鋼渣-工業(yè)副產(chǎn)石膏復(fù)合膠凝材料制備與性能研究.pdf

1、鋼渣是煉鋼過程中排出的熔渣廢棄物，排放量大，利用率低，長年的累積堆存不僅造成了資源浪費，而且侵占了土地資源，對生態(tài)環(huán)境及企業(yè)發(fā)展造成巨大壓力。脫硫石膏與氟石膏分別是煙氣脫硫處理和生產(chǎn)氟化氫時產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)石膏，質(zhì)量好，品位高，是理想的石膏再生資源。本課題針對低堿度鋼渣水硬性差、強(qiáng)度低等問題，測試和分析了鋼渣的基本性能，對低堿度鋼渣進(jìn)行化學(xué)改性，并以改性鋼渣分別復(fù)合脫硫建筑石膏、改性氟石膏制備鋼渣/脫硫建筑石膏復(fù)合膠凝材料、鋼渣/氟石膏復(fù)

2、合膠凝材料，旨在實現(xiàn)鋼渣、脫硫石膏和氟石膏的資源化大宗利用。
　　采用X射線熒光光譜儀、X射線衍射儀、同步熱分析儀、激光粒度分析儀、場發(fā)射掃描電鏡等測試儀器研究分析鋼渣的化學(xué)組成、物相組成、粒度分布及微觀形貌等基本性能。測試結(jié)果表明，鋼渣的主要化學(xué)組成為CaO、SiO2、 Al2O3、Fe2O3、MgO及MnO等，主要物相組成為CaCO3、SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·MgO·2SiO2、RO相、輝石類與橄欖石類礦物及無

3、定形態(tài)物質(zhì)，堿度1.7，為低堿度硅酸二鈣渣，其中CaCO3含量為40.76％;鋼渣粉粒度基本在0.2μm～200μm之間，中位徑9.309μm，平均粒徑22.77μm，比表面積18036cm2/ml，顆粒大小不一，棱角突出，形狀十分不規(guī)則;鋼渣凈漿90d抗壓強(qiáng)度僅為3.93MPa，水化膠凝性極差。
　　鋼渣化學(xué)改性單因素試驗中，CaCl2的化學(xué)改性效果最為顯著，Al2(SO4)3·18H2O、KAl(SO4)2·12H2O及Na2

4、SO4次之，NaOH與NaAlO2最差。CaCl2改性鋼渣凈漿水化硬化體的膠凝相主要由無定形態(tài)凝膠物和水鋁鈣石（3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O）構(gòu)成，早期水化產(chǎn)物含少量的Ca(OH)2; Na2SO4、 Al2(SO4)3·18H2O及KAl(SO4)2·12H2O改性鋼渣凈漿硬化體的膠凝相主要由無定形態(tài)凝膠物和鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)構(gòu)成。
　　鋼渣化學(xué)改性正交試驗中，當(dāng)Na2SO4

5、、CaCl2及AlCl3·6H2O摻量分別在0.5％～1.5％、0.5％～2.5％和0.1％～0.5％之間時，Na2SO4摻量對鋼渣凈漿7d和28d抗壓強(qiáng)度影響比較顯著，對60d和90d抗壓強(qiáng)度影響高度顯著，而CaCl2和AlCl3·6H2O摻量對鋼渣凈漿強(qiáng)度影響不顯著，且CaCl2摻量的影響最小。正交試驗確定鋼渣化學(xué)改性的最優(yōu)方案為Na2SO4摻量1.5％、AlCl3·6H2O摻量0.1％和CaCl2摻量1.5％，此時鋼渣凈漿的水化硬

6、化體主要由CaCO3、SiO2、RO相、3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O及無定形態(tài)凝膠物等物相組成，硬化體的膠凝相主要由無定形態(tài)凝膠物和鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)構(gòu)成。
　　鋼渣/脫硫建筑石膏復(fù)合膠凝材料試驗中，研究了改性鋼渣/脫硫建筑石膏質(zhì)量比（渣膏比）對復(fù)合膠凝材料凝結(jié)時間和力學(xué)強(qiáng)度的影響，及有機(jī)硅防水劑對復(fù)合膠凝材料力學(xué)強(qiáng)度、吸水率和軟化系數(shù)的影響。結(jié)果表明，渣膏比為1∶1、有機(jī)硅

7、防水劑摻量為1.0％時，鋼渣/脫硫建筑石膏復(fù)合膠凝材料初凝時間6min、終凝時間11min，2h抗折強(qiáng)度2.28MPa、抗壓強(qiáng)度5.32MPa，7d抗折強(qiáng)度5.12MPa、抗壓強(qiáng)度14.79MPa，2h吸水率3.73％、24h吸水率9.05％，軟化系數(shù)達(dá)到0.67。
　　鋼渣/氟石膏復(fù)合膠凝材料試驗中，研究了改性氟石膏/改性鋼渣質(zhì)量比（膏渣比）對復(fù)合膠凝材料凝結(jié)時間、力學(xué)強(qiáng)度、吸水率和軟化系數(shù)的影響，及有機(jī)硅防水劑對復(fù)合膠凝材料力