建材世界 2019年 第40卷 第6期
低活性钢渣作水泥混合材的改进方法研究
()葛洲坝嘉鱼水泥有限公司,嘉鱼4中国葛洲坝集团水泥有限公司,武汉41.37200;2.30073摘 要:钢渣资源丰富、价格便宜,但活性低。尽管公司配备有立磨单独粉磨系统,通过降低 公司附近有一钢厂,
(材结构优化两种方法进行了试验研究,其中细度分级后得到的45μm筛下细粉中CaOH)SiO2、2和水化活性物质煤灰替代钢渣,水泥抗压强度可提高1MP至少可减小熟料掺量1%。a以上,
陈书弟1,段亚军1,向丛阳2,郑志龙2
提高比表面积,钢渣的活性却依旧提不起来,一直影响水泥熟料掺量。为此,采用了钢渣细度分级和混合45μm筛余、更多,方镁石和含锰R而通过混合材搭配,用部分粉CSO相更少,3d和28d活性均比45μm筛上粗粉高6%左右,2
关键词: 钢渣; 活性; 水泥; 熟料掺量
ResearchonImrovementMethodofLowActivatedSteelSlapg
asCementMixture
(,,;,,1.GezhoubaJiauCementCoLtdJiau437200,China2.ChinaGezhoubaGrouementCoLtdyypC
)Wuhan430073,China
122
,CHENShu-diDUANYa-un1,XIANGCon-anZHENZhi-lonjgyg,gactivit.Althouheuiedwithasearateverticalgrindinstem,theactivitfsteelslaannotberaisedbeygqpppgsyyogcyr-,ercontent.Forthisreasontwomethodsofsteelslainenessgradinndmixinaterialstructureotimizationweregfgagmp,,substanceCSlesspericlaseandROphaseswithmananeseandtheactivitf3dand28dwasabout6%hiherthangyog2(usedforexerimentalstud.Amonhem,thefinenessgradinesultedinmoreCaOH)SiO2andhdratedactivepygtgry2,,ducinhesieveresidueof45micronandincreasinthesecificsurfaceareawhichhasbeenaffectinthecementclinkgtgpg-
:,,,Abstract Thereisasteelplantnearourcomanthesteelslaisabundantinresourcescheainpricebutlowinpygp
,flshthecomressivestrenthofcementcanbeincreasedborethan1MPaandtheclinkercontentcanbereducedyapgymbtleast1%.ya
,,thatofcoarsepowderon45micronsieve.Btimizinhemixturesstructurethatisrelacinteelslaithsomeyopgtpgsgw
:;;;Keords steelsla activit cement clinkercontentgyyw
钢渣是炼钢过程中产生的废渣,累计堆存量9亿余吨,综合2010年我国钢渣的产生量就达八千多万吨,
[]
利用率仅为2又占用大量土地。我公司附近有一钢厂,可提供较为丰1%1。大量堆存的钢渣既危害环境,
富的钢渣资源,价格便宜,且公司配置有立磨单磨粉磨系统,可将钢渣单独粉磨成一定细度的细粉至水泥磨尾用于水泥生产,但发现通过降低4钢渣的活性却依旧提不起来,一直影响水泥5μm筛余和提高比表面积,用
表1 使用不同钢渣的PO42.5水泥性能比较
配比
79%熟料+7%钢渣一+8%石灰石+6%脱硫石膏
79%熟料+7%钢渣二+8%石灰石+6%脱硫石膏
熟料掺量。表1是另一家水泥粉磨站使用的钢渣二与公司使用的钢渣一活性对比情况,可看到该粉磨站使
钢渣
厂家公司粉磨站
比表/2-1(·kmg)
375381
稠度/%
24.224.6
3d抗压/28d抗压/
MPaMPa28.747.329.850.4
收稿日期:2019-11-04.
