纤维掺量对钢渣薄板碳化固结特性的影响北大核心

钢铁行业CO_(2)排放量大,钢渣等冶金固废资源化利用困难。钢渣碳化材料安定性和耐久性良好,但抗拉强度低、易开裂,限制了其在建筑领域的应用。本文采用钢渣为碳化原料、聚丙烯纤维为增强材料、碳化养护为手段开发制备纤维增强钢渣碳化材料。以钢渣碳化材料抗压强度、抗折强度和碳酸化程度为判断依据,结合热重、压汞法等微观分析方法,研究聚丙烯纤维掺量对钢渣碳化材料力学性能、碳化固结性能的影响规律。结果表明:聚丙烯纤维的加入会降低钢渣碳化材料的抗压强度,但适量的纤维掺入对于提高钢渣碳化材料抗折强度是有利的,随着纤维掺量的增加,钢渣碳化材料抗折强度呈现出先不变,后增加,再减小的变化趋势,在纤维掺量为7 kg/m^(3)时达到最大值。此外,聚丙烯纤维的加入会促进钢渣的水化反应,降低钢渣的碳化反应,提高钢渣碳化材料的密度,降低钢渣碳化材料的孔隙率,但会提高碳化反应生成的碳酸钙的热稳定性。研究结果可为其他高钙镁含量材料制备碳化纤维薄板提供参考。     

钢渣碳化技术研究进展

钢渣是炼钢过程中排出的废渣,CO2则是导致温室效应的主要气体。从钢渣制备碳化制品的角度,分析了钢渣的组成及特点,并从碳化技术的反应机理及反应影响因素方面分别进行了讨论。钢渣组成中的C2S、C3S和CaO可以有效固定CO2,将CO2固定储存于钢渣中制备碳化制品,有助于实现二次资源的有效利用。基于目前钢渣碳化技术的研究现状,提出其发展前景和有待深入研究的方向。     

湿磨时间对钢渣泥碳化固结特性的影响机理研究

磁选回收铁是钢渣利用的有效方法之一,但由此产生的钢渣泥水化活性低,目前尚无有效利用手段。加速碳酸化养护技术对提高钢渣产品的早期强度和体积稳定性有积极作用,通过碳化养护方法研究了不同湿磨时间下钢渣泥碳化块体材料的抗压强度和碳酸化程度,并利用XRD和热重-差热分析阐明强度增强机制。结果表明：① 钢渣泥具有碳化固结特性,其中湿磨60 min钢渣泥碳化固结特性最好,钢渣湿磨有最优的时间,过长时间粉磨不利于碳酸化固结。② 钢渣泥强度与碳酸化程度成正比,在压制成型与碳化养护过程中,水化反应作用微乎其微,碳化产物的生成带来强度的提升。③ 钢渣在湿磨成为钢渣泥的过程中发生了水化反应,且部分水化产物容易与空气中的CO₂发生碳酸化反应,生成碳化产物。碳化养护可以使碳酸化反应进行得更为彻底,且碳化产物晶型更为稳定。研究成果为钢渣泥的综合利用提供参考。     

脱硫石膏对钢渣制备碳化建材的影响

为了揭示脱硫石膏对钢渣基碳化建材制品性能的影响，研究了不同养护时间、脱硫石膏掺量对试件抗压强度、固碳效果的影响，以及固碳效果对试件抗压强度的影响。结果表明：①脱硫石膏与钢渣的质量比为6.25%时可显著改善钢渣基试件的强度和养护效率，水胶比为0.2，成型压强为9 MPa的试块碳化养护1 d的抗压强度达到32 MPa。②随着脱硫石膏掺量的增加，单位质量试块固碳量降低，而单位质量钢渣固碳量增大。③1 d和3 d的固碳量与抗压强度基本呈正相关关系，这是由于钢渣的水化反应缓慢，对早期强度贡献不大，碳化反应对试块抗压强度尤其是早期强度起关键的促进作用。④成型压强为27 MPa的试件6 h、10 h固碳量分别达1 d固碳量的76.21%和87.54%，养护6 h的试件抗压强度超过25 MPa。因此，试块经过6 h的碳化养护就可以得到符合强度要求的碳化产品。     

