钢渣物化性质及其制备透水砖工艺技术研究

钢渣是炼钢过程中产生的主要副产物,钢渣综合利用有利于节能降耗和减排治污。本文以转炉钢渣为主要骨料,辅以水泥等胶凝材料,通过改变骨料配比,实现了生态透水砖的制备。试验运用XRF、XRD、SEM等分析方法,对钢渣透水砖的成分、物相、形貌进行了分析,得出钢渣主要物相为Ca₂SiO₄、Ca₃Mg(SiO₄)₂和Ca₂Fe₂O₅,且钢渣成分中各元素分布均匀,性能稳定;试验还考察了钢渣掺入量、骨胶比等对透水性、抗压强度、抗折强度等性能的影响,结果表明,在粗细骨料混合配比1∶1、钢渣掺入量80%、骨胶比6.6时,制成的钢渣透水砖强度高,透水性能好,成品性能符合《透水路面砖和透水路面板》(GB/T 25993—2010)标准要求。     

钢渣/粉煤灰掺杂比例对水泥力学性能的影响

以钢渣和粉煤灰为主要原料,辅以废玻璃、石灰石、石膏,通过高温烧结附加水淬法制备水泥熟料.系统地研究了原料的矿物学特征,确定了水泥的配方组成与煅烧温度,并研究了煅烧温度、保温时间、钢渣掺杂比例、粉煤灰掺杂比例、钢渣/粉煤灰复合掺杂比例对水泥结构及物化性能的影响.通过XRF、XRD对其成分和矿物组成进行分析,测定抗压强度、抗折强度对其力学性能进行评价.结果表明:经XRD分析可知,水泥熟料主要由硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A等组成;随着钢渣掺杂比例增加,水泥的抗压强度和抗折强度都是先增大后减小,钢渣掺杂量(质量分数)为15%时水泥试件的抗压强度最优,达到64.25 MPa;掺杂量为12.5%时抗折强度达到最优,为7.17 MPa;随着粉煤灰掺杂比例增加,水泥的抗压强度和抗折强度也是先增大后减小,掺杂量为6%时水泥试件的抗压、抗折强度达到最优,分别为58.91 MPa和6.46 MPa;以转炉钢渣/粉煤灰的混合物为掺合料制成水泥试样,当钢渣掺量为10%、粉煤灰掺量为3%时,水泥试样的抗压强度、抗折强度最强,7d养护后分别达到36.62 MPa和5.98 MPa,符合国家要求的相关标准.     

水胶比对刚玉质耐火材料密度及强度的影响

以刚玉为骨料,以A70高铝水泥为结合剂,加水混合搅拌后,经振动成型、养护、干燥制成水胶比分别为6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%的刚玉质耐火材料,研究了不同水胶比对刚玉质耐火材料的抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:刚玉浇注料水胶比在6%~8.5%之间时,随着用水量的增加,试样的抗折强度和抗压强度的数值均明显增大,用水量过大时,浇注料的抗折和抗压强度略有降低,水胶比为7.5%时,浇注料的抗折和抗压强度达到最大值,分别为160 MPa和12.5 MPa。     

利用碳铬渣制备耐火浇注料的试验

对碳铬渣进行矿物分析,得知其矿物组成主要是镁橄榄石和镁铝尖晶石;研究了不同粒径骨料和不同煅烧温度对耐火浇筑料力学性能的影响。结果表明：级配合理的碳铬渣骨料,掺入适量的镁砂粉,以铝酸盐水泥为结合剂,经过1500℃煅烧,可以制备常温力学性能优异的耐火浇注料,其耐压强度大于110MPa,抗折强度可达12.74MPa。     

碳源对Al2O3-SiC-C质出铁沟用浇注料性能的影响

以球沥青、焦炭和发黑为碳源,比较了常温下三者的显气孔率、抗折和抗压强度.结果表明,不同种类碳源将对试样的气孔率和抗折强度产生不同程度的影响.     

