根;不同種類鋼渣的重構(gòu)與性能優(yōu)化的基礎(chǔ)研究[D];華南理工大學(xué);2010年

4 耿棟健;重構(gòu)鋼渣及性能與應(yīng)用[D];濟(jì)南大學(xué);2010年

5 劉彩霞;低液相下阿利特形成熱、動力學(xué)研究[D];濟(jì)南大學(xué);2010年

6 張瑞;水泥熟料燒成熱力學(xué)及動力學(xué)的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

7 申寧;鐵酸鎂生成過程的熱分析研究[D];遼寧科技大學(xué);2006年

本文編號：2752136