水淬含钛高炉渣加热过程中的矿物结晶行为研究

为改善攀钢含钛高炉渣大量堆放造成的环境问题以及减少有价资源浪费,通过研究水淬含钛高炉渣的化学成分、矿物物相组成、热重等特性,以-140目水淬含钛高炉渣为原料,采用加热方式研究其矿物物相的结晶行为,结果表明:水淬渣与空冷渣的化学成分基本相同,但矿物物相组成随颗粒粒径变化有较大的差异;矿物物相的结晶主要发生在680℃以上,随着温度的升高结晶顺序为尖晶石、钙钛矿、透辉石;水淬渣的微观形貌也随着加热温度的升高由具有尖锐棱角的碎屑颗粒逐渐变得圆润,颗粒表面覆盖有粒径为0.5~2.0μm的片状晶体。     

大掺量矿砟等量替代水泥的研究

矿渣是炼铁高炉的废弃物,经水淬急冷形成,故又称水淬高炉矿渣,俗称水渣.矿渣因水淬后成为不稳定的玻璃体颗粒,具有较高的潜在化学能.其活性成分为活性氧化硅和活性氧化铝,与水泥中氧化钙发生二次反应,生成CSH和CAH等水化产物.……     

提钛尾渣对硅酸盐水泥水化性能的影响

提钛尾渣是高钛型高炉渣提取合金后的残渣,与铝酸盐水泥的化学、矿物组成相近,具有较好的水化活性.分析不同掺量的提钛尾渣对硅酸盐水泥复合胶凝体系的凝结时间、水化放热、力学性能和水化产物的影响.结果发现,掺量20％提钛尾渣会导致复合胶凝体系早凝,水化初期的水化放热速率加快,累积放热量降低,1 d的水化产物中氢氧化钙减少,单硫型水化硫铝酸钙和三水铝石增多.不同掺量的提钛尾渣均会促进水泥早凝,降低力学性能.随着提钛尾渣掺量的增加,水泥的早凝不明显,力学性能有所增长,水化产物中出现CAH10和C3 AH6的特征峰.     

复合矿物掺合料在水泥中水化机理的试验研究

通过比较复合矿物掺合料净浆与基准水泥净浆的SEM形貌差别来研究复合掺合料的水化机理。并采用差示扫描量热法(DSC)通过对其吸热峰的峰高和峰面积的分析进而对体系中水泥水化产物的成分进行了验证,从而揭示胶凝体系的水化反应机理。     

风冷矿渣用作水泥混合材的试验研究

本文对一种风淬法工艺产出的风冷矿渣化学成分、矿物组成进行测试,对其易磨性、压蒸安定性、凝结性能、胶砂强度进行试验研究,探讨其用作水泥混合材的可行性。结果表明,风冷矿渣玻璃体含量约为5%,易磨性好于水淬矿渣,28d抗压强度比与粉煤灰基本相当,低于水淬矿渣,可用作水泥非活性混合材。     

温度对煤矸石还原钢渣铁氧化物制备的水淬渣活性的影响

钢渣中的铁氧化物是影响钢渣粉活性的因素之一。为改善钢渣粉水化活性,实现钢渣和煤矸石协同处置,利用煤矸石中残碳还原和分离出钢渣中的铁,研究了不同温度下煤矸石与钢渣制备的水淬残渣的物相变化以及水化活性。结果表明：提高还原温度,可以显著提高铁的回收率,最高可达94%。还原温度低于1 450℃时,水淬残渣中的矿物相主要为钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石。随着温度分别升高到1 450℃和1 500℃,钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石相消失。此时,水淬残渣主要由玻璃相组成。还原温度升高导致水淬残渣中玻璃相含量增多,胶凝活性增强,掺加高还原温度水淬渣的水泥水化反应累计放热量更大。     

复合胶凝材料水泥体系水化机理的研究

纳米材料与粉煤灰、矿渣粉、天然矿物等按一定比例配成复合胶凝材料，通过比较复合胶凝材料水泥净浆与基准水泥净浆的SEM形貌差别，采用差示扫描量热法（DSC）对其吸热峰的峰高和峰面积的分析对体系中水化产物的成分进行分析，从而揭示复合胶凝材料水泥体系的水化反应机理。     

高钛渣用于水泥混合材的性能研究

本文分析了高钛渣的矿物组成、活性系数,探讨了高钛渣的粉磨细度对水泥的凝结时间、标准稠度用水量、安定性等影响,而且分析了不同助磨剂的作用效果,以及高钛渣对水泥强度、水化产物的影响,得出高钛渣用于水泥混合材的实验基础.采用单掺与复掺的方式,比较得出可用于生产复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的不同掺量和配比.结果表明:高钛渣不会对水泥的水化产物产生不利影响,粉磨较细的高钛渣更有利于水泥水化产物产生的包裹效应,使结构更加紧密,从而增加水泥强度;使用助磨剂的条件下,掺入30％的高钛渣,并与粉煤灰及高炉渣复掺,混合材总掺量达到40％,可满足P·C32.5R级水泥生产;使用助磨剂的条件下,掺入10％的高钛渣,并与粉煤灰及高炉渣复掺,混合材总掺量达到20％,可满足P·O42.5R级水泥生产.     

