鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣,其每年產(chǎn)生量巨大,但利用率很低,基本處于廢棄和堆積狀態(tài),造成了環(huán)境污染、土地占用和資源浪費(fèi)。由于鋼渣的化學(xué)和礦物組成與硅酸鹽水泥熟料相似,故將其用于水泥混凝土行業(yè)中的潛力很大。然而,鋼渣易磨性差、水化活性低和體積不穩(wěn)定是其三個(gè)重要的缺點(diǎn)或不足,很大程度上限制了鋼渣在水泥混凝土行業(yè)的推廣應(yīng)用。此外,與研究和應(yīng)用均很成熟的礦渣相比,有關(guān)鋼渣的系統(tǒng)性理論研究較少,也是造成鋼渣利用率低的重要原因。目前,我國排放的鋼渣主要為轉(zhuǎn)爐鋼渣,近些年隨著鋼渣處理技術(shù)的提升（尤其近些年廣泛采用的熱燜處理工藝）,使得引起鋼渣體積不穩(wěn)定的因素（游離氧化鈣和游離氧化鎂）得到較大程度的控制和改善,且熱燜處理后的鋼渣還具有粒度小、易磨等優(yōu)點(diǎn),這為鋼渣的后續(xù)加工及用于水泥混凝土行業(yè)創(chuàng)造了良好的條件。為此,本文以轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣為研究對(duì)象,從鋼渣微粉的制備、自身膠凝性及其在水泥基材料中的應(yīng)用性能等方面入手,對(duì)鋼渣的粉磨性能、水化硬化特征及其復(fù)合膠凝材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了較深入地系統(tǒng)研究。從化學(xué)成分、鐵礦相、礦物組成、顯微形貌、硬度等方面研究了轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的礦物特征,結(jié)果發(fā)現(xiàn):熱燜鋼渣的礦... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 工業(yè)廢渣的資源再利用與水泥混凝土工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展
        1.1.2 工業(yè)廢渣應(yīng)用于水泥混凝土生產(chǎn)中的優(yōu)勢
        1.1.3 主要工業(yè)廢渣在水泥混凝土工業(yè)中的應(yīng)用概況
    1.2 鋼渣的特性及其高效利用途徑
        1.2.1 鋼渣的生成機(jī)理
        1.2.2 鋼渣的化學(xué)組成
        1.2.3 鋼渣的處理技術(shù)及工藝選擇
        1.2.4 鋼渣的建材資源化利用途徑
    1.3 鋼渣粉磨特征的研究進(jìn)展
    1.4 鋼渣的膠凝性及活性提高的研究進(jìn)展
        1.4.1 鋼渣的膠凝性能
        1.4.2 鋼渣膠凝活性的評(píng)價(jià)
        1.4.3 鋼渣活性的提高
        1.4.4 鋼渣活性激發(fā)存在的問題
    1.5 鋼渣作為輔助性膠凝材料的研究進(jìn)展
        1.5.1 鋼渣對(duì)水泥基材料水化過程及力學(xué)性能的影響研究
        1.5.2 鋼渣對(duì)水泥基材料需水量或工作性的影響研究
        1.5.3 鋼渣對(duì)水泥基材料安定性及體積變形的影響研究
        1.5.4 鋼渣對(duì)水泥基材料耐久性能的影響研究
        1.5.5 輔助性膠凝材料與硅酸鹽水泥優(yōu)化匹配的研究
        1.5.6 鋼渣作為輔助性膠凝材料存在的問題
    1.6 研究思路與內(nèi)容
        1.6.1 研究思路
        1.6.2 研究內(nèi)容
第二章 轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的礦物特征及粉磨特性
    2.1 原材料與試驗(yàn)方法
        2.1.1 試驗(yàn)原材料
        2.1.2 試驗(yàn)方法
    2.2 鋼渣的化學(xué)構(gòu)成特征
        2.2.1 氧化物
        2.2.2 游離氧化鈣和氧化鎂
        2.2.3 鐵物相的構(gòu)成
    2.3 鋼渣礦物相組成及特征
        2.3.1 礦物相的XRD分析
        2.3.2 硅酸鹽礦物相的含量
        2.3.3 礦物相的顯微形貌圖像
        2.3.4 鋼渣礦物相的分析與識(shí)別
        2.3.5 鋼渣礦物相的表面硬度
