纤维矿渣微粉混凝土高温中的劈拉性能

通过高温（200～800℃）劈拉试验,测定124个纤维矿渣微粉混凝土（FRC-GGBFS）试件的劈拉强度和荷载—横向变形曲线,探讨温度、矿渣掺量、钢纤维掺量和聚丙烯纤维掺量对FRC-GGBFS的高温中劈拉强度和变形的影响,并通过不同温度下扫描电镜分析,探讨FRC-GGBFS的高温劣化过程。结果表明：随温度升高,FRC-GGBFS劈拉强度不断劣化,劈拉荷载—横向变形曲线渐趋扁平,韧性显著下降;矿渣微粉掺量为40%时,其对混凝土的高温中劈拉性能的改善最为显著;钢纤维显著提高了FRC-GGBFS的高温中劈拉强度和韧性;聚丙烯纤维能有效防止高温爆裂,其掺量为0.9 kg/m3时对FRC-GGBFS的高温中劈拉性能有明显改善。最后,建立了考虑温度、钢纤维体积率等影响的FRC-GGBFS高温中劈拉强度计算模型。     

以硼砂为助熔剂使用含钛高炉渣制备发泡陶瓷

以紫色页岩、含钛高炉渣为原料,硼砂为助熔剂,碳化硅为发泡剂制备发泡陶瓷,通过对气孔率、闭孔率、孔径分布、表观密度、抗压强度、导热系数进行测量,研究了原料配比和硼砂添加量对发泡陶瓷气孔结构和物理性能的影响。结果显示:当原料中含钛高炉渣比例增加时,试样的平均孔径增加,气孔均匀性下降;硼砂的加入会使试样抗压强度降低,孔隙率增大,导热系数变小。当发泡陶瓷原料配比(质量分数)为高炉渣30%,页岩70%,添加4%的硼砂和0.2%的碳化硅时,制备出的发泡陶瓷的表观密度为0.374 g·cm^-3,导热系数为0.121 W·m^-1·K^-1,抗压强度为2.59 MPa,满足建筑外墙保温发泡陶瓷的要求。发泡陶瓷主要晶相为斜长石,同时伴有部分透辉石、石英和少量的铁板钛矿。     

水淬含钛高炉渣二段酸解工艺

对水淬含钛高炉渣的酸解行为进行了研究. 浸出分为两个阶段,前期浸出迅速而后期浸出缓慢. 研究表明,前期主要是包含钛、铝和镁等成分的非晶态物料的溶出,而后期则是被难溶物种包裹的小晶粒钛酸钙的溶出. 因此,设计了一个分段浸出方案. 采用20%硫酸初浸,Al几乎全部浸出,而Mg和Ti的浸出率分别为64%和46%. 对初浸渣进行了强化浸出,发现边磨边浸出可显著提高钛的浸出率. 经两段浸出后,高炉渣中钛的总浸出率达到94%以上.     

攀钢含钛高炉渣中钛组分的提取及综合利用进展

自20世纪70年代以来,攀钢炼铁产生了大量的含钛高炉渣,其TiO2含量达20%～29%,目前仍以每年300万吨的速度增加,是我国特有的二次钛资源。长期以来,许多学者和工程技术人员对其中钛的提取及其综合利用进行了大量的探索研究,虽然取得了一些进展,但或由于技术困难、经济效益差,或造成二次污染等原因难以实现工业化利用。这些宝贵资源不仅未得到利用,而且由于大量堆积还严重污染环境。因此,研究含钛高炉渣的综合利用不仅具有极大的经济效益,而且对于循环经济、节约型社会、环境保护和可持续发展具有重大的社会效益。本文总结分析了近年来攀钢含钛高炉渣综合利用研究方面取得的一些进展和存在的主要问题,提出了今后研究的主要方向,不断推动实现攀钢含钛高炉渣的真正利用。     

热处理工艺对高炉矿渣微晶玻璃性能的影响

以某高炉矿渣为主要原料,采用熔融法制备了CaO-Al_2O_3-SiO_2系矿渣微晶玻璃。研究了热处理工艺对矿渣微晶玻璃力学性能的影响,得出热处理工艺影响因素的先后顺序为:核化温度-核化时间-晶化时间-晶化温度,确定最佳热处理工艺为:770℃核化3 h,930℃晶化2 h,在此热工艺条件下制备的微晶玻璃抗弯强度最大,为153.67 MPa。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)测试方法分析了矿渣微晶玻璃的显微结构和晶体微观结构。     

几种激发剂对钢矿粉活性影响的研究

研究了几种单一激发剂不同掺量对钢矿粉活性的激发作用及机理,优选最佳激发剂种类及掺量.结果表明：对钢矿粉激发效果较好的激发剂为半水石膏、氧化钙、二水石膏、硫酸钠、氢氧化钠,其激发剂最优掺量分别为半水石膏0.6％、氧化钙0.15％、二水石膏0.2％、硫酸钠0.15％、氢氧化钠0.03％,其中半水石膏可提高钢矿粉各龄期活性指数8％以上.     