脱硫石膏对钢渣制备碳化建材的影响

为了揭示脱硫石膏对钢渣基碳化建材制品性能的影响，研究了不同养护时间、脱硫石膏掺量对试件抗压强度、固碳效果的影响，以及固碳效果对试件抗压强度的影响。结果表明：①脱硫石膏与钢渣的质量比为6.25%时可显著改善钢渣基试件的强度和养护效率，水胶比为0.2，成型压强为9 MPa的试块碳化养护1 d的抗压强度达到32 MPa。②随着脱硫石膏掺量的增加，单位质量试块固碳量降低，而单位质量钢渣固碳量增大。③1 d和3 d的固碳量与抗压强度基本呈正相关关系，这是由于钢渣的水化反应缓慢，对早期强度贡献不大，碳化反应对试块抗压强度尤其是早期强度起关键的促进作用。④成型压强为27 MPa的试件6 h、10 h固碳量分别达1 d固碳量的76.21%和87.54%，养护6 h的试件抗压强度超过25 MPa。因此，试块经过6 h的碳化养护就可以得到符合强度要求的碳化产品。     

磨细钢渣掺量对水泥和混凝土性能的影响

通过测定掺加磨细钢渣矿粉的水泥标准稠度需水量、凝结时间、水泥净浆流动度以及硬化水泥的化学结合水量,研究磨细钢渣矿粉对混凝土抗压强度、抗渗性、抗冻性、抗碳化以及孔结构的影响.结果表明,磨细钢渣在不同程度上延缓了水泥的水化,从而导致凝结时间的延长.磨细钢渣具有令人满意的减水效果且与混凝土减水剂有较好的适应性.适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能影响不大,将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能.     

掺无机纤维钢渣胶凝材料的理化特性分析

本文研究了玻纤和矿纤分别掺入钢渣、水泥复合胶凝材料时对胶砂强度和膨胀性的影响。结果表明随着钢渣掺量的提高,各龄期胶砂强度下降;随着纤维掺量的提高,胶砂试件各龄期强度下降,相比纤维掺量为0时,玻纤掺量为0.1%、0.5%时,28 d抗压强度分别提高2.36%、降低10.6%,矿纤掺量为0.1%、0.5%时,28 d抗压强度分别提高7.4%、降低17.2%。沸煮和压蒸试验结果表明,钢渣与水泥配比相同时,玻纤掺量高的试件其压蒸膨胀率低;掺入质量分数0.3%的6 mm玻纤时,试件压蒸膨胀率比纤维掺量为0时降低18.87%;掺入混合玻纤的试件其压蒸膨胀率较单掺时低。SEM显示,随着水化的进行,纤维表面生长C-S-H凝胶以及Ca(OH)2晶体,纤维与基体的粘结程度提高,矿纤与基体的表面粘结程度较玻纤高。     

掺无机纤维的钢渣胶凝材料的理化特性分析

本文研究了玻纤和矿纤分别掺人钢渣、水泥复合胶凝材料时对胶砂强度和膨胀性的影响.结果表明随着钢渣掺量的提高,各龄期胶砂强度下降;随着纤维掺量的提高,胶砂试件各龄期强度下降,相比纤维掺量为0时,玻纤掺量为0.1％、0.5％时,28 d抗压强度分别提高2.36％、降低10.6％,矿纤掺量为0.1％、0.5％时,28 d抗压强度分别提高7.4％、降低17.2％.沸煮和压蒸试验结果表明,钢渣与水泥配比相同时,玻纤掺量高的试件其压蒸膨胀率低;掺入质量分数0.3％的6 mm玻纤时,试件压蒸膨胀率比纤维掺量为0时降低18.87％;掺入混合玻纤的试件其压蒸膨胀率较单掺时低.SEM显示,随着水化的进行,纤维表面生长C-S-H凝胶以及Ca(OH)2晶体,纤维与基体的粘结程度提高,矿纤与基体的表面粘结程度较玻纤高.     

