大掺量钢渣-尾矿蒸压砖水化过程的强化

 因活性低、体积稳定性差,钢渣在蒸压砖中的用量受到限制。以钢渣-尾矿-水泥蒸压体系为基础,增加旨在改善钢渣安定性的预养护阶段。同时,加入柠檬酸钠作为抑制剂,减少预养护阶段钢渣中胶凝成分的损失。结果表明,当柠檬酸钠掺量为钢渣掺量的2%时,钢渣在尾矿蒸压试块中的安全用量由未改性时的11%提高至45%,水泥用量由7%降低至4%,其抗压强度从10.6提高到30.1 MPa。借助化学结合水量、游离氧化钙质量分数及XRD分析了钢渣的水化特征,柠檬酸钠在大掺量钢渣-尾矿-水泥体系中既是钢渣改性过程中硅酸二钙和硅酸三钙水化的抑制剂,又是蒸压条件下激发钢渣的水化活性激发剂。机械磨细、湿热条件和柠檬酸钠的协同作用强化了体系的水化反应过程。     

乙二醇-TG法测定钢渣中的游离氧化钙

以新余钢铁厂热泼钢渣为原料,对乙二醇-TG法测定钢渣中游离氧化钙含量的方法进行了探讨.分别用乙二醇对氧化钙、氧化镁和氢氧化钙进行滴定,用TG-DTA法对比表面积为500m2/kg不同水化龄期的钢渣和不同掺量氢氧化钙的钢渣进行分析.结果表明,乙二醇可以准确测定钢渣中的总钙(游离氧化钙和氢氧化钙)含量,TG-DTA法可以准确测定钢渣中的氢氧化钙含量,两者之差为游离氧化钙的含量,因此,乙二醇结合TG法可以测定钢渣中真实的游离氧化钙的含量,准确率在95%以上;将该方法用于测定新余钢铁厂热泼钢渣,得到游离氧化钙含量为3.17%.     

硝酸锶催化—乙二醇—苯甲酸法测定转炉渣中游离氧化钙

钢渣中由于有部分MgO、MnO、FeO呈固溶体状态存在,因而使样品中的氧化钙活度下降,导致测定水泥中游离氧化钙的甘油—乙醇法(GB_(176-76))很难将其全部溶出.乙二醇—EDTA法样品中的Ca(OH)_2、Ca_3(PO_4)_2、CaCO_3有水化现象,故均需分离后滴定.由于浸取时间冗长,硅酸钙的影响也难消除.这些方法的分析周期均达4～6小时,因而较难满足生产需要.上钢一厂采用乙二醇-苯甲酸法在非     

不同处理工艺对钢渣膨胀稳定性能的影响

针对钢渣体积膨胀导致在工程应用中稳定性较差的问题,依据游离氧化钙(f-CaO)的水化反应理论,运用乙酸浸泡与掺入微硅粉两种方法来降低钢渣的体积膨胀率。乙酸溶液体积分数为10%、15%、20%;微硅粉掺量为0.6%、1.2%、2.4%、4.8%。研究结果表明,两种方法均能有效降低钢渣的体积膨胀率,其改善效果与试剂掺量呈正相关;在乙酸浸泡组中,浸泡3 h就能完全发挥作用,各组降低幅度均在76.1%以上;在加微硅粉的组中,不同掺量下膨胀率降低幅度差异明显,当微硅粉掺入量超过2.4%时,膨胀率值会降低至2%以下,当掺入量为4.8%时,膨胀率值为0.4%,降低幅度高达87.1%。     

EDTA络合滴定法测定钢渣中游离氧化钙

在测定钢渣中游离氧化钙(f-CaO)含量的实验中,选择乙二醇溶液浸取钢渣中游离氧化钙,用EDTA络合滴定法测定其含量。实验中分别考察了乙二醇萃取液用量、萃取温度和恒温振荡时间等对测定结果的影响,并选择已知含量的分析纯氧化钙来修正钢渣中游离氧化钙含量,进而消除溶液稀释及钢渣试样中含有的Fe2+、Al3+、Mn2+等二价金属氧化物相(RO相)对测定结果产生的影响。测定了不同渣系中f-CaO含量,普通钢渣f-CaO含量约为6.95%;气淬渣不同粒径时游离氧化钙含量差异较大:粒径≥2 mm的f-CaO含量为6.82%,粒径为1~2 mm的f-CaO含量为2.63%,粒径为0.6~1 mm和0.15~0.6 mm的f-CaO含量分别为1.85%与1.65%;热焖渣与水淬渣中f-CaO含量低,其值分别为0.55%与0.65%。测定结果的相对标准偏差(RSD)均≤3%,符合测定标准。     

