外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响

在硅酸盐水泥熟料中加入铁矾渣,制备成胶凝材料.分别以粉煤灰沸石、硫化钠和粉煤灰为外加剂,研究其对水泥固化体强度和浸出毒性的影响.在胶凝材料中铁矾渣加入量为60%时,加入沸石、硫化钠为稳定剂,均可提高重金属离子的稳定性,不同固化体的浸出毒性值均低于国家标准.在胶凝材料中加入粉煤灰,粉煤灰掺量增加,固化体强度下降,不同固化体的浸出毒性值也均低于国家标准.     

不锈钢AOD渣粉尘控制及其工程性能

 不锈钢AOD渣在冷却过程中由于晶格转变体积膨胀导致粉化,易造成粉尘污染。研究表明,出渣时喷入含硼改质剂能有效抑制AOD渣从β-C2S相向γ-C2S相的晶格转变,从而使粉化扬尘率降低90.1%。对无害化处理后的不锈钢AOD渣进行资源化利用探讨,结果显示,由于钢渣具有水硬胶凝活性,可作为水泥砂浆掺合料取代部分水泥,掺量范围应在0～30%之间。同时,对AOD渣及其水泥试块进行毒性浸出检测,结果表明,其中总铬、六价铬等浸出值均低于标准限值,不存在重金属浸出的问题,可进行后续资源化利用。     

不锈钢渣胶凝活性分析及其物理活化试验研究

开展不锈钢渣的胶凝性能和活化试验研究,既可解决不锈钢尾渣的堆存问题,也有助于解决相关建材行业的技术及成本等问题,达到节能减排的目的。介绍了胶凝材料的水化机理,利用岩相分析、XRD等技术,对不锈钢渣的化学组成、矿物组成进行了分析,确定了影响胶凝性能的因素。并通过物理活化试验,研究了粉磨时间、混磨工艺、颗粒细度对不锈钢渣胶凝活性的影响,探讨了不锈钢渣的工程性能及安定性。结果表明,不锈钢渣主要矿物组成是硅酸二钙、镁硅钙石、RO相,以及少量硅酸三钙、尖晶石固溶体和金属单质等,主要硅酸盐矿物的岩相特征与硅酸盐水泥熟料特征基本相同,保证其具有一定的胶凝性能;控制粉磨时间为2 h,混掺4%～5%粉煤灰或10%～12%高炉矿渣,可使不锈钢渣具有一定的细度,进而增加比表面积,提高胶凝活性。不锈钢渣作为水泥基材的工程性能符合相关技术标准,安定性合格。     

水泥基复合材料铬污染土壤的固化/稳定化修复技术研究

通过无侧限抗压强度和浸出毒性试验研究了单掺硅酸盐水泥胶凝材料、复掺FeSO4与硅酸盐水泥胶凝材料以及复掺生物炭与硅酸盐水泥胶凝材料对铬污染土壤的固化/稳定化效果及机制。结果表明,随着水泥胶凝材料掺量增加,试块强度增加,浸出液六价铬浓度逐渐降低,掺量达到60%时,强度可达到10Mpa以上;FeSO4对六价铬具有良好的还原作用,有效降低了试块浸出液六价铬浓度生物炭对六价铬具有一定的吸附作用,但在降低浸出六价铬浓度的同时也降低了试块强度。因此,建议采用复掺FeSO4与硅酸盐水泥胶凝材料方法对铬污染土壤进行固化/稳定化。     

膏体充填用矿渣--钢渣基胶结剂协同固化Pb2+

利用矿渣-钢渣基胶凝材料（简称冶金渣胶凝材料）代替传统充填料中使用的水泥作为胶结剂,掺入含铅尾砂制成胶结充填料试样,通过流动度和抗压强度表征其工作性能,通过Pb2+浸出质量浓度表征其固化效果,通过X射线衍射、红外光谱、差示扫描量热法等手段分析其物相组成,并与P·I 42.5硅酸盐水泥作对比.在相同条件下,冶金渣胶凝材料试样的流动度平均高出水泥50 mm,且28 d强度符合一般矿山3.0 MPa的要求.冶金渣胶凝材料试样28 d龄期铅浸出质量浓度低于地下水环境质量标准Ⅲ类水0.05 mg·L-1的限值,而水泥为0.1 mg·L-1左右.冶金渣固化铅性能优于水泥的机理在于冶金渣胶凝材料水化生成更多钙矾石.此外,冶金渣胶凝材料水化产物可能存在类沸石相,更有利于吸附固化PbPb2+.      

