不锈钢渣用于制备泡沫混凝土的安全性分析

用不锈钢渣、水泥、粉煤灰、发泡剂与水制备不锈钢渣泡沫混凝土，测试了不锈钢渣及泡沫混凝土的化学成分、微观形貌、矿物组成、结构、游离CaO含量、易磨性、内辐射指数与外辐射指数、活性指数、主要性能指标(抗压强度、干密度和导热系数)和浸出液中重金属浓度，研究了不锈钢渣用于制备泡沫混凝土的可行性与环境风险。结果表明，不锈钢渣的主要矿物组成为Ca2SiO4及含Al和Ti, Cu, Pb, Ta等重金属的矿相，具有一定胶凝活性且易磨，内辐射指数与外辐射指数满足建筑材料放射性元素限量要求。不锈钢渣掺量为25wt%?42wt%时，泡沫混凝土的干密度为597?621 g/cm3，养护28 d后抗压强度为1.83?2.98 MPa、导热系数为0.11?0.12 W/(m?K)，满足泡沫混凝土要求。不锈钢渣所含重金属主要以稳定的金属固熔体存在，浸出浓度远低于危险废物限值。     

石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响

研究了石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响.结果表明:贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C3S、C2S、C,A、C4AF和C2.7B1.25A3S;当水泥中石膏掺量为10%时,贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d、7 d、28 d和90 d抗压强度分别达到了45.0、61.9、82.1和85.6 MPa;贝利特.硫铝酸钡钙水泥的水化产物主要有AFt、Ca(OH)2、C-S-H凝胶等,随石膏掺量的增加,AFt的数量逐渐增加,水化后期的Ca(OH)2数量逐渐减少.用XRD和SEM来分析硬化水泥浆体组成和结构.     

硝酸铵腐蚀水泥混凝土设备的修复

化工系统中有很多用水泥混凝土制作的设备,如造粒塔、排水沟、地下贮槽以及用水泥砂浆抹面的厂房等。它们不象碳钢设备,局部受到腐蚀可以补焊钢板修复。特别是被硝酸铵腐蚀的水泥混凝土设备,如果不采取措施,只是简单地清理一下表面就用水泥砂浆或混凝土修补,肯定是不行的。1原因分析水泥熟料的主要矿物组成硅酸三钙(3CaO·SiO２)36%～３７%硅酸二钙(2CaO·SiO２)15%～３７%铝酸三钙(3CaO·Al２O３)7%～１５%铁铝酸四钙(4CaO·Al２O３·Fe２O３)10%～１８%石膏(CaSO４·2H２O)3%1．1水泥的凝结硬化水泥颗粒与水接触,在其表面…     

不同激发方式对再生微粉性能的影响研究

再生微粉是一种粒径小于0.16 mm,颗粒形状不规则,且SiO2、CaO、Fe2 O3及Al2 O3等氧化物含量较高的废弃混凝土粉末.本试验以砂浆抗压强度及微观结构为指标,研究了Ca(OH)2、Na2SiO3·9H2O化学激发剂以及600℃、800℃热处理等不同激发方式对再生微粉活性的激发效果.试验结果表明,再生微粉是一种"惰性物质",未经处理前不适合替代水泥.化学激发剂及热处理均可激发再生微粉的活性,激发后的再生微粉可以作为掺合料部分替代水泥.在28 d龄期时,800℃的热活化效果最好,Ca(OH)2的激发效果次之,600℃的热活化效果最差.     

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.     

转炉渣中含磷固溶体相的形成行为研究

本工作在1400℃下,将平均尺寸约450 μm的硅酸二钙颗粒加入到CaO-FeO-SiO2-P2O5体系转炉渣,研究了硅酸二钙的溶解及含磷固溶体相的形成行为。结果表明,硅酸二钙颗粒在FeO-SiO2-P2O5体系转炉渣中溶解时,沿硅酸二钙颗粒周围形成3个区域：未熔硅酸二钙区域(边缘区域渗透高FeO含量的液态渣)、液相和固相(2CaO?SiO2固相和2CaO?SiO2-3CaO?P2O5固溶体)共存区域以及基体渣层;转炉渣中含磷固溶体相的形成方式为析出机制和扩散机制共存,通过析出机制形成的固溶体中的磷含量较高、其他元素含量较低;通过扩散机制形成的固溶体中的磷含量相对较低、其他元素含量相对较高。     

磷渣粉在水泥基材料中的最佳理论掺量的研究

采用激光粒度分析仪测得磷渣粉颗粒群的分布特性,差热失重分析(DTA-TG)测得磷渣粉掺量分别为0%、30%、60%、80%时Ca(OH)2的含量并回归得到磷渣粉掺量与Ca(OH)2含量的计算公式;结合SEM扫描电镜观测到磷渣粉经过180 d龄期的火山灰反应深度以及其与矿渣水化程度的比较,确定磷渣粉的反应率范围;根据磷渣粉中的活性成分SiO2和Al2O3与水泥水化产物Ca(OH)2发生的二次反应程度,来确定水泥基胶凝体系中磷渣粉的最佳理论掺量.结果表明,磷渣粉比表面积为340 m2/kg时,经过180 d龄期侵蚀后,计算得到水泥体系中磷渣粉的最大掺量范围为33.7～65.3%.     