预处理改善钢渣体积安定性的研究现状

 钢渣的体积不安定性不良是约束其用于道路材料的的主要因素之一。钢渣的体积安定性预处理是钢渣有效资源化利用的关键,也是提高钢渣在道路材料方向利用率的必备条件。针对钢渣的体积不安定性问题,分别从钢渣集料的特性、引起钢渣体积不安定性的因素、引起钢渣体积不安定性因素的测定方法和改善钢渣体积安定性的预处理措施4个方面综述了国内外对钢渣体积安定性的研究进展和现状。结果表明,钢渣集料的性能较好,但矿物成分复杂,其中引起钢渣体积不安定性的主要因素是游离氧化钙和游离氧化镁,其在一定条件下能使钢渣膨胀开裂,约束了钢渣的应用;乙二醇-EDTA-TG差热分析法和EDTA滴定法是测定钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁含量较准确、较普遍的测定方法;国内大部分的预处理改善措施是针对钢渣中的游离氧化钙,包括自然陈化、蒸汽养护、表面改性处理、化学处理和碳化处理等,表面改性和化学处理为近几年钢渣的预处理措施热点,碳化处理能将钢渣膨胀率降低70%～90%,与其他处理措施相比效果较好,但对设备要求较高,成本较高;而国外主要是采取自然陈化的方式改善钢渣的体积安定性。因此,钢渣的预处理需要具有社会、经济、环境等效益的同时才能大规模应用,这需要科研人员更加深入地研究和探讨,最后结合前人的研究对未来钢渣资源化利用于道路材料的发展提出建议和展望。     

钙盐沉钒的热力学研究

根据同时平衡原理以及质量守恒定律,绘制了在不同的游离总钙浓度下Ca-V(Ⅴ)-H2O体系25℃时的热力学平衡图,并进行了热力学分析。结果表明,随着溶液pH值的增大,体系中依次出现V2O5、Ca(VO3)2、Ca2V2O7、Ca3(VO4)2、Ca3(VO4)2+Ca(OH)2、Ca(OH)2六个沉淀稳定区。当沉钒反应平衡后液游离总钙浓度为0.01mol/L时,在pH=5.1~9.8范围内,钒以Ca(VO3)2形式沉淀,钒浓度最低可降至2.2×10-3 mol/L;在pH=9.8~10.3范围内,钒以Ca2V2O7形式沉淀,钒浓度最低可降至1.2×10-2 mol/L;在pH=10.3~12.6范围内,钒以Ca3(VO4)2形式沉淀,钒浓度最低可降至2.4×10-4 mol/L,沉钒效果最佳。当游离总钙浓度为0.01~1.0mol/L时,理论最佳沉钒pH值基本维持在11.0~12.6。     

氧化钙催化煤粉燃烧失效机理研究

将含有氧化钙质量分数10%的煤粉试样放入1000℃的马弗炉中分别停留0min、1min、10min、30min,对反应后的样品进行扫描电镜能谱分析和XRD检测分析。结果表明:氧化钙与煤粉在反应过程中外观形貌变化很大,在煤粉与氧化钙相互接触的地方,氧化钙起催化助燃的作用,煤粉提前燃烧,二者发生反应生成复杂的硅酸盐化合物。XRD检测分析得出,反应过程中,煤粉中的二氧化硅会固定氧化钙生成Ca2Si O4·H2O,氧化钙的催化作用失效,随着反应时间的增加Ca2Si O4·H2O变成Ca3(Si O4)O,二氧化硅固定的氧化钙含量增多,氧化钙的催化失效进一步增强。     

转炉钢渣钙基活性组分乙酸浸出研究

以转炉钢渣为浸出对象,乙酸作为浸出剂,在热力学研究的基础上考察了不同粒度下浸出温度、时间、乙酸浓度和固液比对转炉钢渣中钙离子浸出率的影响规律。研究结果表明,在273.15~373.15 K的温度区间内,钢渣中Ca O、Ca_2SiO_4物相的钙离子浸出反应的吉布斯自由能ΔG0,而CaTiO_3物相的钙离子浸出反应的吉布斯自由能ΔG0。转炉钢渣中钙基活性组元的浸出迅速,粒度越细、固液比越小,钙基活性组元的浸出率越高;乙酸浓度越高,钙的浸出率越大。在乙酸浓度为1 mol/L、固液比为1∶20、浸出时间为60 min、浸出温度为70℃条件下,钙的浸出率高达87.52%。XRD和SEM分析表明,转炉钢渣中活性氧化钙全部浸出,转炉钢渣表面形成不规则孔隙,而钛酸钙(CaTiO_3)则留在渣相中。     

