电炉还原渣对转炉钢渣的重构机理

以电炉还原渣为调节组分,探讨其对转炉钢渣的重构机理。采用X射线衍射仪、热重-差示扫描量热仪、扫描电镜等分析重构前后钢渣的物相组成、结构和胶凝性能。结果表明:高温作用下转炉钢渣中部分原有低熔点矿物熔融,为高温重构反应提供了液相环境。掺入的电炉还原渣为转炉钢渣补充了钙离子,并促进转炉钢渣中硅铝惰性组分(黄长石和钙铁(钙镁)辉石等)的解体和活性胶凝矿物硅酸二钙、硅酸三钙和七铝酸十二钙的生成,增加重构钢渣的活性。与掺重构钢渣前相比,28d龄期的水泥净浆掺重构钢渣后抗压强度增加18.0%,重构钢渣水化产物数量提高,水化进程明显加快。     

电解锰渣对热焖钢渣活性的硫酸盐激发

选用电解锰渣和水泥熟料作为激发剂,重点研究电解锰渣掺加量对热焖钢渣活性激发的影响,并通过XRD、SEM分析了电解锰渣对水化产物及水泥石微观结构的作用。结果表明：掺加量为12%（质量分数）的电解锰渣对熟料-热焖钢渣体系具有较好的硫酸盐激发效果,加快了钢渣的水化速率,大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期强度和后期强度;电解锰渣的掺入对水化产物种类影响不大;与未掺入激发剂组相比,经激发后钢渣胶凝材料浆体中主要以絮状的C—S—H凝胶为主,同时还存在少量的AFt晶体,各水化产物具有良好的匹配,形成致密的结构,从而使整个体系获得较高的强度。     

钢渣氧化重构及其水化动力学研究

以宁夏钢铁集团转炉钢渣为研究对象,利用氧化重构工艺使转炉钢渣中无磁性富铁相向磁性镁铁尖晶石群发生转变.探索了高温重构工艺对重构钢渣中矿物相演变的影响规律,并对重构钢渣的水化动力学机理进行了研究.实验结果表明,加热温度对于重构钢渣中镁铁尖晶石群形成具有决定性作用,氧化重构温度越高,尖晶石群产量越多,且在重构温度为1300℃时镁铁尖晶石群产量达到最大值.重构温度的提高还对钢渣水化活性的改善具有有益作用.除1250℃重构钢渣之外,其余温度重构钢渣的水化活性相较于原钢渣都有了显著提升.经1350℃高温重构后,原钢渣的72 h水化累积放热由16.07 J·g-1提高为22.39 J·g-1.     

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.     

超细磷渣粉对水泥性能的影响

为了研究超细磷渣粉对水泥性能的影响,测试了普通磷渣,4 μm、2μm超细磷渣-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间、水化热、胶砂抗压强度.结果 表明:与纯水泥相比,超细磷渣掺入使复合胶凝材料标准稠度用水量增大5.6％～12.6％,凝结时间延长;普通磷渣-水泥复合胶凝材料相比于纯水泥水化速率缓慢,第二水化放热峰时间延迟8.26h;超细磷渣-水泥复合胶凝材料相比于普通磷渣-水泥复合胶凝材料水化放热速率增大,第二水化放热峰提前5.5h,超细磷渣-水泥复合胶凝材料120 h水化放热总量接近纯水泥;超细磷渣-水泥复合胶凝材料3d、7d抗压强度与水泥胶砂强度持平,28 d抗压强度超过水泥胶砂强度.超细化处置可增强磷渣的活性,促进磷渣本身的火山灰反应,提高水泥基材料性能,对实现磷渣的资源化利用具有重要意义.     

钢渣碳化机理研究

通过测定钢渣碳化反应中的温度变化,分析钢渣碳化产物的矿物相,以及测试碳化前后钢渣的热重及孔结构变化,研究钢渣碳化的放热性能和结构组成变化。结果表明:钢渣水化24h累计放热量为30J/g,而钢渣试样碳化1h的累计放热总量达95J/g。碳化后的钢渣试样中有碳酸盐矿物生成,每kg钢渣约可固化储存CO2气体121.8g,并且试样的孔隙率由碳化前的21.76%降至13.34%,抗压强度由碳化前的6.69MPa提高至42.14MPa,且碳化后试样压蒸安定性合格。     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

C3A-CaCO3-H2O三元体系水化性能的研究

研究了C3A-CaCO3-H2O三元体系的水化性能.采用量热分析进行C3A-CaCO3-H2O三元体系水化历程的研究;运用X射线衍射分析(XRD)进行物相检测.结果表明:CaCO3的掺入使C3A的水化历程发生了改变,导致其水化放热出现了有别于纯C3A水化放热规律的“双峰”现象,第一放热峰是由C3A初始水解以及生成碳铝酸钙水化物而产生的,与纯C3A的放热峰相比,峰值增高且峰值出现时间提前.第二放热峰是形成了大量的碳铝酸钙水化物而产生的.CaCO3与C3A反应形成了新相单碳铝酸钙水化物,水化1h时有半碳铝酸钙和单碳铝酸钙水化物形成,水化1d后产物中未发现半碳铝酸钙,只有单碳铝酸钙水化物存在直至28d,说明半碳铝酸钙是不稳定的,而单碳铝酸钙是稳定的水化产物.     

