我国燃煤电厂灰渣年排放量已超过2亿吨，对其中的粉煤灰的研究和应用已较为成熟，而对占灰渣总量10％～20％的炉底渣的研究却较少。炉底渣与粉煤灰的化学成分相似，其在高温熔融下经过水冷形成大量活性较高的玻璃体，其颗粒较粉煤灰颗粒粗。目前炉底渣主要作为道路路基和矿山回填材料来利用，这些利用方式没有充分发挥炉底渣的潜在活性，为了将炉底渣物尽其用，必须开发炉底渣的综合利用技术。本论文在对炉底渣的理化性质和结构特征进行研究的基础上，对利用炉底渣制备水泥基材料的掺合料进行了探讨。 本论文以长兴电厂湿排炉底渣为研究对象，通过激光粒度分析、X射线衍射分析、扫描电镜等分析测试手段，对炉底渣的理化性质和微观结构进行研究。试验结果表明：原状炉底渣颗粒以＜0.25mm的居多，约占总重量的61％；炉底渣中主要含有SiO2、Al2O3和Fe2O3等氧化物，三者质量分数之和超过85％；炉底渣中含有大量的玻璃体，另外还含有少量的莫来石、α-石英和赤铁矿等晶体。 炉底渣中含大量在高温条件下形成的活性较高的玻璃体，将其磨细后可作为水泥基材料的掺合料来使用。本论文采用SM—500球磨机进行了炉底渣的粉磨试验，研究了粉磨时间对炉底渣粉磨效果的影响。试验结果表明：随着炉底渣粉磨时间的延长，磨细炉底渣颗粒变小，开始减小明显，40min后趋于缓慢。在球磨机研磨体为出厂初始级配的条件下，炉底渣粉磨40min，也就是45μm筛余量在7％左右时，磨细炉底渣的综合性能最佳，其作为水泥基材料的掺合料时，活性指数为67％。本论文还进行了在不同球磨机填充率、研磨体级配以及料球比的条件下炉底渣的粉磨试验，试验结果表明，影响磨细炉底渣细度的关键性因素顺序是料球比＞级配＞填充率。 本论文研究了磨细炉底渣颗粒的RRB分布，分析结果表明，随粉磨时间的延长磨细炉底渣颗粒分布变窄，均匀性系数n增大。本论文还研究了磨细炉底渣颗粒的分形性能，研究结果表明，随粉磨时间的延长磨细炉底渣颗粒自相似程度提高，分形维数变大。 本论文进行了掺加助磨剂时炉底渣的粉磨试验。试验结果表明：炉底渣的粉磨时间为20min时，助磨剂与炉底渣同时加入，掺加Sika助磨剂、自制助磨剂对炉底渣的粉磨均没有助磨作用；炉底渣的粉磨时间为30min时，助磨剂的投加时间影响炉底渣的粉磨效果，当在炉底渣粉磨20min时加入Sika助磨剂，助磨剂的助磨效果最佳，磨细炉底渣的45μm筛余量由空白样的10.7％降为6.2％。本论文还研究了二水石膏在炉底渣粉磨过程中的作用，试验结果表明掺入二水石膏后，有利于炉底渣微裂缝的扩展、阻止磨细炉底渣颗粒的团聚，促进了炉底渣的粉磨。 掺有磨细炉底渣的水泥基材料的早期强度会降低，为此本论文进行了磨细炉底渣早期强度激发的研究。试验采用了硫酸铝、硫酸钠、PAM等七种化学外加剂，通过单掺和复掺来研究其对磨细炉底渣早期强度激发的作用。试验结果表明：单掺硫酸铝钾对磨细炉底渣的早期强度激发效果最佳，以掺有30％磨细炉底渣的水泥砂浆为例，当外掺0.3％的硫酸铝钾时7d抗压强度比空白样提高4MPa。 本文对炉底渣磨细制备水泥基材料的掺合料的经济性进行了分析：以拟建年产10万吨磨细炉底渣的生产线为例，生产设备和基建的投资约为180万，年纯利润可达240万，表明炉底渣磨细制备水泥基材料的掺合料在经济上是可行的。