Ca2+,Al3+对不含Na+硅酸体系聚合行为的影响

为排除Na+对硅酸聚合的影响,用酸解水淬硅酸钙制备了不含金属离子的硅酸溶液及含Ca2+, Al3+的硅酸溶液,研究了加入Ca2+, Al3+对体系聚合行为的影响. 结果表明,加入Ca2+后体系pH值略微降低,加入Al3+后体系pH值显著降低. 初始pH≤2时,Al3+对硅酸聚合起促凝作用,初始pH>2时,Al3+起缓凝作用. Ca2+对硅酸聚合影响不大. 硅酸凝胶后,含Al3+硅酸体系中形成Al?O?Si键,阻碍了凝胶结构水脱附;Ca2+则阻碍凝胶的晶化转变过程,且凝胶中的结构水变少. 不含金属离子、含Ca2+、含Al3+体系的化学式分别为SiO2×0.52H2O, SiO2×0.36H2O, SiO2×1.50H2O.     

石膏掺量对以矿渣为掺合料的普通硅酸盐水泥性能的影响

采用水泥胶砂及直接测温法,研究了石膏掺量对以矿渣为掺合料的P·O42.5R水泥的强度及早期水化历程的影响.结果表明:适当增大石膏掺量,可显著激发矿渣微粉早期活性,使P·O42.5R水泥水化温峰升高,1d及3d水化热增大,3d及28d抗压强度提高;但是石膏掺量不宜过大,否则,P·O42.5R水泥的早期水化速度及强度会重新降低.XRD及SEM分析表明:在合适石膏掺量的情况下,P·O42.5R水泥净浆早期的Ca(OH)2(CH)和钙矾石(enttrigite,AFt)生成量大幅度提高,凝胶体增多,孔洞减少,结构较致密.     

危废焚烧炉用Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖抗渣侵蚀性及六价铬形成研究

Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖具有较优良的抗渣侵蚀性能和力学性能,被作为内衬材料应用于危废垃圾焚烧炉.然而,危废垃圾来源广,成分复杂,其焚烧所产生的渣对砖的侵蚀程度及机理也必然不同.此外,砖中的Cr2O3在高温下可能氧化为含Cr(Ⅵ)的有害物质.为此,通过静态抗渣实验研究了四种不同组成危废灰渣对Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖的侵蚀过程及机理,并通过浸出实验研究了熔渣对砖中Cr(Ⅵ)形成的影响.结果 表明:不同渣对Al2O3-Cr2O3-ZrO2砖的侵蚀程度及机理各不相同.高钙渣A侵蚀过程中,生成了高熔点的CA6、Ca2Al2SiO7和Ca2SiO4相,在一定程度上减缓了渣的侵蚀速度,砖体表现出最好的抗侵蚀性.高铁渣D侵蚀过程中生成熔点较低的CaFe2O4相,加之砖中Al2O3在Fe2O3-SiO2渣中的溶解度较高,因此高铁渣D对砖体的侵蚀程度最严重.高硅渣B和C侵蚀过程中主要生成钙铝黄长石新相,渣对砖体的侵蚀程度居中.不同的渣侵蚀后,渗透层中的Cr(Ⅵ)含量均增加,且渣的组成对Cr(Ⅵ)含量影响较大.由于CaO能显著促进Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ),高钙渣A侵蚀后,渗透层中的Cr(Ⅵ)含量最高,为84.7 mg/kg.SiO2可优先与CaO和Na2O等碱金属氧化物反应生成稳定化合物,高硅渣B和C侵蚀后,渗透层中的Cr(Ⅵ)含量较低,分别为9.9 mg/kg和13.6 mg/kg.对于高铁渣D,浸出过程会有含Cr(Ⅵ)的水化相(3CaO· Al2O3·CaCrO4·nH2O)形成,降低了Cr(Ⅵ)的浸出能力.     

