【摘要】：高磷鋼渣中磷的存在狀態(tài)非常復(fù)雜,導(dǎo)致其作為混凝土摻合料時對水泥的水化過程和水化產(chǎn)物的影響都較為復(fù)雜。主要利用電子探針X射線顯微分析儀(EPMA)對鋼渣尾泥和電爐渣中磷的賦存狀態(tài)進(jìn)行了深入研究,為鋼渣尾泥和電爐渣在建筑膠凝材料中的大摻量利用及其中磷元素的有效控制提供理論指導(dǎo)。研究表明:鋼渣尾泥和電爐渣的主要礦物組成為硅酸二鈣(Ca_2SiO_4)、硅酸三鈣(Ca_3SiO_5)、氫氧化鈣(Ca(OH)_2)、方解石(CaCO_3)、氧化亞鐵(FeO)和RO相(MgO、FeO和MnO的固溶體),鋼渣尾泥中還含有水化硅酸鈣(C-S-H凝膠);鋼渣尾泥和電爐渣中P_2O_5的含量分別為1.741%和1.834%;鋼渣尾泥和電爐渣中磷主要以固溶體的形式富集于硅酸二鈣(Ca_2SiO_4)和硅酸三鈣(Ca_3SiO_5)等硅酸鹽物相中,P_2O_5的含量為3.195%~7.513%。
【圖文】：

水泥熟料礦物的早期水化進(jìn)程。由此可見，要實現(xiàn)鋼渣在水泥混凝土中的大摻量利用，避免其中的可溶性磷元素對水泥性能和水化過程產(chǎn)生不利影響，首先必須明晰鋼渣中磷的賦存狀態(tài)。本研究將主要利用電子探針X射線顯微分析(EPMA)技術(shù)分析山東萊蕪鋼鐵廠的鋼渣尾泥(為經(jīng)過濕磨選鐵后的轉(zhuǎn)爐鋼渣)和電爐渣中磷的賦存狀態(tài)，探討其賦存機理，以期為鋼渣尾泥和電爐渣在水泥混凝土中的大摻量利用提供理論指導(dǎo)。1試驗原料1.1分析樣的粒度分布經(jīng)行星球磨機研磨并在105℃干燥箱中充分干燥的鋼渣尾泥和電爐渣的激光粒度分布結(jié)果見圖1。圖1鋼渣尾泥和電爐渣的激光粒度分布Fig．1Particlesizedistributionofsteelslagmudandelectricfurnaceslag1.2鋼渣尾泥和電爐渣的化學(xué)成分采用荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的X射線熒光光譜分析儀(XＲF)對鋼渣尾泥和電爐渣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。表1鋼渣尾泥和電爐渣的化學(xué)成分Table1Chemicalcompositionofsteelslagmudandelectricfurnaceslag%原料主要化學(xué)成分的含量Al2O3CaOFe2O3MgOMnOP2O5SiO2TiO2V2O5燒失鋼渣尾泥電爐渣3.034.2543.9937.9619.3028.214.123.492.243.591.741.8312.8615.501.230.810.340.379.702.20由表1可知，鋼渣尾泥和電爐渣的主要化學(xué)成分為CaO、Fe2O3、SiO2，其次為MgO、Al2O3、MnO、P2O5、TiO2和V2O5。其中，CaO、SiO2和MgO主要來自造渣劑的加入和爐襯的侵蝕，，F(xiàn)e2O3、Al2O3和MnO主要來源于鐵水中相關(guān)元素的氧化。鋼渣尾泥和電爐渣分別含有的1.74%和1.83%的P2O5，含量較高。根據(jù)Mason［6］對鋼渣堿度M(CaO與SiO2+P2

M=0.9～1.4)、鈣鎂薔薇輝石渣(3CaO·MgO·2SiO2)(M=1.4～1.6)、硅酸二鈣渣(2CaO·SiO2)(M=1.6～2.4)和硅酸三鈣渣(3CaO·SiO2)(M＞2.4)。由表1計算可知，鋼渣尾泥和電爐渣的堿度值分別為3.0和2.2，屬于中高堿度渣，理論上推測鋼渣尾泥和電爐渣中硅酸二鈣(Ca2SiO4)和硅酸三鈣(Ca3SiO5)含量較高。1.3鋼渣尾泥和電爐渣的礦物組成采用X射線衍射儀(XＲD)(UltimaIV，日本理學(xué))分析鋼渣尾泥和電爐渣的礦物組成(檢測條件為40kV，40mA，Cu靶，掃描速度為20°/min，掃描范圍為10°～80°)，結(jié)果見圖2、圖3。圖2鋼渣尾泥的XＲD圖譜Fig．2XＲDpatternofsteelslagmud1—硅酸二鈣(Ca2SiO4);2—硅酸三鈣(Ca3SiO5);3—方解石(CaCO3);4—氫氧化鈣(Ca(OH)2);5—鎂鐵礦(MgFe2O4);6—氧化亞鐵(FeO);7—石英(SiO2);8—ＲO相(MgO、FeO和MnO的固溶體);9—水化硅酸鈣(C－S－H凝膠);10—鋁酸三鈣(Ca3Al2O6)由圖2和圖3可以看出:鋼渣尾泥和電爐渣的物相包括氫氧化鈣(Ca(OH)2)、水化硅酸鈣(C－S－H凝膠)、方解石(CaCO3)、鎂鐵礦(MgFe2O4)、硅酸二鈣(Ca2SiO4)、硅酸三鈣(Ca3SiO5)、鋁酸三鈣(Ca3Al2O6)、石英(SiO2)、氧化亞鐵(FeO)以及ＲO相(MgO、FeO和MnO的固溶體)，其中硅酸二鈣(Ca2SiO4)、硅酸三鈣(Ca3SiO5)、氫氧化鈣(Ca(OH)2)、方解石(CaCO3)、氧化亞鐵(FeO)和ＲO·195·吳樂等:鋼渣尾泥和電爐渣中磷的賦存狀態(tài)EPMA分析2017年第11期
【作者單位】： 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院;中國地質(zhì)大學(xué)(北京)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目(編號:51604026);國家自然科學(xué)基金面上項目(編號:51574024) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費“優(yōu)秀教師基金項目”(編號:2652017339)
【分類號】：X757


本文編號：2545198