日本开发出尖晶石基无铬碱性砖

日本日前开发出一种尖晶石基无铬碱性砖，在实际中已广泛应用于水泥窑的冷却带、烧成带及过渡带，其性能同等于或好于传统的镁铬砖、镁尖晶石砖。这种砖由含氧化铁的电熔镁砂、海水镁砂和尖晶石骨料组成，其性能指标为：SiO2 0．3％、Al2O3 10．0％、Fe2O 30．5％、MgO 87．3％、CaO 1．0％、体积密度3．20g／cm^3、显气孔率15．0％、高温抗折强度(1400℃)6．5MPa、常温耐压强度55MPa。     

钢渣尾泥制备超高性能混凝土

采用机械活化与多固废协同反应技术,利用钢渣尾泥的胶凝性质与细集料特性,协同其他工业固废制备超高性能混凝土(简称UHPC),实现钢渣尾泥的高掺量、高附加值利用。探讨了钢渣尾泥掺量、矿渣与石膏质量比、单方用水量、养护温度等对超高性能混凝土强度性能的影响。结果表明,在钢渣尾泥掺量60%、矿渣和脱硫石膏的质量比4、单方用水量210 kg、养护温度50℃、钢纤维体积掺量5%时,UHPC试块28 d抗压强度可达140 MPa以上,抗折强度可达35 MPa以上。借助X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DSC)测试方法,研究了钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏体系的水化硬化特性,随着反应的不断进行,水化产物钙矾石和C-S-H凝胶强度物质的生成数量不断增长。     

钒掺杂高炉渣光催化透水砖的制备与性能研究

为实现高炉渣的高附加值资源化利用,以高炉渣为主料,高岭土、钾长石为黏结剂和助熔剂,经坯体成形、烧结等制备光催化透水砖,并采用偏钒酸铵为掺杂钒源提高材料的光催化性能。通过XRD和SEM分析了不同温度烧结的透水砖的物相和形貌,研究了烧结温度和保温时间对透水砖性能的影响。结果表明,在高炉渣、高岭土与钾长石的质量比为75∶10∶15,偏钒酸铵掺杂量为TiO₂质量的45%,成形压力为10 MPa,高炉渣粒度630～850μm,烧结温度为1 120℃,保温时间为3 h的条件下,制备的透水砖透水系数、抗折强度、外观尺寸偏差和抗冻性能均符合国家标准,同时具有较好的光催化性能,透水系数为0.049 cm/s,抗折强度为10 MPa,光催化降解率为75%。     

掺杂氧化钇和富镧钐渣对连铸水口MgO-C耐火材料性能的影响

本研究分别考察了氧化钇(Y₂O₃)和富镧钐渣掺杂量对MgO-C耐火材料微观结构、烧结性能、力学性能和抗稀土钢侵蚀性能的影响。结果表明,Y₂O₃和富镧钐渣通过与SiO₂和Al₂O₃反应而生成稀土硅酸盐和稀土铝酸盐,促进材料烧结,提高材料致密性。随着Y₂O₃和富镧钐渣掺杂量增大,MgO-C耐火材料的体积密度、抗折强度和耐压强度均先增大后减小,而显气孔率的变化趋势相反。当Y₂O₃和富镧钐渣的掺杂量分别为0.5%时,MgO-C耐火材料的体积密度分别为2.87 g/cm³和2.85 g/cm³,显气孔率分别为9.6%和10.2%,抗折强度分别为7.6 MPa和6.8 MPa,抗压强度分别为46.4 MPa和41.2 MPa,致密性和常温力学性能提高的幅度最大,抗Ce基稀土钢侵蚀性能相比未掺杂稀土氧化物的试样分别提高...     

包覆法制备Gp/SiC 复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅(Gp/SiC)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM,EDS)分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

以含钛碳化渣为集料制备碳纤维导电水泥砂浆

以含钛高炉渣的碳化产物（含钛碳化渣）为集料，以碳纤维为导电相，制备了导电水泥砂浆。测试了含钛碳化渣-碳纤维水泥砂浆在不同碳纤维含量下的抗折、抗压强度和电阻率，并与标准砂-碳纤维水泥砂浆进行了性能比较。结果显示，以含钛碳化渣替代标准砂作为集料，不仅能显著提升碳纤维水泥砂浆的抗压和抗折强度，使其满足建筑水泥砂浆的要求，还将导电水泥砂浆的渗流阈值从0.5%降低至0.2%。当碳纤维含量为2.0%时，以含钛碳化渣作为集料的水泥砂浆表现出优异的性能：28 d抗压和抗折强度分别为39.9 MPa和10.2 MPa，湿润条件下电阻率为10.7Ω·m，干燥条件下电阻率为10.9Ω·m。该研究既为含钛高炉渣的再利用提供了一种新思路，也为导电水泥基复合材料的制备提供了新选择。     