    2.4 轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的粉磨特征
        2.4.1 鋼渣粉的細(xì)度隨粉磨時(shí)間的變化
        2.4.2 鋼渣粉的粒徑分布隨粉磨時(shí)間的變化
        2.4.3 鋼渣的粉體流動(dòng)性隨粉磨時(shí)間的變化
        2.4.4 鋼渣粉的堆積密度隨粉磨時(shí)間的變化
        2.4.5 鋼渣在粉磨中的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)分析
    2.5 鋼渣的礦物特征對(duì)其粉磨性能的影響
        2.5.1 鐵礦物相對(duì)鋼渣粉磨性能的影響
        2.5.2 鋼渣在粉磨中的難磨相的確定
        2.5.3 鋼渣的相對(duì)易磨性
    2.6 本章小結(jié)
第三章 有機(jī)助磨劑對(duì)鋼渣的助磨效果及作用規(guī)律
    3.1 試驗(yàn)參數(shù)及有機(jī)助磨劑的確定
        3.1.1 鋼渣粉磨時(shí)間的確定
        3.1.2 助磨劑的選擇依據(jù)
        3.1.3 助磨劑摻量的確定
    3.2 一元羥基有機(jī)物對(duì)鋼渣的助磨作用
        3.2.1 對(duì)鋼渣粉篩余量的影響
        3.2.2 對(duì)鋼渣粉比表面積的影響
        3.2.3 對(duì)鋼渣粉粒徑分布的影響
        3.2.4 對(duì)鋼渣粉體流動(dòng)性的影響
        3.2.5 小結(jié)
    3.3 二元羥基有機(jī)物對(duì)鋼渣的助磨作用
        3.3.1 對(duì)鋼渣粉篩余量的影響
        3.3.2 對(duì)鋼渣粉比表面積的影響
        3.3.3 對(duì)鋼渣粉粒徑分布的影響
        3.3.4 對(duì)鋼渣粉體流動(dòng)性的影響
        3.3.5 討論與小結(jié)
    3.4 三元及多元羥基有機(jī)物對(duì)鋼渣的助磨作用
        3.4.1 對(duì)鋼渣粉篩余量的影響
        3.4.2 對(duì)鋼渣粉粒徑分布的影響
        3.4.3 對(duì)鋼渣粉體流動(dòng)性的影響
        3.4.4 小結(jié)
    3.5 羥胺基有機(jī)物對(duì)鋼渣的助磨作用
        3.5.1 對(duì)鋼渣粉篩余量的影響
        3.5.2 對(duì)鋼渣粉粒徑分布的影響
        3.5.3 對(duì)鋼渣粉體流動(dòng)性的影響
        3.5.4 小結(jié)
    3.6 有機(jī)助磨劑的構(gòu)效關(guān)系討論
    3.7 粉磨時(shí)間對(duì)有機(jī)物助磨作用效果的影響
        3.7.1 篩余量
        3.7.2 粒徑分布
        3.7.3 粉體流動(dòng)性
        3.7.4 討論
    3.8 本章小結(jié)
第四章 鋼渣粉的膠凝性能及水化硬化特征
    4.1 原材料與試驗(yàn)方法
        4.1.1 試驗(yàn)原材料
        4.1.2 試驗(yàn)方法
    4.2 拌合水及石膏對(duì)鋼渣粉水化硬化性能的影響
        4.2.1 水化熱
        4.2.2 水化產(chǎn)物形貌
        4.2.3 非蒸發(fā)水含量
        4.2.4 強(qiáng)度
    4.3 鋼渣粉粒徑大小對(duì)其水化硬化性能的影響
        4.3.1 水化熱
        4.3.2 水化產(chǎn)物組成
        4.3.3 水化產(chǎn)物形貌
        4.3.4 非蒸發(fā)水含量和Ca(OH)2含量
        4.3.5 強(qiáng)度
    4.4 鋼渣與水泥水化硬化特征的比較
        4.4.1 水化熱
        4.4.2 水化產(chǎn)物
        4.4.3 非蒸發(fā)水含量和Ca(OH)2含量
        4.4.4 強(qiáng)度
    4.5 鋼渣的膠凝能力和水化動(dòng)力學(xué)方程
        4.5.1 膠凝能力
        4.5.2 水化動(dòng)力學(xué)方程
    4.6 本章小結(jié)
第五章 鋼渣基輔助膠凝材料復(fù)合微粉的組成與性能
