转炉渣中难磨相赋存状况及MgO脱除研究

转炉渣中的镁元素给建材应用带来不利的影响.岩相及化学分析表明:转炉渣中的难磨相成因与MgO(Fe)和CaFeO3舍铁元素高低有关.难磨相中大部分为硅酸二钙,导致转炉钢渣早期水化速度慢、强度低、而后期强度高.硅酸三钙含量偏少,导致钢渣的早期强度低.而镁元素存在于铁方镁石中且氧化镁与铁元素正相关,通过细粒级的选别将镁元素从...     

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。     

钢渣水化产物的特性(英文)

用X射线衍射分析、水化热的测量、化学结合水量的测定、孔结构的测定、扫描电镜观察及强度测试研究了钢渣的水化产物的特性。结果表明:钢渣硬化浆体中主要含有水化硅酸钙(C–S–H)凝胶、Ca(OH)2、惰性组分[RO相、铁酸二钙(C2F)和Fe3O4]和未水化的胶凝相[硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)];总体而言,钢渣的水化过程与水泥的水化过程相似;钢渣早期的水化速率远低于水泥,但钢渣后期,尤其是90d之后的水化速率高于水泥的。钢渣水化产生的C–S–H凝胶不具有良好的胶凝性能,凝胶之间的相互黏结也不牢固,因此钢渣砂浆的强度很低。     

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。     

转炉渣中含磷固溶体相的形成行为研究

本工作在1400℃下,将平均尺寸约450μm的硅酸二钙颗粒加入到CaO-FeO-SiO₂-P₂O₅体系转炉渣,研究了硅酸二钙的溶解及含磷固溶体相的形成行为。结果表明,硅酸二钙颗粒在FeO-SiO₂-P₂O₅体系转炉渣中溶解时,沿硅酸二钙颗粒周围形成3个区域：未熔硅酸二钙区域(边缘区域渗透高FeO含量的液态渣)、液相和固相(2CaO·SiO₂固相和2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体)共存区域以及基体渣层;转炉渣中含磷固溶体相的形成方式为析出机制和扩散机制共存,通过析出机制形成的固溶体中的磷含量较高、其他元素含量较低;通过扩散机制形成的固溶体中的磷含量相对较低、其他元素含量相对较高。     

风碎钢渣的时效相变及性能研究

本文研究了常温常压下风碎钢渣的矿物组成、矿相形貌随时间变化的行为特性,及其活性随时间的变化规律。结果表明:风碎钢渣中硅酸二钙相具有时效重组现象,且其活性随时间延长而降低。     

钢渣烧结过程的矿物相转变及性能研究

钢渣由于早期活性低，易磨性差，安定性不良，制约了其在水泥混凝土中的大规模利用。本文通过对钢渣进行高温重构，研究了钢渣在不同重构温度下的矿物相转变及易磨性、安定性、活性指数的变化。结果表明：高温可以优化钢渣的矿物相组成，促进难磨相浮氏体(Fe_xO)、RO相的转化，促进钢渣中硅酸二钙(C₂S)向硅酸三钙(C₃S)转变，促进镁铁尖晶石(MgFe₂O₄)的生成；矿物及液相分布均匀，矿物组成良好、边界更清晰的重构钢渣往往表现出更高的强度，试验所用两种钢渣经过1 400℃的高温重构，其28 d活性指数可分别达99.03%和96.52%;钢渣中f-CaO含量随重构温度的升高而显著降低；易磨性则随着重构温度的升高呈先升高后降低的趋势。     

用辊压机联合粉磨系统生产钢渣粉的研究

钢渣是炼钢过程中产生的副产物,其成分复杂多变,主要原因是炼钢炉的炉型不同和炼钢厂的不同所致,甚至同一炼钢厂的不同炉次的钢渣的化学成分差别也很大。钢渣的主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2、K2O、Na2O、SO3、Cl、MnO、P2O5等,主要的矿物成分有:硅酸     

硅酸二钙的结构与活性

硅酸二钙既是硅酸盐水泥熟料的主要矿物,也是硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物,并且有可能成为吸收捕集二氧化碳材料的重要矿物。发展以硅酸二钙为主要矿物组成的低钙、低碳排放胶凝材料正在成为研究热点。本文在简述硅酸二钙结构及其晶型转变的基础上,综述分析了硅酸二钙在高温合成过程中外来离子对其结构与活性的影响;硅酸二钙在水化阶段液相中外来离子对其活性发挥的影响,以及利用硅酸二钙在结构上易发生碳化反应的特点,制备可吸收二氧化碳材料的现状。在此基础上,展望了硅酸二钙结构与活性研究及其应用的发展趋势。     

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.     

含钒钢渣亚熔盐法浸出提钒过程与机理

实验研究了采用钾系与钠系亚熔盐反应介质提取含钒钢渣中钒的工艺与机理. 结果表明,亚熔盐体系对含钒钢渣的提钒机理是通过分解硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙等钒的固溶相,使钒以可溶性钒酸盐形式溶出,钢渣中高CaO对钒溶出的负面影响可通过调整浸出液中氢氧化钠(钾)浓度避免. 与传统工艺相比,亚熔盐体系反应温度由850℃降至220~240℃,反应时间由4~6 h降至1~2 h,在显著降低能耗、提高效率的同时,钒的一次转化率钠系可达85%,钾系可达97%;且在钾系亚熔盐氧化性气氛中实现钒、铬共提,基本实现了含钒钢渣中钒的高效清洁提取.     