碱激发剂对钢渣胶凝材料抗压强度的影响

以Na2SiO3, NaOH和Ca(OH)2制备碱性溶液,对钢渣进行活化处理得到碱钢渣胶凝材料,考察了Na2SiO3, NaOH和Ca(OH)2用量对材料的抗压强度影响,并对最优抗压强度的碱钢渣胶凝材料进行了表征. 结果表明,Na2SiO3对碱钢渣胶凝材料的7 d抗压强度影响显著,NaOH对材料的3 d抗压强度影响显著,Ca(OH)2对材料的28 d抗压强度影响显著. 当Na2SiO3, NaOH和Ca(OH)2用量分别为11.25, 4.50和6.75 g时,材料的抗压强度最优. 加入碱性溶液有利于胶凝体系中形成沸石类水化产物.     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

不同细度钢渣的活性研究

通过不同的粉磨时间制备出不同细度的钢渣粉,并对其活性进行研究,试验中进行了钢渣活性指数测定、水化热分析、非蒸发水量的测定和氢氧化钙的测定。试验结果表明,在一定的细度范围内,钢渣的细度对其3d的活性几乎无影响,对其28d活性略有影响,但效果不明显。     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

碱激发矿渣基地质聚合物微观结构与性能研究

以矿渣为原料制备矿渣基地质聚合物,重点研究了不同SiO2/Al2O3比对矿渣聚合物性能及微观结构的影响.选取4.5,4.8,5.1,5.4四个SiO2/Al2O3比制备矿渣基地质聚合物,通过XRF、XRD、SEM、TEM、FTIR等手段表征发现,SiO2/Al2O3比为5.1时,碱激发矿渣基地质聚合物具有较高强度,在3 d、7 d、28 d时强度高达97.86 MPa、97.54 MPa和114.91 MPa,其主要产物是水化硅铝酸钙(钠)(N,C-A-S-H)和水化硅酸钙(C-S-H)的混合物.     

含钒钢渣中钒在KOH亚熔盐介质中溶出行为

对含钒钢渣中的钒在KOH亚熔盐介质中的溶出行为进行了研究,实验考察了反应温度、反应时间及碱渣质量比等因素对溶出过程的影响,并探讨了溶出机理. 结果表明,随反应温度、反应时间及碱渣比增加,钒的溶出率增加. KOH亚熔盐溶出含钒钢渣中钒的过程,是分解其中Ca2SiO4, Ca3SiO5, Ca2Fe2O5等固溶钒的物相,生成可溶性钒酸钾及不溶性的Ca(OH)2的过程. 并可通过控制浸出液中的KOH浓度避免钢渣中高CaO含量对钒沉淀的影响. 反应温度220~240℃、反应时间1 h、碱渣质量比为4时,钒浸出率高于90%. 与传统焙烧法相比,不仅显著降低了能耗,且提高了溶出效率.     

大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性

通过测试宏观抗压强度,同时采用XRD和TG-DTA技术对大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性进行了研究,研究表明:大掺量矿渣石膏水泥基材料早期强度远低于纯水泥,但其强度发展较快,尤其是7～28 d阶段,28 d强度基本达到42.5 MPa水平,90 d龄期强度除SG-4试件均超过纯水泥水平.试件早期强度随着熟料含量的增加而增长,而后期强度并不遵循这一规律,水化后期主要是矿渣粉中活性Al2O3与活性SiO2参与水化反应,提高了体系抗压强度.SG系列水化产物主要为C-S-H凝胶和AFt,而纯水泥试样有大量Ca(OH)2而几乎无AFt存在.熟料含量对早期水化产物数量影响较大,而对水化产物种类及水化后期产物数量影响不大.     

钢渣水化产物的特性(英文)

用X射线衍射分析、水化热的测量、化学结合水量的测定、孔结构的测定、扫描电镜观察及强度测试研究了钢渣的水化产物的特性。结果表明:钢渣硬化浆体中主要含有水化硅酸钙(C–S–H)凝胶、Ca(OH)2、惰性组分[RO相、铁酸二钙(C2F)和Fe3O4]和未水化的胶凝相[硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)];总体而言,钢渣的水化过程与水泥的水化过程相似;钢渣早期的水化速率远低于水泥,但钢渣后期,尤其是90d之后的水化速率高于水泥的。钢渣水化产生的C–S–H凝胶不具有良好的胶凝性能,凝胶之间的相互黏结也不牢固,因此钢渣砂浆的强度很低。     

电炉精炼渣中重金属在不同溶液体系的浸出行为

采用全溶实验、短期与长期浸出实验,对电炉精炼渣中重金属元素的浸出行为进行研究,并通过SEM与XRD分析其机理. 结果表明,电炉精炼渣中Ba元素短期浸出浓度最高值为52.10 mg/L,超出国家污水重金属排放标准;Ni元素短期浸出浓度最高值为0.025 mg/L,V元素长期浸出浓度最高值为0.176 mg/L,超出生活饮用水卫生标准. 重金属元素的浸出主要是由于钢渣中Ca2SiO4×H2O (C-S-H)等结构的破坏.