    5.1 原材料與試驗(yàn)方法
        5.1.1 試驗(yàn)原材料
        5.1.2 試驗(yàn)方法
    5.2 鋼渣-礦渣復(fù)合微粉的膠凝性能
        5.2.1 強(qiáng)度
        5.2.2 水化產(chǎn)物的XRD分析
        5.2.3 非蒸發(fā)水含量
    5.3 鋼渣-粉煤灰復(fù)合微粉的膠凝性能
        5.3.1 強(qiáng)度
        5.3.2 水化產(chǎn)物的XRD分析
        5.3.3 非蒸發(fā)水含量
    5.4 鋼渣-石英復(fù)合微粉的膠凝性能
        5.4.1 強(qiáng)度
        5.4.2 水化產(chǎn)物的XRD分析
        5.4.3 非蒸發(fā)水含量
    5.5 鋼渣-硅灰復(fù)合微粉的膠凝性能(水膠比為 0.5)
        5.5.1 強(qiáng)度
        5.5.2 水化產(chǎn)物的XRD分析
        5.5.3 非蒸發(fā)水含量
    5.6 本章小結(jié)
第六章 鋼渣-水泥復(fù)合膠凝材料的組成與性能
    6.1 原材料與試驗(yàn)方法
        6.1.1 試驗(yàn)原材料
        6.1.2 試驗(yàn)方法
    6.2 鋼渣-硅酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的組成與性能
        6.2.1 鋼渣粉摻量對(duì)復(fù)合水泥水化硬化性能的影響
        6.2.2 鋼渣粉粒徑大小對(duì)復(fù)合水泥力學(xué)性能的影響
        6.2.3 鋼渣粉粒徑分布與復(fù)合水泥力學(xué)性能的灰色關(guān)聯(lián)分析
    6.3 鋼渣粉對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥的作用貢獻(xiàn)
        6.3.1 鋼渣粉對(duì)復(fù)合水泥的填充效應(yīng)
        6.3.2 鋼渣粉對(duì)復(fù)合水泥的化學(xué)作用—水化程度的貢獻(xiàn)
        6.3.3 鋼渣粉對(duì)復(fù)合水泥作用的綜合表現(xiàn)—強(qiáng)度貢獻(xiàn)
    6.4 鋼渣-硫鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的組成與性能
        6.4.1 鋼渣-硫鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的力學(xué)性能
        6.4.2 鋼渣-硫鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的水化產(chǎn)物
        6.4.3 鋼渣-硫鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的非蒸發(fā)水含量
        6.4.4 鋼渣-硫鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的孔結(jié)構(gòu)
    6.5 鋼渣-鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的組成與性能
        6.5.1 鋼渣-鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的力學(xué)性能
        6.5.2 鋼渣-鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的水化產(chǎn)物
        6.5.3 鋼渣-鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的非蒸發(fā)水含量
        6.5.4 鋼渣-鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝材料的孔結(jié)構(gòu)
    6.6 少量硅酸鹽/硫鋁酸鹽/鋁酸鹽水泥對(duì)鋼渣膠凝性能的影響比較
        6.6.1 強(qiáng)度比較
        6.6.2 水化產(chǎn)物的比較
        6.6.3 水化熱的比較
        6.6.4 非蒸發(fā)水含量的比較
        6.6.5 孔結(jié)構(gòu)的比較