低钙水泥熟料矿物水化活性、性能及其制备熟料的发展

与硅酸三钙相比,硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等具有钙含量低、烧成温度低和CO₂排放量少的特点,属于低钙水泥熟料矿物。发展以低钙矿物为主要组成的水泥熟料是水泥低碳发展的重要方向。本文在分析硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙3种低钙矿物的活性、水化和性能发展的基础上,分别对以低钙矿物为主要矿物的硫铝酸盐水泥熟料、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的水化和性能发展,硅酸二钙–硫铝酸钙–硫硅酸钙水泥熟料的制备、水化和性能优化进行了综合评述。同时,鉴于石膏在低钙水泥熟料水化方面具有重要影响,综述了石膏在几种低钙水泥中的作用。文章以期为运用硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等矿物制备低钙水泥熟料提供参考。     

转炉钢渣的显微形貌及矿物相

利用扫描电子显微镜的背散射电子像观察了3个钢厂转炉钢渣共80个试样的矿物形貌,用扫描电子显微镜、X射线能谱仪测定了这些矿物中共2613个微区的元素成分,进而用统计分析的方法确定了具有相同形貌特征相的矿物类别,并用X射线衍射分析验证了这些试样中矿物的种类.结果表明:在高碱度钢渣中,硅酸二钙(C2S)呈圆粒状和树叶状,硅酸三钙(C3S)呈六方板状,铁铝钙相和镁铁相呈不规则形貌;主要矿物相为C2S、铁铝钙及镁铁相固溶体,还含有少量的C3S,游离CaO和MgO;铁铝钙相的典型组成是铁铝酸钙,其表达式为Ca2(Al,Fe)2O5,还发现长期以来由于组成未知而被人们定名为RO相的物质成分是镁铁相固溶体,其代表性组成是MgO·2FeO.     

转炉渣的显微结构分析

以涟源钢厂转炉顶底复合吹炼法的冶炼转炉渣为样本,采用化学组成分析、扫描电镜和EDS分析等手段,研究了炉渣在冶炼过程中的物相变化规律和显微结构特点.结果表明:在转炉吹炼过程中,炉渣主晶相变化由含镁较高的橄榄石、镁硅钙石到不含镁的硅酸二钙相,基质物相组成变化由开始的单一低熔点相到生成铁酸钙相和RO相;Al、Ti和V元素主要存在于炉渣中的低熔点相和铁酸钙相中,终渣中的金属Fe相夹杂S、Ca元素.     

Texaco气化炉渣制备硅酸盐水泥的研究

以Texaco气化炉渣、石灰石、粘土和铁粉为原料制备硅酸盐水泥熟料,分别采用X射线衍射仪、金相显微镜对该熟料的物相以及岩相结构进行分析,掺加适量石膏后,依据国标检测水泥的标准稠度用水量、安定性、凝结时间以及龄期强度,推断出制备水泥的标号.结果表明:(1)制备的水泥熟料主要矿相为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸钙.(2)当粘土加入量为5%,烧成温度为1450℃时,烧制的水泥28 d抗折强度、抗压强度分别为8.0 MPa、50.9 MPa,可推断其标号为42.5水泥.     

石煤提钒尾矿制备硅酸盐水泥熟料的研究

以石煤提钒尾矿细粉、碳酸钙、粘土和铁粉为原料,在不同煅烧条件下制备了不同配比的产物,并研究了其性能.结果表明:(1)产物的主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙和铝酸三钙,符合水泥熟料的化学组成;(2)熟料煅烧温度为1400℃,粘土掺加量为8％时的方案最优.     

钒钛冶炼尾渣用于混凝土掺合料研究*

钒钛冶炼尾渣因含有钒、钛元素使得高钛型高炉渣和含钒钢渣28d活性指数约为65%。同时,含钒钢渣的细度(0.045μm)为20%,这源于其铁、钒、钛三种钙相含量较高导致其易磨性较差。混凝土掺合料利用试验结果表明,在C30和C50强度下高钛型高炉渣的和易性均较好,含钒钢渣的塌落度较大。两者28d抗压强度分别高于粉煤灰28.6%(C30)和9.2%(C50)。     

β-硅酸二钙骨水泥的水化改性及其生物活性的研究

成功地合成了含球霰石β-硅酸二钙生物骨水泥,目的是为了降低β-硅酸二钙骨水泥水化产物Ca(OH)_2的碱性对生物材料的不利影响,并提高β-硅酸二钙骨水泥的生物活性。将含球霰石与不含球霰石的β-硅酸二钙骨水泥浸泡到人体模拟液(SBF)中3天,使用XRD、SEM、EDS和FT-IR对其表面形成的羟基磷灰石进行分析与研究,发现含球霰石的β-硅酸二钙骨水泥的体外生物活性明显提高了;对水化改性后的β-硅酸二钙的凝结时间也进行了评价。结果表明,含球霰石的β-硅酸二钙骨水泥的羟基磷灰石形成能力更好,凝结时间(12±2 min)适合于临床操作的使用,是极具应用前景的骨修复替代材料。