论文部分内容阅读
钢渣是炼钢过程的必然产物,产生量约为钢产量的12%～14%。大量钢渣采取堆弃处理,既污染环境,占用大量土地,又是对资源的一种浪费。钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料相似的硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)胶凝性矿物,是建材资源,但由于总量少且结晶形态不同,致使其水硬胶凝性远低于水泥。钢渣不经稳定化处理会有游离氧化钙(f-CaO),造成体积安定性不良,都制约着钢渣的大规模应用。本文以焦炭作为还原剂降低钢渣中铁氧化物含量,实现部分铁元素回收,并掺加改性材料以改变钢渣的组成及结晶结构,改善水硬胶凝活性,促进其在建材行业中的应用,提高钢渣的利用率。本文选取唐山新宝泰钢铁集团的转炉钢渣作原料,以焦炭作为还原剂,生石灰和铝矾土分别作为钙、铝质改性材料,对其进行改性。通过化学分析、电镜、能谱和X-衍射的方法研究了改性钢渣的化学成分和矿物组成；通过水化热、差热、X-衍射和电镜的方法研究了改性钢渣作水泥基复合胶凝材料3d、7d、14d的水化过程和水化产物的微观形貌特征,并对该胶凝材料进行力学性能研究。通过探索不同种类改性材料在不同掺量的条件下对钢渣组成的影响,为实现钢渣工业化实验奠定理论基础和提供技术支撑。本文取得的主要成果包括以下几个方面：(1)重熔钢渣替代30%水泥制备的胶砂试块,3d抗压强度比提高20%～40%,7d最多提高29%,28d甚至可以达到100%。加5%焦炭重熔钢渣作水泥基复合胶凝材料促进水化,提高水化放热速率25%～30%,14d化学结合水量较水泥高9.20%。(2)添加石灰作钙质改性材料,掺量为1%、5%、10%和20%时对钢渣胶凝性能均有不同程度提高。其中掺加5%时,改性钢渣的3d、7d、28d抗压强度比较原渣分别提高62%、42%、22%,达到基准水泥性能；同时能够促进钢渣水化,加快水化放热速率,当掺量为5%时,168h的水化放热量超过原渣约63%。(3)向钢渣中掺加铝矾土进行重熔改性,可以促进钢渣的早期水化,明显加快水化放热速率,第二放热峰较原渣早出现约21h,峰值达到2.75×10-3w/g,较原渣提高67%；加1%铝矾土改性钢渣的3d、7d、28d抗压强度比较原渣分别提高34%、23%、9%。实验证明,通过向钢渣中掺加5%焦炭和5%石灰作改性材料,使铁氧化物含量降低至5%以下,高温重熔后钢渣的早期水硬胶凝性也显著提高,3d、7d、28d抗压强度分别为28.8MPa、40.0MPa、52.5MPa,达到硅酸盐水泥强度指标。