冶金废渣适应混凝土路面砖生产的配比研究

冶金废渣可尝试在混凝土工业中作为生产骨料使用。文章创新试验了转炉钢渣及高炉矿渣两种冶金废渣在混凝土路面砖中作为骨料使用的优劣性,试验结果显示,高炉矿渣化学性质稳定、粒径适中、易磨性好,适用于路面砖生产。通过对高炉矿渣不同粒径下路面砖强度对比,确定了3 mm以下矿渣为生产路面砖最优骨料。路面砖中添加硅灰试验结果显示,硅灰能够有效提高路面砖强度和表面质量,且5%的硅灰添加量为路面砖生产最优配比。     

利用工业废渣制备绿色胶凝材料的研究

钢渣、矿渣和粉煤灰按特定的比例组成复合废渣,和改性水玻璃等激发剂发生协同水化作用,通过砂浆实验制备得到的浆体抗压强度和抗折强度均较好,凝结时间及安定性均合格,具有较好的抗硫酸盐腐蚀性能,对环境无危害性。     

钙硅比对高铁固废陶瓷烧结性能的影响规律研究

利用赤泥、钢渣尾泥和粘土为原料,采用传统陶瓷烧结工艺制备了性能良好的陶瓷材料,并研究了钙硅比对高陶瓷性能的影响。研究发现当其钙硅比≤1∶1时,在1180℃烧结可以制备满足国家陶瓷砖抗折强度标准的陶瓷材料,其中最高抗折强度可达97.68MPa,此时试样钙硅比为1∶2。运用X射线衍射仪和矿相解离分析仪对烧结后试样的矿相组成和微观结构进行分析。分析发现,高Fe_2O_3含量体系下,钙铁榴石熔蚀后的液相和高熔点赤铁矿相等共同作用,使材料具有较高抗折强度。     

大掺量冶金渣制备高强度人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了用作制备高强度人工鱼礁的钢渣-矿渣-熟料-石膏体系胶凝材料的强度.净浆正交试验表明:钢渣:矿渣的复合比为5:3,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到50 MPa以上的人工鱼礁混凝土.利用X射线衍射和扫描电镜分析净浆的水化过程,发现体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,在后期钢渣和矿渣的火山灰活性反应对强度的增长起主要作用.      

碳化硅保护套管的性能研究及应用

以碳化硅粉作为基本原料,采用反应烧结法制备出尺寸为φ(130~140)mm×1 500 mm的一端封闭的Si C/C/Si3N4复相陶瓷内加热器保护套管。通过实验模拟内加热器服役环境,测试保护套管切割后各区域密度及显气孔率、抗折强度、抗热震性能和抗锌液侵蚀性能。结果表明:烧结后保护套管的平均密度可以达到2.46 g/cm3,平均抗折强度为61.97 MPa,各区域的密度及抗折强度偏差很小;将保护套管切割后得到的试样条在900℃到室温的条件下热震循环40次后表观无明显裂纹,热震后的残余强度仍可达60 MPa以上,并且不和熔融锌液发生反应,在热浸镀锌领域具有良好的应用前景。     

钢渣基高碱度微晶玻璃的一步法制备及工艺参数研究

为了提高微晶玻璃原料中高钙冶金渣的掺量,需要制备出碱度更高的微晶玻璃.本文采用一步法,以钢渣为主要原料,制备碱度（CaO与SiO₂的质量比）为0.9的钢渣基高碱度微晶玻璃.通过X射线衍射分析、扫描电镜和性能测试等手段,研究热处理条件对微晶玻璃微观形貌及线收缩率、体积密度和抗折强度等性能的影响规律.研究表明,高碱度微晶玻璃适合采用一步法制备工艺,当在1100℃保温120 min时,微晶玻璃烧结过程基本完成,此时获得最大体积密度2.4 g·cm-3,最高抗折强度56.4 MPa.微晶玻璃的主晶相为钙铝黄长石,副晶相为辉石.基础玻璃颗粒在升温过程中完成了成核和析晶过程,而在保温过程中主要进行的是基础玻璃颗粒的烧结致密化和晶体的进一步发育.升温至1100℃保温30 min,微晶玻璃的抗折强度超过45 MPa,微晶玻璃内部晶体呈方柱状交织排列并构成晶体骨架分布在残余的玻璃基体中;随着保温时间的增加,微晶玻璃的线性烧结收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增大,而晶相的含量基本保持不变,晶体逐渐由球形颗粒状和短柱状发育为长柱状.晶体的形状以及与残余玻璃相构成的整体致密结构是导致高碱度微晶玻璃力学性能提高的主要因素.      