钢渣对硬化水泥浆体结构形成的影响研究

研究了钢渣对水泥强度及体积膨胀率的影响,采用SEM和EDXA分析了水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水化产物的矿物组成进行了分析研究。研究结果表明,钢渣的掺入会降低水泥净浆的早期抗压强度,但随钢渣水化的进行,掺钢渣的水泥浆体7d以后的强度增长较快,至120d时净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相近。掺钢渣的水泥的体积膨胀率比纯硅酸盐水泥的体积膨胀率大,钢渣水泥的体积膨胀率主要取决于钢渣中的fCaO含量。掺钢渣水泥的主要水化产物组成和形貌与纯硅酸盐水泥无明显差别,所不同的是C-S-H凝胶中有较多的铁相。掺钢渣水泥的水化产物主要有C2SH(C)、AFt和Ca(OH)2。     

用磷渣配料并作水泥混合材的试验研究

采用磷渣配料烧制水泥熟料,再掺入磷渣作混合材制备复合水泥,研究磷渣掺量对复合水泥性能的影响,并利用XRD、SEM对其水化产物进行分析。结果表明,用作混合材,当磷渣掺量为10%,矿渣掺量为20%时,所制备的复合水泥各项性能均满足国家标准,其净浆28d抗压强度值高达114.2MPa。     

蒸养条件下镍渣水泥胶砂的水化产物与力学性能

研究了掺20%镍渣粉的水泥胶砂在80℃蒸养7 h、7 d和标准养护28 d条件下的水化产物与力学性能。结果表明:镍渣中MgO主要存在晶体相(镁橄榄石与顽辉石)与玻璃体相两种形态。掺镍渣改变了蒸养7 d和标养28 d水泥水化产物的形貌和组成:蒸养7 d条件下,纯水泥胶砂的水化产物主要为纤维状C-S-H、片状CH和石榴粒状水化石榴石,而镍渣水泥胶砂,除以上水化产物外还有水滑石生成,说明蒸养促进了镍渣中MgO的反应;标准养护28 d纯水泥胶砂的C-S-H主要为网状,而镍渣水泥胶砂中的C-S-H主要有纤维状和球形等大粒子状2种形貌。蒸养7 h条件下镍渣水泥胶砂与纯水泥胶砂的化学结合水量基本相同,而蒸养7 d条件下水泥胶砂的化学结合水量高于标养28 d。蒸汽养护提高了镍渣的火山灰活性,从而显著提高了胶砂的强度活性指数。     

还原铁法重构钢渣及其矿物组成

分别采用直接还原法和熔融还原法对柳钢和宝钢2种钢渣进行了铁还原重构试验，利用 X射线衍射、扫描电子显微镜研究了重构钢渣的矿物组成，并采用水泥胶砂强度试验法测定重构钢渣的活性指数。结果表明：直接还原法可将钢渣中铁氧化物还原成铁珠，尺寸范围为1～50μm，金属铁颗粒均匀分布在各种矿物之间；铁酸钙相、镁蔷薇辉石在重构过程中分解，柳钢钢渣硅酸三钙(C3S)和宝钢钢渣硅酸二钙(C2S)分解，钢渣重构后硅酸钙相组成由原钢渣中Ca/Si摩尔比决定；RO相被还原成金属铁和MgO，原钢渣总铁含量越高，铁还原越彻底。熔融还原法可将钢渣中铁氧化物还原成金属 Fe，在重力作用下渣铁分离，还原率近乎100%；随炉冷却渣矿物组成为钙铝黄长石、镁黄长石、C2S，与硬矿渣相似；水淬渣以玻璃体为主，柳钢和宝钢重构渣玻璃体含量分别为97%和73%，与水淬矿渣组成相近。采用还原铁法所得重构钢渣的活性指数显著提高。     

磷渣掺合料及其对水泥水化性能的影响

简要介绍了磷渣的基本组成，包括化学组成和矿物组成；分析了磷渣的化学成分、玻璃体数量和结构、磷渣细度对其化学活性影响及其评价指标；探讨了磷渣用作水泥混合材对浆体水化性能和硬化体微观结构的影响等。     

含高镁镍渣粉的磷酸钾镁水泥性能试验研究

研究测试了不同高镁镍渣粉含量的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的流动度、体积变形、水化温度和不同养护条件下的抗压强度,分析了MKPC浆体的物相组成和微观形貌.结果表明:适量磨细的高镁镍渣粉等量替代死烧氧化镁粉,可改善MKPC浆体的流动性,使MKPC硬化体的水稳定性明显改善,其中掺30％～40％高镁镍渣粉的MKPC试件的60 d水养护抗压强度剩余率超过100％.适量高镁镍渣粉可明显改善MKPC硬化体的收缩变形,其中含30％高镁镍渣粉的MKPC浆体水化60 d时的干燥收缩率仅为参考样的48.1％.上述改善作用缘于含高镁镍渣粉对碱组分粉体级配的改善作用,使MKPC浆体的初始水灰比较低,高镁镍渣粉中难磨粗颗粒的微集料作用和玻璃体的活性作用,使MKPC硬化体结构趋于致密.     