    6.7 本章小結(jié)
第七章 鋼渣的活性激發(fā)及其對(duì)復(fù)合膠凝材料性能的影響
    7.1 鋼渣的超細(xì)粉磨對(duì)其活性的提高及復(fù)合水泥性能的影響
        7.1.1 UFSS的水化硬化性能
        7.1.2 UFSS摻量對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥性能的影響
        7.1.3 不同水膠比下UFSS對(duì)復(fù)合硅酸鹽/硫鋁酸鹽水泥性能的影響
        7.1.4 UFSS的活性指數(shù)
    7.2 化學(xué)激發(fā)劑對(duì)鋼渣粉及其復(fù)合水泥性能的影響
        7.2.1 化學(xué)激發(fā)劑對(duì)鋼渣粉水化硬化性能的影響
        7.2.2 化學(xué)激發(fā)劑對(duì)鋼渣復(fù)合水泥性能的影響
        7.2.3 化學(xué)激發(fā)劑對(duì)鋼渣粉活性指數(shù)的影響
    7.3 熱養(yǎng)護(hù)對(duì)鋼渣粉活性的激發(fā)及其復(fù)合膠凝材料性能的影響
        7.3.1 熱養(yǎng)護(hù)對(duì)鋼渣粉膠凝強(qiáng)度的影響
        7.3.2 熱養(yǎng)護(hù)對(duì)鋼渣-礦渣復(fù)合粉膠凝強(qiáng)度的影響
        7.3.3 熱養(yǎng)護(hù)對(duì)鋼渣復(fù)合水泥力學(xué)性能的影響
    7.4 復(fù)合激發(fā)方式對(duì)鋼渣粉及其復(fù)合水泥性能的影響
        7.4.1 復(fù)合激發(fā)對(duì)鋼渣粉膠凝強(qiáng)度的影響
        7.4.2 復(fù)合激發(fā)對(duì)鋼渣復(fù)合水泥力學(xué)性能的影響
        7.4.3 復(fù)合激發(fā)對(duì)鋼渣粉活性指數(shù)的影響
    7.5 本章小結(jié)
第八章 基于Fuller模型的三組分高性能鋼渣復(fù)合水泥的研究
    8.1 Fuller分布模型
    8.2 “Fuller-SS-S-C水泥”的組成模型
    8.3 “Fuller-SS-S-C水泥”的制備與性能研究
        8.3.1 “Fuller-SS-S-C水泥”的制備
        8.3.2 “Fuller-SS-S-C水泥”的物理力學(xué)性能
        8.3.3 “Fuller-SS-S-C水泥”的水化熱
        8.3.4 “Fuller-SS-S-C水泥”的水化程度
        8.3.5 “Fuller-SS-S-C水泥”的孔結(jié)構(gòu)
    8.4 本章小結(jié)
第九章 結(jié)論與展望
    9.1 研究結(jié)論
    9.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    9.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
在學(xué)期間參加科研項(xiàng)目
在學(xué)期間獲得的國家發(fā)明專利
主要獲獎(jiǎng)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]鋼渣的膠凝活性及其激發(fā)的研究進(jìn)展[J]. 孫朋,郭占成.  硅酸鹽通報(bào). 2014(09)
[3]二氧化硅改性鋼渣易磨性的研究[J]. 吳六順,周云,王玨,王海川,董元篪.  煉鋼. 2014(02)
[4]轉(zhuǎn)爐鋼渣粉粒度分布的分形特征[J]. 賀圖升,趙旭光,趙三銀,黎載波,杜華機(jī).  硅酸鹽通報(bào). 2013(11)
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博士論文
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[8]轉(zhuǎn)爐鋼渣的理化性質(zhì)及資源化研究[D]. 李偉峰.北京化工大學(xué) 2008
[9]鋼渣礦粉的制備及其在水泥混凝土中的應(yīng)用研究[D]. 朱航.武漢理工大學(xué) 2006
[10]鋼渣的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)研究[D]. 溫金保.南京工業(yè)大學(xué) 2003



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