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。     

转炉钢渣中物相易磨性及胶凝性的差异

将钢渣粉磨后分级,得到7种不同粒径的试样,用x射线衍射仪分析了它们的矿物成分,研究了粗粒子试样在硅酸钠作用下的胶凝性,并以矿渣为参比样,比较研究了钢渣细粉与矿渣易磨性及胶凝性的差异,用扫描电子显微镜及X射线能谱仪分析了钢渣中硅酸盐矿物硅酸二钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)的固溶组分.结果表明:钢渣中难磨组分为铁铝酸钙[Ca2(Al,Fe)205] 和镁铁相同溶体(MgO·2FeO),且它的水化反应活性很低;钢渣中C3S和C2S具有较好的易磨性,其易磨性比矿渣的略好,但其水化反应活性明显比矿渣的差,钢渣中的C3S和C2S固溶了较多的异离子;钢渣水化活性低是由于它所含的矿物Ca2(Al,Fe)2O5,MgO·2FeO无水硬性,C2S呈γ型,水硬性低,而C3S是在长时间高温下形成的,它具有较稳定的结构,其水化活性亦相对较低.     

低温合成MgO-Al_2O_3-FeO_n复相材料

高铁镁砂中分别引入质量分数为3%、6%、9%、12%、15%的板状刚玉,经1 420℃烧结制备Mg O-Al2O3-Fe On复相材料。采用X射线衍射和扫描电子显微镜分析试样的物相组成及显微结构。结果表明:在1 420℃,高铁镁砂与板状刚玉反应烧结形成原位合成的镁铁铝尖晶石固溶体,铁氧化物的存在促进了镁铁铝尖晶石固溶体的形成。随着板状刚玉加入量的增加,镁铁铝尖晶石固溶体的含量随之增加。镁铁铝尖晶石固溶体呈现明显的环带结构。最外层环带结构致密,富含铁氧化物;次外层环带结构中铁氧化物的含量有所降低。这些环带结构使得低温制备镁铁铝尖晶石固溶体结合方镁石材料的新工艺得以实现。     

高硅酸三钙硅酸盐水泥熟料组成及性能的研究

设计了一种石灰饱和系数、硅酸率和铝率分别为0．98,2．4和2．4的新型硅酸盐水泥熟料组成。研究了掺加了质量分数为1％CuO的生料分别在1200,1350,1400,1450℃下保温30min烧结样的矿物相、矿物形貌及性能。X射线衍射及其定量分析结果表明：1450℃烧结样的硅酸三钙(C3S)质量分数为73．37％,晶体尺寸大,主要矿物相为C3S、少量硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)及铁相固溶体。这种新型高C3S熟料完全可以在传统水泥烧成制度下烧成。该烧结样加入质量分数分别为50％的粉煤灰及5％的石膏制得水泥,其性能符合强度等级为32．5的粉煤灰水泥标准要求。     

棒磨机、短磨机处理后的不同粒径钢渣的理化性质分析

采用密度、XRD、XRF、矿物形貌和EPMA测试分析方法对棒磨机、短磨机处理后的几种钢渣进行分析,研究不同粒径钢渣中物相组成差异及钢渣中主要物相的分布特性。结果表明：随着钢渣粒径的增大,钢渣的RO相和金属铁呈增加趋势,而硅酸三钙和铁酸二钙逐渐减少;对不同粒径钢渣主要矿物组成分析得出,钢渣中RO相、金属铁易磨性较差,而硅酸三钙和铁酸二钙易磨性较好;钢渣矿物形貌和EPMA分析中观察到,RO相和硅酸盐矿物呈无序分布,金属铁多呈圆柱状聚集分布,结合矿物分布和元素分布进一步验证了随着粒径增大,钢渣中RO相和金属铁增多的规律。     

氧气转炉钢渣主要矿物相及其胶凝性能的研究

本文主要阐述氧气转炉钢渣试制水泥的若干问题。用化学分析、岩相分析、X射线衍射分析、差热分析测定了钢渣的化学成分、矿物组成和水化性能,并进行了各主要矿物的理论计算以及钢渣水泥的物理力学性能的测定。 转炉渣的主要矿物为硅酸三钙、硅酸二钙及其含磷固溶体、铁酸二钙、RO相、游离石灰以及其含铁固溶体,此外,有少量的铝酸盐、铁铝酸盐、氟磷灰石、萤石、金属铁粒等。 转炉渣的质量可由硅酸三钙和游离石灰量大体鉴别,以便分级管理和充分利用。对于硅酸三钙含量在40％以上,游离石灰含量在3％以下的钢渣可配以一定量的石膏磨制成钢渣水泥。当钢渣中硅酸三钙含量达50～55％时,其钢渣水泥的28天抗压强度可达50～60N/mm~2;含量在46～50％时,28天抗压强度可达40～50N/mm~2;含量在40～46％时,28天抗压强度可达30～40N/mm~2。     

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。     

钢渣重构组成设计的关键因子

钢渣重构设计缺乏普适的控制参数,研究发现在CaO掺量充足的条件下,重构钢渣的最终矿物组成为C_3S、C_4AF、C_2F、MgO。基于此,提出钢渣重构组成设计的关键因子KHs。采用KHs对2种钢渣进行重构,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,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:理论矿物C4AF被实际产生的Ca2(Al1-pFep)_2O_5取代,P值在0.64~0.7之间,典型组成是Ca_2Al0.67Fe1.33O_5,据此修正了KHs;当KHs≤0.67时,重构钢渣中C_3S尚未形成;0.67KHs1时,重构钢渣主要理论矿物组成包括C_2F、C_6AF_2、C_2S和C_3S四种矿物;KHs≥1时,重构钢渣C_2S理论上全部转化为C3S。KHs为0.91~1.13时,重构钢渣活性指数最低为85%,最高为94%;采用KHs进行钢渣重构组成设计时,可将硅酸率(SM)作为辅助参数。     

不同氧化铜掺量下硅酸三钙矿物的形成

通过非等温差示扫描量热分析和扫描电子显微镜,结合CuO-CaO系统相图,研究CuO在CaCO3和SiO2混合物中的掺量(质量分数)对硅酸三钙(C3S)矿物形成机理的影响.用X射线衍射分析了最终烧制试样的多晶型组成.结果表明:在C3S矿物形成的过程中,少量CuO的加入并没有显著地影响到CaCO3分解表观活化能.但是CuO的加入为C3S矿物的形成提供了液相,增加了液相量,液相的主要成分约80%为CuO.CuO的加入对C3S矿物的晶型产生了显著的影响.当试样中掺入0,1.0%,1.5%,2.0%CuO时,C3S多相体为T型;当试样中掺入0.5%CuO时,C3S多相体为R型;当试样中掺入3%CuO时,C3S多相体为M型.     

仿水泥熟料化学组成重构钢渣研究

从化学组成出发,通过理论计算,确定调节材料的种类和掺量,使得重构钢渣的化学成分与水泥熟料接近,模拟熟料煅烧制度对钢渣进行重构.结果表明:当C/S较低时,原钢渣中C3S在重构过程中分解成C2S,RO相部分分解,Fe元素主要以Fe3O4存在,并形成以MgO为主、含有少量FeO的固溶体,液相量少;当C/S较高时,形成晶形良好的C3S和C2S,RO相完全分解,其中的FeO生成C4AF、C2F,MgO主要以MgO晶体存在液相量多,液相以铁铝酸钙为主.由于Al2O3含量低,矿物组成中未见C3A.仿熟料重构钢渣不会产生安定性不良且胶凝活性明显提高.