超细碳酸钙的碳化机理研究

间歇鼓泡碳化法生产超细碳酸钙的碳化过程是一个四相浆态反应过程。在双膜理论基础上,首次提出用“四膜模型”的观点来探讨碳化各阶段的动力学区域和碳化机理;揭示了包裹返碱现象发生的规律,完善了碳化过程的化学理论基础。     

复掺矿物掺合料混凝土碳化试验研究

对复掺矿物掺合料混凝土快速碳化进行了试验研究,考察了水胶比、矿物掺合料掺量、掺合料种类及掺合料之间的比例等因素对混凝土碳化深度的影响,分析了矿物掺合料复掺时对混凝土碳化性能的影响.结果表明:水胶比越大,混凝土碳化深度越大;混凝土碳化深度随着矿物掺合料掺量的增加而增大;单掺粉煤灰、矿渣对混凝土抗碳化性能是没有明显改善;当粉煤灰、矿渣复合使用时,混凝土的抗碳化性能随着粉煤灰掺量的增加、矿渣掺量的减少而降低;当粉煤灰与硅灰复合使用时,混凝土的碳化深度随硅灰掺量的减少、粉煤灰掺量的增加而降低.     

Valorization of steel slag by a combined carbonation and granulation treatment

This work reports the results of a combined accelerated carbonation and wet granulation treatment applied to Basic Oxygen Furnace (BOF) steel slag with the aim of producing secondary aggregates for civil engineering applications and of storing CO₂ in a solid and thermodynamically stable form. The tests were carried out in a laboratory scale granulation device equipped with a lid and CO₂ feeding system. In each test, humidified slag (liquid/solid ratio of 0.12 l/kg) was treated for reaction times varying between 30 and 120 min under either atmospheric air or 100% CO₂. Under both conditions, the particle size of the treatment product was observed to increase progressively with reaction time; specifically, the d₅₀ values obtained for the products of the combined granulation and carbonation treatment increased from 0.4 mm to 4 mm after 30 min and to 10 mm after 120 min. Significant CO₂ uptake values (between 120 and 144 g CO₂/kg) were measured even after short reaction times for granules with diameters below 10 mm and for the coarser particle size fractions after reaction times of 90 min. The density, mineralogical composition and leaching behavior of the obtained granules were also investigated, showing that the combined granulation–carbonation process may be a promising option for BOF slag valorization, particularly in terms of decreasing the Ca hydroxide content of the slag. Another interesting finding was that the leaching behavior of the product of the combined treatment appeared to be significantly modified with respect to that of the untreated slag only for coarse uncrushed granules, an indication that the carbonation reaction occurs mainly on the outer layer of the formed granules.     

SiO2含量对钢渣自粉化影响的机理研究

依据转炉钢渣化学成分特点,选择了以CaO 50%-SiO_210%-MgO 10%-Fe_2O_330%四元简单合成渣系作为试验基础渣系,向其中加入0~18%的SiO_2改性,研究了SiO_2增加量与钢渣自粉化率的关系。结果表明,较佳SiO_2增加量应该在8%~12%左右,即转炉钢渣的二元碱度值为2.5左右,此时0.154 mm以下钢渣粉化率能达到94.33%,钢渣自粉化效果较好。     

改性钢渣制备水泥的基础性能研究

摘要:以钢渣、铁尾矿为主要原料,将钢渣掺加三种铁尾矿并在高温下熔融,熔融后得到的改性钢渣用于制备钢渣水泥。研究钢渣掺加三种铁尾矿制备的钢渣水泥的凝结时间、安定性、抗折抗压强度等性能。通过物理性能和XRD检测分析三种改性钢渣水泥的各项基础性能。结果表明,此改性钢渣水泥具有良好的物理力学性能。钢渣掺加铁尾矿改性之后能缩短钢渣水泥的初凝时间,有效提高钢渣水泥的早期强度;改性钢渣水泥中f-CaO含量低于2%,钢渣掺加铁尾矿能有效降低f-CaO含量,提高水泥的安定性;抗折抗压强度分别达到P?SS42.5和P?SS32.5R等级。本项目利用当地工业废渣和尾矿研制的改性钢渣复合硅酸盐水泥,铁尾矿掺量达到了10%,对废弃资源进行了有效利用,增加了钢渣的高附加值,减少了环境污染。      