电石渣激发矿渣活性的研究

用电石渣掺量5％、9％、10％、11％、20％、25％、50％、75％制作成胶砂试块,研究电石渣对矿渣的活性激发作用。结果表明：最佳掺量比为电石渣和矿渣1：9,7d抗压强度为13.11MPa,28d抗压强度为16.29MPa。仅电石渣和矿渣掺舍时,最佳用水量为42.5g,28d抗压强度为20.71MPa。     

掺钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉混凝土性能研究

研究了由钢渣-矿渣-粉煤灰制备的复合微粉对混凝土强度、收缩性能和氯离子渗透性能的影响。结果表明：在同水胶比下,复合微粉等量取代水泥后,混凝土7d强度低于普通混凝土的强度,当复合微粉掺量小于45％时,其28d及以后强度高于普通混凝土。在同水胶比下,复合微粉等量取代水泥后,可有效降低混凝土的干燥收缩,且混凝土的抗氯离子渗透性能显著提高。     

包钢高炉渣制备微晶玻璃的析晶方式研究

以包钢高炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析方法,并借助Ozawa方程研究了添加不同数量晶核剂时的析晶方式.研究结果表明:分别加入8％ CaF2、8％ TiO2和4％ P2 O5作晶核剂时,晶化指数n均小于3,析晶方式为表面析晶;当加入晶核剂为8％ P2O5时,晶化指数n大于3,析晶方式为整体析晶.     

水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性

通过测定水泥--钢渣--矿渣复合胶凝材料的水化热、砂浆的抗压强度、硬化浆体孔溶液的碱度、钢渣和矿渣的水化程度,探讨了复合胶凝材料的水化特性。结果表明:钢渣在复合胶凝材料水化硬化过程中所起的化学作用小于矿渣;随着复合胶凝材料中钢渣含量的增大和矿渣含量的减小,复合胶凝材料的早期和后期胶凝性能均降低;随着复合胶凝材料中矿渣的含量增大,硬化浆体孔溶液的碱度降低,矿渣的反应程度也随之降低,矿渣含量为10%~40%时,孔溶液的pH值为12.6~13.3;钢渣的反应程度受复合胶凝材料组成的影响很小;钢渣和矿渣在后期的反应程度提高明显,尤其矿渣所起的化学作用显著,矿渣在360d龄期的反应程度超过50%,甚至60%,使复合胶凝材料砂浆的后期强度与水泥砂浆的差距明显缩小。     

高炉低钛渣粘度和熔化性能

使用RTW-10型熔体物性综合测定仪,测定CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2渣系粘度随温度的变化,并计算其熔化性温度,研究渣系高温冶金性能. 结果表明,渣中TiO2含量由1.0%升高至2.2%时,炉渣的熔化性温度和粘度均降低;随渣中Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升,炉渣粘度增大;在高温区,炉渣粘度小于0.7 Pa×s,炉渣仍具有良好的流动性. MgO含量由8.5%升高至10.5%时,熔化性温度逐渐降低,炉渣粘度变化较小. 对于工业生产中炉渣TiO2含量较低的高炉,可考虑增加含钛原料的使用,以进行护炉操作.     

混合酸浸法分离含钛高炉渣中的主要成分

根据含钛高炉渣的结构和组分的化学性质特点,采用低温盐酸硫酸混合酸浸法将高炉渣中的钛组分富集于滤渣中,钙、铝、镁、铁等酸溶性组分富集于滤液中,研究了混合酸浓度、盐酸/硫酸配比、反应温度等对组分分离效果的影响. 结果表明,采用混合酸浓度为6 mol/L、盐酸与硫酸体积比为3:1的混合酸、酸渣质量比为1.2:1条件下,混合酸与含钛高炉渣在80℃反应5 h后,滤渣中TiO2含量可达30%以上.     

含钛高炉熔渣氧化过程温度变化匡算

含钛高炉渣为还原性渣. 基于"选择性析出技术"利用渣中钛资源,需要氧化炉渣,提高氧位. 熔渣中的还原态物质在氧化过程中会放出热量从而引起熔渣的温度变化. 本研究建立了模拟熔渣氧化过程温度变化的一个简易模型,并通过实验测量了含钛熔渣氧化过程中实际的温度变化. 结果表明,模型计算的温度变化趋势与实测一致.     

自然冷却含钛高炉渣中钛的提取与分离

对自然冷却含钛高炉渣中钛的提取与分离进行了研究,提出了钛的两段富集路线,即先用盐酸浸出含钛高炉渣,初步分离钛、硅与其他可溶性杂质;所得酸浸渣再作高温热处理结晶分离硅与钛. 研究结果表明,盐酸浸出可获得含TiO2约33%, SiO2约36%的一次浸渣,TiO2主要来自钛液水解生成的偏钛酸(H2TiO3)与原渣中未反应的钙钛矿(CaTiO3). 热处理过程中偏钛酸中的TiO2被还原为Ti3O5并从熔体中结晶析出,Ti3O5含量约85%,平均粒径为20 mm. 添加少量锐钛型TiO2可使Ti3O5的晶体尺寸增大,平均粒径达36 mm,因此可以通过重选的方法分离Ti3O5相与富含硅物相. 计算出钛的理论收率约为39%.     