含铬钢渣制备水泥混合材的试验研究

采用钢渣处理含Cr~(3+)废水,将吸附Cr~(3+)后的钢渣用作水泥混合材,探讨了钢渣吸附Cr~(3+)的效果,研究了含铬钢渣对水泥砂浆凝结时间、流动度、制品强度及水化性能的影响,分析了水泥固化Cr~(3+)的机理。结果表明,钢渣能有效处理含铬废水,当废水的Cr~(3+)浓度与pH值分别为40 mg/L与6,液固比为10∶1时,该钢渣的Cr~(3+)吸附量与吸附率分别达5.93 mg/g与85.63%。引入含铬钢渣可提高水泥砂浆流动性能,但不利于改善制品的抗压强度。掺入32%的含铬钢渣可得到初凝时间、终凝时间及流动度分别为176、286 min与193.2%的水泥砂浆。养护7 d与28 d后,水泥制品的抗压强度达到了42.5R等级。XRD与SEM分析表明,钢渣水化活性低,提高钢渣的添加量不利于生成托勃莫来石、C-S-H及C-A-S-H等水化产物。Cr~(3+)未与原料中的组分发生反应,它被无定型态的凝胶产物物理包裹是抑制其浸出活性的主要原因,在酸性环境下,样品的Cr~(3+)浸出浓度均满足GB5085.3—2007标准。该研究为高效利用含铬钢渣提供了新的思路。     

Effects of Quicklime and Iron Tailings as Modifier on Composition and Properties of Steel Slag

Steel slag had lower activity and much lower hydration rate than cement.Quicklime and iron tailings were designed as modification agent to adjust the composition and properties of high temperature steel slag.The results show that quicklime as modifier can greatly increase the content of cementitious minerals in modified steel slag and also promote the decomposition of RO phases and transformation of MgO in RO phase to f-MgO.After high temperature modification with compound modifier of quicklime and iron tailings,steel slag shows the main mineral phases of C3 S,C2F and MgFe2O4.The activity index of modified steel slag at 28 days reaches 95.5% when the steel slag is modified by 15% of the compound modifier with the ratio of quicklime to iron tailings equal to 2∶1at 1 350℃.Moreover,the sample with the modified steel slag exhibits the dense structure of hydration paste and the main hydration products of C-S-H gels and Ca(OH)2 crystals.     

蔗糖溶液浸取-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钢渣中游离氧化钙

提出了一种测定钢渣中游离氧化钙的简便方法。在常温下, 采用200 g/L蔗糖溶液浸取试样30 min, 使游离氧化钙从试样中游离出来, 与其他元素及其他形式的钙分离, 然后将溶液过滤, 选用393.366 nm波长的谱线作为分析线, 在合适的工作条件下用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定滤液中钙量, 从而得到样品中游离氧化钙含量。基体对游离氧化钙测定的干扰较小, 共存元素间也基本无干扰。方法被用于测定钢渣样品中游离氧化钙, 测定值与滴定法的测定值相符, 相对标准偏差在0.78%～1.1%之间。     

利用铁尾矿高温改性钢渣的性能

研究了铁尾矿高温改性处理对钢渣体积稳定性和胶凝性能的影响,结合X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等测试方法,对改性钢渣的矿物组成和微观形貌进行了分析.发现铁尾矿的高温改性显著降低了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)的含量,提高了钢渣胶凝性能.铁尾矿掺加质量分数为20%和处理温度为1250℃时,钢渣中f-CaO的质量分数由4.84%降低至1.82%,降幅达到62.4%,28d活性指数比原始钢渣体系提高5.6%.铁尾矿掺量由10%增加至30%时,改性钢渣中相继出现镁蔷薇辉石、镁黄长石和钙镁辉石等硅酸盐矿相.高温改性过程促使RO相分解,RO相中的FeO转化为磁铁矿相(Fe₃O₄).      