锌冶炼转窑渣用于水泥混凝土胶凝材料的研究

研究了锌冶炼转窑渣用于水泥混凝土辅助胶凝材料时不同掺入量对混凝土的抗压强度和重金属离子浸出性的影响。结果表明,随转窑渣用量的增加,混凝土固化块的抗压强度呈先增强后减弱的趋势;当掺入比为胶凝材料的11%时,固化块的28天抗压强度达到36.5 MPa的最大值;当掺入比超过13%后固化块抗压强度迅速下降。水泥混凝土对转窑渣中的镉、铅等重金属离子具有很强的固化稳定能力,其中对镉的固化能力大于铅。试验条件下,固化块的镉、铅离子的毒性浸出浓度分别为0.258~0.276μg/mL和1.541~1.835μg/mL,远低于国家标准中危险废物浸出毒性鉴别标准的浓度限值。     

不锈钢EAF渣无害化处置及作为水泥基材料的工程性能

 不锈钢电弧炉(EAF)渣具有胶凝活性,其主要化学成分及矿物组成与水泥材料相似,可作为水泥基材料加以利用。但不锈钢EAF渣中含有一定量的CaCrO4使其存在六价铬浸出风险。利用碳热还原干式解毒法对EAF渣进行无害化处理,对还原温度、配碳量及碱度进行控制,可有效将电炉渣中铬氧化物还原。还原后渣中CaCrO4相消失,总铬及六价铬浸出值明显低于标准限值。对解毒后EAF渣进行胶凝性能测试,其活性指数、凝结时间均符合GB/T 20491—2006规范要求,可应用于建材领域以达到安全排放及资源化利用目的。     

矿渣-粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣-粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料

为了解决炼铁高炉矿渣、脱硫副产物大量堆积产生的环境问题,实验中利用钢渣、脱硫灰及水泥熟料制备复合胶凝材料.在加水预处理的条件下,随着脱硫灰掺量的增加,胶凝材料的强度呈先增加后变小的趋势,当脱硫灰的氧化温度为550℃、氧化时间为30 min以及掺量为5%时所制得的胶凝材料可获得较好的反应性能.该胶凝材料强度能够达到GB 1344-1999中52.5R水泥强度的要求.     

铅锌冶炼渣充填胶凝材料研究及应用

为充分利用广东某铅锌矿大宗固体废弃物与尾矿,研发了基于铅锌冶炼渣的充填胶凝材料。通过机械活化试验研究,确定铅锌冶炼渣研磨时间为70 min。通过化学活化试验研究,确定原料组成为冶炼渣、水泥熟料、硅酸钠和石膏。其中,冶炼渣与水泥熟料的质量比为8∶2,硅酸钠掺量为3%,石膏掺量为8%。该胶凝材料与分级尾砂制备的充填料浆浓度为75%且灰砂比为1∶6时,3 d强度达2.68 MPa,28 d强度达3.97 MPa,均优于相同浓度条件下以P.O42.5水泥作为胶凝材料且灰砂比为1∶4时的充填体强度。扩散度试验表明,该类型胶凝材料制备的充填料浆流动性能好,能够满足该矿山的自流输送条件。SEM测试分析结果表明,以该类型胶凝材料制备的充填试块内部早期生成了大量的钙矾石,后期生成了大量的水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,结构较致密。     