高炉渣对碱性品蓝吸附性能的研究

本试验研究了高炉渣对碱性品蓝的吸附性能,借助电镜扫描(SEM)技术对吸附剂进行了表征,探讨了碱性品蓝的初始浓度、吸附时间、吸附剂投加量、吸附温度、离子强度和废水pH等因素对碱性品蓝去除率的影响,并从动力学和等温吸附模型探讨了吸附作用机理.实验结果表明:当吸附温度为室温(25℃)、吸附剂加入量为0.4g、吸附时间为120 min、废水pH为8、初始碱性品蓝浓度为100 mg/L、离子强度为0 mol/L时,碱性品蓝去除率达78.31％;高炉渣对碱性品蓝的吸附符合伪二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,并且吸附是容易发生的.     

高炉水淬渣负载Fe2O3和TiO2光催化材料的制备与表征

以九水硝酸铁为铁源、钛酸四丁酯为钛源,以表面刻蚀的高炉水淬渣(water-quenched blast furnace slag,WBFS)为载体,采用溶胶凝胶法制备WBFS负载Fe2O3(Fe2O3/WBFS)和WBFS负载TiO2 (TiO2/WBFS)以及WBFS负载Fe2O3和TiO2(TiO2/Fe2O3/WBFS)光催化材料.利用差热-热重、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对光催化材料的物相和形貌进行表征.以亚甲基蓝为模拟污染物进行光催化实验.结果表明:Fe2O3/WBFS和TiO2/WBFS光催化材料的适宜煅烧温度分别为700℃和450℃,其表面负载物相分别为赤铁矿型α-Fe2O3和锐钛矿型TiO2.TiO2/Fe2O3/WBFS光催化活性优于Fe2O3/WBFS和TiO2/WBFS,在可见光照射360 min时,Fe2O3/WBFS、TiO2/WBFS和TiO2/Fe2O3/WBFS对亚甲基蓝的降解率分别达到80％、65％和90％.     

对以高炉渣为主料的中间包覆盖剂的熔化温度研究

为了研究以高炉渣为主料的中间包覆盖剂熔化温度的变化规律,本文采用二次正交设计方法,测定覆盖剂的熔化温度,建立二次回归模型,分析CaF2添加量及碱度对覆盖剂熔化温度的影响,并利用TG-DSC热分析方法和XRD图谱分析,探究覆盖剂在熔融过程中的质量、物相变化,进一步说明覆盖剂熔化温度的变化规律.最终以覆盖剂熔化温度为指标,当覆盖剂中CaF2添加量为10％ ～ 15％,碱度为1.75 ～2.0时,得到最优配方为:高炉渣76％、石灰粉8.77％、萤石15.23％.     

含钛高炉渣抗金黄色葡萄球菌的性能

以含钛高炉渣(titanium-bearing blast furnace slag,TBBFS)为原料,制备了粉状抗菌材料.采用抑菌环抗菌标准确定材料的抗菌性能.通过对金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus,sa)的生物抗菌实验,评价经过改性处理后的TBBFS的抗菌性能.结果表明:在800℃焙烧后的TBBFS粉体具有良好的抗sa性能;无掺杂样品的抑菌环厚度为4.7mm,氯化银(AgCl)掺杂后材料的抗菌性增强,抑菌环随掺杂比例的上升略有增大,氧化铜(CuO)掺杂降低了材料的抗菌性能.     

宝钢高炉水淬矿渣自身水硬性和活性的关系

对宝钢不同高炉不同时段具有代表性的高炉水淬矿渣进行取样分析,测定比较其在化学成分、质量系数、密度、自身水硬性及矿粉的活性指数等方面的差剐,分析不同高炉矿渣玻璃体的活性差别以及产生差别的原因。     

CaF2含量对熔融态高炉渣微晶玻璃析晶及性能的影响

利用液态高炉渣为主要原料,采用熔融法制备了微晶玻璃.借助DSC、XRD、SEM等分析测试方法研究了CaF2含量对高炉渣微晶玻璃析晶及性能的影响.试验结果表明,CaF2能够有效降低微晶玻璃的形核析晶温度,促进微晶玻璃析晶.微晶玻璃中晶体含量随着CaF2含量的增加而增加.当CaF2含量小于4％时,微晶玻璃的晶相为透辉石、普通辉石和钙镁黄长石;当CaF2含量大于4％时,析出了新晶相枪晶石.最终确定CaF2的最佳添加量为6％,此时微晶玻璃结晶度高,平均晶粒粒度100 nm,体积密度2.81 g/cm3,吸水率0.04％,耐酸腐蚀性98.92％,耐碱腐蚀性99.98％,抗弯强度173.41MPa.