钒钛铁尾矿制备硅酸钙隔声板材及其性能研究

为了促进胶凝活性弱的钒钛铁尾矿的综合利用，研究以钒钛铁尾矿为主要原料制备硅酸钙隔声板材。通过粒度分析、力学性能测试等手段，首先研究了钒钛铁尾矿的粉磨特性，而后以钒钛铁尾矿、硅灰、水泥为原料，制备复合胶凝材料，再添加废橡胶粉和钢纤维为增强材料，采用蒸汽养护的方式来制备硅酸钙隔声板材，并探索增强材料以及层结构对硅酸钙隔声板材性能的影响。结果表明，碱熔能有效促进钒钛铁尾矿中硅、铝活性的提高，Si4+和Al3+最高浓度分别为17.27、6.80 mg/L；当复合胶凝材料配合比为钒钛铁尾矿∶水泥∶硅灰=2∶7∶1，胶砂比为1∶3，水胶比为0.5,28 d抗压强度为39.7 MPa。钒钛铁尾矿所制备的硅酸钙隔声板材中，单层隔声板材中单掺钢纤维0.93%时，抗折强度为8.0 MPa；单掺橡胶粉1%（体积分数）时，抗折强度为8.8 MPa；复合添加（钢纤维1.6%，橡胶粉3%）时，其抗折强度为6.1 MPa。分层浇筑不同配料料浆制备的多层结构板材，抗折强度最高值为8.2 MPa。钒钛铁尾矿制备的硅酸钙隔声板材，其抗折强度符合GB/T 7019-2014和JC/T 564.1-2018标准要求。     

钢渣-矿渣-沸石胶结剂的开发及应用

基于活性激发和不同废渣的协同作用制备一种低成本胶凝材料——钢渣-矿渣-沸石(SBZ)胶结剂。通过响应面优化试验确定基础物料配比为:钢渣38.14%,矿渣38.14%,沸石10%,改性脱硫石膏10%,复合激发剂3.72%。在此基础上,外掺8%的多晶硅渣,物料比表面积为420 m2/kg,产品28天抗折强度达到6.3 MPa,抗压强度达到42.2 MPa。SBZ胶结剂能够有效固化重金属铅(Pb2+)和铬(Cr6+),与普通硅酸盐水泥相比,固化效果好,成本较低,具有良好的应用前景。体系中的水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙矾石以及沸石类物质对重金属的固化具有重要贡献。     

钢渣基浆料黏度对多孔吸声材料结构与性能的影响

钢渣和粉煤灰等资源的高效利用是目前中国资源利用领域的研究焦点。用废弃物制备多孔吸声材料是一种具有高附加值的利用途径。以钢渣和高铝粉煤灰为原料,采用有机泡沫浸渍法制备多孔吸声材料。通过内柱体旋转法研究固相含量和增稠剂与浆料黏度的关系,以及对烧结后样品的显微形貌、吸声性能和力学性能的影响。结果表明,在低剪切速率下,随着固相含量和增稠剂含量增加,浆料的黏度逐渐上升;随着剪切速率增加,浆料黏度逐渐降低,并在达到一定剪切速率后保持稳定,但剪切应力逐渐增大。随着固相含量的增加,样品的抗压强度和抗折强度呈现上升的趋势,孔径和孔隙率则逐渐下降,且吸声性能呈现出先升高后降低的趋势。通过制备黏度低且固相含量高的浆料,可以提升样品的吸声性能和力学性能。通过制备样品的最优工艺(经1 160℃烧结1 h)制得样品的主晶相为钙长石,样品的体积密度为573.98 kg/m³、抗压强度为1.0 MPa、平均吸声系数为0.47。