利用石灰干化污泥制备水泥对水泥性能的影响

使用石灰干化污泥作为水泥原料的部分代替品制备水泥,石灰干化污泥质量分数变化范围在0-30%时探讨了石灰干化污泥的加入对水泥各项性能的影响.结果表明:石灰干化污泥以15%的加入量掺入生料后,可以明显改善水泥熟料的煅烧性能、矿物相晶体结构及形貌,并且能够显著增强水泥强度.当石灰干化污泥掺量继续增加后,其对于水泥性能的改善作用逐渐下降,当添加量达到30%时制得的水泥性能与未加入污泥的水泥已相差不大.毒性浸出实验结果显示:加入石灰干化污泥后,熟料和水泥的重金属含量较未加入污泥时高,但浸出量很低,浸出液中Cu、Zn、Pb、Cr和Ni的质量浓度均在lmg·L^-1以下,远低于国家标准GB5085.3-2007,不会产生二次污染.     

search of stainless steel slag property and risk assessment on resource reclamation

针对不同工序不锈钢渣进行基础性能研究,应用化学分析、X射线衍射、扫描电镜、固体废弃物毒性浸出方法对不锈钢渣的成分、矿物组成及元素浸出特征进行分析。研究表明,不锈钢渣中主要矿物为Ca2SiO4;其中,电炉渣碱度最低,金属含量略高;LF渣、AOD渣和转炉渣性质类似,碱度高,易粉化为较小颗粒。电炉渣中铬浸出量远远高于其它渣种,存在一定浸出风险,故考虑其资源化利用的环境安全性,此类不锈钢渣应妥善处置。     

不锈钢渣基础性能研究及资源化利用风险评价

针对不同工序不锈钢渣进行基础性能研究,应用化学分析、X射线衍射、扫描电镜、固体废弃物毒性浸出方法对不锈钢渣的成分、矿物组成及元素浸出特征进行分析。研究表明,不锈钢渣中主要矿物为Ca2SiO4;其中,电炉渣碱度最低,金属含量略高;LF渣、AOD渣和转炉渣性质类似,碱度高,易粉化为较小颗粒。电炉渣中铬浸出量远远高于其它渣种,存在一定浸出风险,故考虑其资源化利用的环境安全性,此类不锈钢渣应妥善处置。     

碱度变化对电炉渣含铁组分回收率的影响规律

 电炉渣相对于转炉渣具有更多的高温余热和更低的含铁组分回收率,但目前还没有合适的处理方法利用其余热回收更多的含铁物质。试验以河沙为改质剂,采用熔态改质方法处理电炉渣,研究在不同改质剂掺量下电炉渣碱度变化对其含铁组分回收率的影响规律,并进一步采用XRD、SEM-EDS等手段分析其中的矿相和结构变化。研究表明,采用熔态改质方法,在电炉熔渣排渣过程中加入改质剂降低其碱度,不仅能够充分利用其余热,还能够提高熔渣固化后的铁质组分回收率和胶凝活性,是电炉渣排渣处理的一条新途径。当改质电炉渣碱度下降到1.6时,随着SiO2的增加,以三价铁形式存在的Ca2Fe2O5和以二价铁形式存在的RO相减少并消失,活性矿物Ca2SiO4和强磁性的MgFe2O4、Fe3O4、FeCr2O4等形成并增加,这有利于铁及铬、锰重金属的回收以及尾渣胶凝活性的提高。在碱度为1.3时,强磁性矿物数量和磁选物质含铁组分回收率达到最大值69.71%,铁品位提高了43.74%。当改质电炉渣碱度小于1.3时,磁性矿相逐渐转变为弱磁性的含铝尖晶石,铁组分回收率下降。     

电炉不锈钢渣硅热法在线还原解毒的工业试验

由于电炉不锈钢的冶炼工序特点,渣中铬含量较高,存在Cr6+浸出风险。在电炉不锈钢冶炼末期,利用硅热法对渣液层进行在线还原解毒,可有效降低渣中重金属氧化物含量,渣中w(Cr2O3)从6.10%降至0.79%,还原解毒率最大可达到87.1%。解毒后电炉渣中作为Cr6+主要赋存相的钙铬石(Ca Cr O4)消失。经毒性浸出检测,其总铬浸出量降至0.08 mg/L,Cr6+浸出量降至0.01 mg/L以下,均明显低于国家堆存限值和利用限值,可实现不锈钢EAF渣的安全排放及后续资源化利用。     