矿渣微粉的生产工艺及利用（连载二）

高炉矿渣的活性取决于高温炉渣的处理方法。在水淬、热泼、半急冷等三种方法中以水淬渣的活性较高，对水泥厂来讲，其质量最好。水淬矿渣高炉熔渣在大量冷却水的作用下形成的海绵状浮石类物质，其在宏观上是由硅（铝）氧四面体组成的聚合度不同的网状结构，钙离子、镁离子分布在网状结构的容穴中，微观上大体是按相律形成不均匀物相或微晶矿物近程有序，远程无序。主要有以下几种化学键：Ca—O、Mg—O、Si—O、Al—O，绝大部分化合物以玻璃体的的形式存在，因而具有较高活性（见表2）。     

利用高掺量磷渣煅烧优质水泥熟料的研究

采用磷渣为原料烧制优质水泥熟料.通过差热分析研究磷渣配料煅烧熟料的形成机理,利用金相显微镜对烧制的熟料进行岩相结构分析,观察其矿物形貌,用X射线衍射分析研究熟料的矿物组成和水泥水化产物组成.实验结果表明,利用高掺量磷渣配料可以显著改善生料的易烧性,加快熟料矿物的形成,并且矿物生长良好,早期强度较高.磷渣掺量为18%或21%时,所生产的熟料的游离CaO含量小于1.0%,C3S含量大于63%.     

高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性.研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低.复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶.     

不同矿物掺合料对蒸养水泥水化产物与力学性能的影响

为探讨矿物掺合料对预制装配式混凝土水化产物与力学性能的影响,采用20％的镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉分别取代水泥,在早期80℃蒸养7h条件下制备了水泥净浆与砂浆,对比研究了镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉对7h和28 d龄期蒸养水泥水化产物和力学性能的影响.结果 表明:除了C-S-H与Ca(OH)2外,7h蒸养水泥的水化产物主要为AFm与Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O,28 d蒸养水泥的水化产物主要为Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O和Ca4Al2O6(CO3)·11H2O,矿物掺合料对蒸养水泥水化产物种类影响较小;掺镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉后,7h蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.27％、102.22％、90.24％、102.22％,28 d蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.76％、95.08％、86.27％、95.68％,掺锂渣粉与矿渣粉可以显著提高7h蒸养水泥的水化程度,掺钢渣粉的效果最差;此外,掺锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉改变了蒸养7h水泥浆体C-S-H的形貌,除了纤维状C-S-H外,掺锂渣粉水泥浆体中还有蜂窝状C-S-H形成,掺钢渣粉水泥浆体与掺矿渣粉水泥浆体中还有球形与薄片状C-S-H形成;掺锂渣粉可以提高早期80℃蒸养7h水泥胶砂的抗压与抗折强度,但四种矿物掺合料均不能改善28 d蒸养水泥胶砂的力学性能.     

MgO对磷铝酸盐富玻璃相水泥熟料相组成及水化性能的影响

本工作利用XRD,IR,DTA及EMPA技术,研究了含氧化镁磷铝酸盐富玻璃相水泥的合成,相组成及水化活性,并系统讨论了MgO对熟料相组成及水化活性的影响,结果表明,通过掺加适量的MgO,可在1450℃合成结合磷铝酸盐水泥与玻璃水泥的一种新的水泥体系－磷铝酸盐富玻璃相水泥,该水泥熟料以玻璃体为主,少量晶相为CA及CxP。其水化产物相结合构稳定,浆体具有早强,高强且长期强度持续增长的御.     

X射线全谱拟合法在水泥研究中的应用

采用X射线全谱拟合法结合TOPAS软件对硅酸盐水泥矿物物相组成进行定量分析,并利用X射线全谱拟合法研究了硫酸铝作为促凝剂对硅酸盐水泥水化产物的影响.结果表明基准水泥中各晶相C2S,C3S,C3A,C4AF和非晶相的含量分别为9.391％,48.615％,2.749％,9.493％和26.782％,非晶相含量较高,不可忽略.与不掺加Al2(SO4)3· 18H2O的空白实验相比,掺加1％的Al2(SO4)3·18H2O使得水化1d的净浆试样中C3S剩余量降低了5.25％,促进水泥水化,钙矾石生成量提高30.69％,使得水泥净浆1d抗压强度提高了9.24％;但掺加4％的Al2(SO4)3· 18H2O反而使1d水化产物中C3S剩余量升高15.17％,抑制C3S水化,C-S-H生成量降低22.38％,使1d抗压强度低于掺加1％Al2(SO4)3· 18H2O净浆的1d抗压强度.掺加1％和4％的Al2(SO4)3· 18H2O使得28d水化产物中C3S含量分别增加3.19％、6.22％,钙矾石的生成量分别提高了64.40％、191.50％,C3S的水化受到抑制和钙矾石的大量生成均会降低水泥净浆后期强度.