钢渣—矿渣基胶凝材料特性研究

以钢渣和矿渣为主要原料,以水泥为碱性激发剂,以盐石膏为氯盐和硫酸盐复合激发剂,制备钢渣—矿渣基胶凝材料。实验结果表明,钢渣、矿渣、水泥和盐石膏的配比为40∶50∶5∶5时,其胶凝材料28 d的强度能够达到20.2 MPa。5%的水泥和5%的盐石膏足以激发钢渣—矿渣基胶凝材料。钢渣—矿渣基胶凝材料的抗压强度是随着矿渣含量的增加而增加。这种材料固废利用率95%,可用于强度要求不高的大体积充填工程。     

LGMS4018钢渣立磨的应用实践

中信重工设计生产的LGMS4018钢渣立磨,根据钢渣粉磨特性,通过优化研磨组件、摊铺板装置以及选粉机结构,成功用于粉磨某钢铁公司经热焖法处理的钢渣,其质量、细度均达到钢渣微粉产品的要求,可实现钢渣的高附加值有效利用。     

脱硫石膏无熟料钢渣水泥物理力学性能研究

以钢渣、脱硫石膏为主要原料,掺入适量矿渣和复掺少量激发剂,配制了无熟料钢渣水泥。试验结果表明所配制的无熟料钢渣水泥达到了42.5标号水泥的技术要求。探讨了矿渣掺量、激发剂复掺比例和脱硫石膏掺量对无熟料钢渣水泥强度和安定性的影响,以及配料的不同粉磨方式对无熟料钢渣水泥力学性能影响,通过微观分析进一步探究水化产物的结构和组成。     

攀钢转炉渣选矿工艺实践

攀钢转炉渣经过热焖预处理后,分解为块度不同、品位不等的渣钢产品,通过打砸切割、筛分磁选以及自磨球磨深加工,可最大限度地回收金属铁,实现循环再利用。     

钢渣中游离氧化镁含量的测定及其减量控制措施

钢渣中存在的游离氧化镁易发生水化膨胀导致其安定性不良,限制了钢渣部分替代水泥制备胶凝材料的回收利用。本文优化了氯化铵-乙二醇滴定检测f-MgO的方法,研究表明以RO相和镁铁尖晶石相存在的氧化镁以及钢渣中的其他组分对f-MgO含量的检测干扰较小,测试数据准确度高,为钢渣安定性的判断提供了依据。同时,采用以铁尾矿和石灰石组成的改性剂对转炉钢渣进行改性,经1350℃高温改性和水冷处理后,其中f-MgO含量可由2.02%降低至0.89%,降幅达55.94%。高温改性可以显著降低游离氧化镁的含量,有助于改善钢渣安定性。     

钢渣地层深基坑施工技术试验研究

在宝钢钢渣山区域拟建焊管厂需克服因钢渣层透水性强而造成的深基坑施工止水和排水问题。本文通过采取对不同深基坑止水措施的效果、工期、投资的比较分析,拟定了工程深基坑施工的技术措施,可供类似地下水位高、高透水性地质条件的深基坑工程参考。     

钢渣对酸性枣红废水的吸附动力学研究

采用搅拌吸附的方式研究了钢渣对酸性枣红废水的吸附动力学,研究结果表明,酸性枣红废水的吸光度不受pH值的影响,最大吸收波长为490 nm;钢渣吸附酸性枣红与内扩散模型符合,动力学控制步骤是孔扩散过程;酸性枣红浓度为100 mg/L,搅拌转速达到250 r/min,外扩散影响基本消除;吸附过程符合准二级吸附速率方程,实际平衡吸附量为1.0734 mg/g,与准二级吸附速率方程的拟合结果较为接近,吸附速率为0.071 mg/(g·min)。