含钢渣的低熟料混凝土耐久性及水化机理研究

研究了不同钢渣掺量对C40低熟料胶凝材料混凝土的碳化、电通量、抗冻等耐久性的影响,结果表明,钢渣掺量为15%时,混凝土碳化深度最小,抗碳化等级为T-Ⅳ;抗氯离子渗透和抗冻性能在钢渣掺量为10%时最佳,分别达到Q-Ⅴ和F275等级。采用XRD、IR和SEM等手段分析了10%钢渣掺量的低熟料胶凝材料水化机理,结果表明,胶凝体系主要水化产物是水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt);水泥熟料和钢渣先后水化,产生的OH-维持体系的碱性环境,使矿渣中的硅(铝)氧四面体逐渐解离,在SO2-₄的共同作用下形成C-S-H凝胶和AFt;矿渣和钢渣的水化相互促进,使胶凝体系在后期仍然产生大量水化产物,为混凝土后期强度和密实度的提高起到了重要作用。     

高炉渣对钢渣改性的物理化学基础研究

钢渣用作建筑材料时,由于其中含有大量游离氧化钙(f-CaO),稳定性较差,通常需要改性钢渣以提高其稳定性、胶凝性. 在对钢渣、高炉渣进行化学成分和矿物组成分析的基础上,对高炉渣改性钢渣的可能性进行了热力学计算,结果表明高炉渣中的SiO₂与钢渣中f-CaO反应,生成胶凝相,同时降低了钢渣中的f-CaO含量. 本文通过研究热态高炉渣改性钢渣,结合X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜及能谱分析等研究方法,对改性钢渣的矿物成分、f-CaO含量、黏度变化等进行了分析. 研究发现随着热态高炉渣配比量的增加,改性渣黏度缓慢增加,改性钢渣中f-CaO、RO相含量降低,改性渣的胶凝性能提高. 在1550℃下,钢渣中添加10%高炉渣时,改性渣中2CaO·SiO₂(C₂S)、3CaO·SiO₂(C₃S)含量显著提高,f-CaO质量分数降至1.64%,稳定性大大提高,符合建材化使用要求. 此外,进一步使用焦炭还原改性渣中的铁,轻松实现了渣铁分离,提高改性渣的易磨性.      

利用钢渣、矿渣生产全尾砂充填胶凝材料

 以机械研磨和化学激发相结合的方法提高钢渣和矿渣的胶凝活性,利用脱硫石膏、氯化钙、电石渣等助剂合理调控水化产物,强化水化过程,开发了一种以钢渣、矿渣为主要成分的全尾砂充填专用胶凝材料。胶凝材料适宜的物料配比为,钢渣35.5%、矿渣35.5%、硅酸盐水泥10%、矿物调控剂19%,胶凝材料28 d抗压强度达到29.47 MPa。适当调整物料配比,可以得到满足不同采空区充填要求的胶凝材料：胶凝材料与尾砂比为1[∶]5～1[∶]10,料浆浓度为70%,充填体28 d,抗压强度达1.0～2.8 MPa。借助XRD、SEM对胶凝材料水化产物和强度调控机理进行了分析,结果表明,对胶凝体系强度起到关键作用的物质为水化C-S-H凝胶和不同类型的高水产物（如AFt）。调控剂的合理搭配,强化了钢渣、矿渣水化过程,优化了水化产物构成。     

熔融态下掺入粉煤灰对钢渣性质的影响研究

在实验室,高温炉重熔钢渣,通过QM-ISP2行星式球磨机粉磨后,对比钢渣75μm晒下量;测定f-CaO含量,以及分析改性钢渣的矿相,研究其在高温下成分改性对改善钢渣易磨性和稳定性的作用效果和作用机理,确定粉煤灰是一种改善钢渣应用性能的优良改性剂,解决了钢渣应用中的不稳定性和易磨性差问题。该技术的研究可为寻求大量应用钢渣的途径,开发出高质量的钢渣产品奠定基础。     

钢渣-矿渣-钡渣基胶凝材料水化过程强化

针对钢渣(SS)矿渣(GBFS)钡渣(BS)复合胶凝材料水化硬化慢的问题,提出一种活性激发晶种强化的方法,以加速水化硬化过程.通过正交试验设计得到活性激发剂配比(质量分数)为煅烧脱硫石膏11％、铝酸钙3％、元明粉0.75％.利用含该激发剂的胶凝材料快速预水化制备复合晶种,能够显著促进胶凝材料水化结晶过程,提高早期强度,...     

Study on rapid stabilization of steel slag powder

Dry ball milling and wet ball milling were used to treat converter slag with particle size < 10 mm and the converter slag powder was stabilized by H₂O only and H₂O coupled with CO₂.respectively.Results showed that when CO₂ &H₂O was used,the free-calcium oxide（f-CaO） content in converter slag decreased significantly and after an-hour treatment the f-CaO content was reduced to 3%;however,when only treated by H₂O without CO₂, f-CaO needed 3-hour stabilization to decrease its content to 3%.When f-CaO in converter slag powder was treated by CO₂ &H₂O,its main reaction products were CaCO₃ and then Ca（OH）₂;however,when only H₂O was used, the f-CaO content decreased gently and the main products were Ca（OH）₂.