机械活化煅烧煤矸石水泥的早期水化过程

用差热-热重分析和X射线衍射、等温量热计、扫描电子显微镜研究了机械活化煅烧煤矸石比表面积的变化对其水泥早期水化过程的影响,同时,用甘油-乙醇法测定了整个水化过程中Ca(OH)2含量.结果表明:机械活化煅烧煤矸石的比表面积越大,其水泥水化加速期延续的时间越长,水化放热速率越低;在水化减速期早期阶段的水化放热速率越高,二次水化产物形成的时间越早,在整个水化期间内水化产物中的Ca(OH)2含量越低.煅烧煤矸石水泥开始水化后,共产生4个水化放热峰,依次为初始放热峰、生成水化硅酸钙和Ca(OH)2放热峰、熟料水化生成钙矾石的放热峰及煤矸石被大量激发所形成的放热峰.     

单矿物粘土对水泥砂浆性能及水泥水化的影响

研究了高岭土、伊利土和蒙脱土三种单矿物粘土对砂浆工作性能和强度的影响,并从水泥水化热和水化产物角度研究了三种单矿物粘土对水泥水化的影响.结果表明:蒙脱土对砂浆扩展度和强度影响最为显著,高岭土和伊利土在一定掺量内几乎没有影响;单矿物粘土对掺聚羧酸减水剂砂浆相关性能的影响较未掺聚羧酸减水剂砂浆更加明显;单矿物粘土不会改变水泥水化产物的种类,但是影响水泥水化放热速率和最大放热峰的出峰时间,即水泥水化进程.     

气淬钢渣制备钢渣水泥的研究

研究了气淬钢渣活性、制备钢渣水泥的方案及不同方案下制备的掺气淬钢渣水泥的物理性能及水化机理。结果表明,气淬钢渣活性指数高于普通钢渣,制备掺气淬钢渣水泥适宜采用加入激发剂或复掺水淬高炉矿渣,在激发剂作用下,气淬钢渣掺量达到50%时,其水泥强度满足P.SS32.5级水泥的要求,而普通钢渣在掺量为50%时,强度已达不到水泥的强度要求;而在复掺水淬高炉渣和气淬钢渣作用下,气淬钢渣掺量达到40%时,其水泥强度满足P.SS32.5级水泥的要求,而普通钢渣水泥强度已达不到要求;气淬钢渣用于生产高掺量、高强度等级的水泥是可行的。     

高标号钢渣矿渣水泥试验研究

实验结果表明,使用外加剂N(或M)可以大幅度提高钢渣矿渣水泥的强度,3d抗压强度可增加5.0MPa, 28 d抗压强度可提高7.0 MPa,同时,硬石膏或烧石膏在促进水泥水化硬化方面要优于二水石膏。并且在钢渣 矿渣总量达70%的情况下,成功制备出42.5等级的优质水泥。     

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。     

硅酸盐水泥对钢渣活性激发的性能研究

试验研究了在硅酸盐水泥体系中通过碱性激发提高钢渣水化活性的方法.研究表明,钢渣掺入量<30%时,硅酸盐水泥对钢渣的活性激发效果最好;复掺矿渣对钢渣活性的激发效果优于粉煤灰,即使掺量为30%时,其早期强度也与相应龄期普通硅酸盐水泥强度持平,而后期强度逐渐超过纯水泥的强度;在普通硅酸盐水泥体系中掺入钢渣可以改善其硬化浆体的性能.     

碳酸化预养护钢渣制备钢渣水泥的性能试验研究

应用碳酸化技术对比表面积287m2/kg的钢渣粗粉进行预养护,从而制备大掺量钢渣水泥,并对其性能进行了试验研究。试验结果表明,碳酸化钢渣的fCaO含量降低,水化活性提高。碳酸化预养护钢渣较未碳酸化的钢渣制备的钢渣水泥强度及安定性有显著提高;钢渣水泥的密度、比表面积、标准稠度用水量和凝结时间等基本物理量与碳酸化钢渣粗粉的掺入量有关;在满足水泥强度和压蒸安定性的条件下,碳酸化钢渣粗粉的掺量可达50%。     

气淬钢渣作水泥混合材的初步研究

研究了气淬钢渣的粉磨特性、掺气淬钢渣水泥的水化反应机理和物理性能。结果表明,气淬钢渣的易磨性明显好于普通钢渣;在掺量达到40%时,掺气淬钢渣的水泥7d抗折强度明显高于掺普通钢渣的水泥。     

矿渣沸石基水泥的试验研究

研究了矿渣沸石基水泥中原料组成含量对水泥的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并探讨了该水泥体系的水化机理。研究结果表明,以30%的沸石、25%的熟料、34%的矿渣、6%的钢渣和5%的石膏,可以制备出3d抗压强度达15.3MPa、28 d抗压强度达42.8 MPa的矿渣沸石基水泥。该水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和水化硫铝酸钙。     

粉煤灰矿渣复合水泥强度协同效应的研究

研究了由粉煤灰、矿渣、钢渣与一定量熟料组成的粉煤灰矿渣复合水泥中各组分对水泥的强度协同效应以及影响协同效应的主要因素。并利用SEM和MIP等技术研究了粉煤灰矿渣复合水泥的水化硬化过程、水化产物相组成及硬化浆体结构,以此来论证各组分间协同效应的作用机理。研究结果表明:当各组分比例适当时,通过石膏和添加剂的有效作用,采取合理的粉磨工艺和制度,粉煤灰矿渣复合水泥各组分可以产生强度协同效应。     

钢渣的冷却和处理方式对水硬活性的影响

分析几种不同钢渣的化学成分和矿物组成，测试钢渣作混合材的水泥凝结时间和物理力学强度，结果表明：热泼法形成的块状钢渣内外部分的矿物成分和活性不同。冷却至室温的钢渣块喷水后，7d抗压强度损失 44.6%，28d抗压强度损失29%，湿热处理的钢渣比空气中冷却的钢渣活性低，湿热处理冷却速度越快，形成的硅酸盐矿物减少，钢渣活性越低。