不锈钢渣资源化研究现状

不锈钢渣是不锈钢生产过程中产生的有毒废渣,包括初炼渣和精炼渣,其特殊性在于其含有水溶性致癌物质Cr6+,并且在渣的堆放过程中一直持续着Cr3+向Cr6+的转化,严重污染环境。介绍了高温硅铁熔融还原法、湿法及固化法对不锈钢渣脱毒原理,分析了不锈钢渣在烧结、返回炼钢、制备微晶玻璃及烧制水泥等方面的资源化利用现状。     

FeO含量对不锈钢渣微晶玻璃铬的迁移分布规律及固铬效果的影响

利用不锈钢渣制备微晶玻璃,系统研究了FeO含量对Cr在微晶玻璃中的赋存分布状态、迁移行为及固铬效果的影响。研究表明,在形核阶段,随着FeO含量增加,铬尖晶石类晶核数量增大,玻璃相中Cr逐渐向铬尖晶石中迁移。在晶化阶段,铬尖晶石纳米晶体生成透辉石晶相。TEM与XPS分析表明,一部分Cr赋存于透辉石晶格中,另一部分Cr仍赋存于被透辉石包裹的铬尖晶石中。玻璃相中的Cr也随着透辉石晶体的生成而不断扩散迁移进透辉石晶格中。FeO含量为4.80%（指质量分数,下同）时,95.23%Cr赋存于透辉石晶相中,Cr3+浸出浓度仅为0.007 mg/L,微晶玻璃抗压强度为235 MPa,维氏硬度为949.3。本研究结果为强化固铬效果,实现不锈钢渣无害化、高值化利用提供理论与技术支持。     

含钒钢渣微粉用作水泥混合材的性能研究

采用含钒钢渣微粉用作混合材制备了钢渣硅酸盐水泥,考察了不同钢渣掺量对水泥的安定性、强度和水化放热量的影响。结果表明:随着掺渣量增加,水泥的标准稠度下降,凝结时间延长,且掺渣量在30%以下,水泥的安定性合格;水泥的强度随掺渣量增加而下降,掺渣量为20%和30%时,水泥强度分别达到52.5R和42.5R强度等级;水泥的水化放热量随掺渣量增加而下降,该钢渣适用于大体积建筑施工。     

不锈钢渣毒性浸出特征及无害化处置现状

 自然界堆存的不锈钢渣中,铬的存在状态复杂,且由于其中Cr3+向剧毒的Cr6+转化,故此类不锈钢渣存在严重的铬污染风险,其无害化处置必须引起足够重视。研究显示,不锈钢渣中的6价铬主要以CaCrO4形式存在,毒性较大;而通常认为,以3价或0价存在于铬尖晶石、金属态及氧化物中的铬污染风险小;不锈钢渣铬浸出量在酸性环境下略高于中性环境,而在碱性条件下,随pH值增大,铬浸出量大幅增加;通过现有几种含铬不锈钢渣无害化处置技术的优劣对比,认为若实现含铬不锈钢渣的彻底解毒,宜控制其中铬以稳定矿相存在。     

碱激发黄金尾矿制备胶凝材料的试验研究

基于黄金尾矿资源化利用这一目标，开展了以碱熔后的黄金尾矿和高炉矿渣为原材料制备胶凝材料的试验研究。研究了高炉矿渣掺量对所制备胶凝材料凝固时间、抗压强度、物相组成及水化产物的影响。结果表明：添加高炉矿渣可以显著缩短材料的凝固时间，增加其抗压强度，并且添加30%高炉矿渣时效果最优，28 d抗压强度可达到14.05 MPa。掺入高炉矿渣后，碱激发胶凝材料的水化产物以水化硅酸钙(CSH)和水化硅铝酸钠(NASH)为主。