),:作者简介:陈书第(工程师.1964-E-mailGzbed@163.comqy
10
建材世界 2019年 第40卷 第6期
公司粉磨站
的钢渣活性明显高于我公司,这也是该粉磨站使用我公司熟料生产水泥时,其熟料掺量低于我公司的主要原/对2在保证水泥强度和质量的前提下,为降低水泥熟料掺量,针对400m2k8d活性的作用也甚小。为此,g
低活性钢渣的应用,开展了相关试验研究。
表2 不同比表面积的钢渣粉活性试验结果
试验时间
钢渣比表/
配比
-1
(m2·kg)熟料/%石膏/%钢渣/%筛余/%
35936225.2
25.226.5
28.045.5
47.474%熟料+12%钢渣一+8%石灰石+6%脱硫石膏+0.1%助磨剂
74%熟料+12%钢渣二+8%石灰石+6%脱硫石膏+0.1%助磨剂
因。表2是公司两个时段做的不同比表面积钢渣粉活性对比试验,可看到将钢渣粉比表面积提至
80μm1.41.51.22.11.71.6
标稠/%25.425.625.625.425.425.4
初凝/min100176188100170165
终凝/min130198215134200200
空白
时段Ⅰ
400360空白
时段Ⅱ
344382
956565956565
555555
抗折/MPa抗压/MPa6.34.84.96.14.44.7
33.422.722.330.621.221.4
3d
抗折/MPa抗压/MPa系数/%8.57.67.88.17.37.4
56.443.443.055.943.943.7
68.066.869.369.9
28d
3d活性28d活性
系数/%77.076.278.578.2
30303030
1 钢渣细度分级试验
1.1 分级钢渣的化学成分与物相组成
2]
,不同的钢渣其化学成分、纤维形貌以及物相组成各有不同[但作建材利用,钢渣中的R方镁石、O相、
[]-8
。并尝试进行RO相和矿物解离6
]3
,其中R基本无水化活性[方镁石和ffCaO一般视为无效或有害成分,O相易磨性差、CaO含量过高容易--4,5]
。为提高钢渣活性及其利用率,引起安定性问题[许多研究者对钢渣中的水化惰性矿物进行了特征分析,
试验取立磨粉磨成品钢渣粉进行45μm筛
分,取其筛下细粉和筛上粗粉分别进行化学成分分析和X可看到筛上RD物相分析。如表3所示,粉的烧失量为负值,表明其含有一定的单质铁。图1的X钢渣粉的4RD图谱分析结果表明,5μm筛上粗粉和筛下细粉主要物相为Ca(OH)2、氧化钙、方镁石和镁黄长石(等化合物,对CS2M2)比衍射峰强度,可看出相比4筛下5μm筛上粗粉,细粉中Ca(OH)SiO2、2和水化活性物质C2S更
、铁酸钙(氧化亚铁、SiOCS、CFRO2、22F和C49)
、相(游离MO与FeO等2价化合物的固溶体)g
很难仅从445μm筛下细粉中有氧化铁磷酸盐衍射峰。但从整个衍射图谱分析结果来看,5μm筛余细度上
对钢渣中的CS和RO相进行有效分离。2
表3 钢渣粉45μm筛下物和筛上物化学分析结果
17.6620.60CaO
6.367.01SiO2
19.4517.25Al2O3
材料名称45μm筛下45μm筛上
Loss
Fe2O3
MOg
/%w多,方镁石和R尤其是含锰R更少。O相(O相)另外,而45μm筛上粗粉有明显的MnO衍射峰,
1.2 分级钢渣的活性
将以上钢渣粉的4结果如表4所示,可看到分级后5μm筛下细粉与筛上粗粉分别进行活性试验对比,的筛下细粉无论是3d活性,还是2均比筛上粗粉提高了6%,这归于48d活性,5μm筛下细粉中一方面有
11
-0.17
1.8240.4836.18
13.29
9.87
建材世界 2019年 第40卷 第6期
(筛下细粉中有更多的水化活性物质硅酸二钙和具有激发作用的C在钢渣粉掺XRD图谱中可看到,aOH)2,量高时,利于强度的增长与激发。也正是这两方面的原因,相比单纯的提高钢渣比表面积,分级钢渣细粉无论对于提高钢渣3d活性,抑或是28d活性均有较明显的作用。
名称空白45μm筛下45μm筛上
配比
熟料/%石膏/%钢渣/%956565
555
3030
80μm1.61.11.3
比表面积/
-1
(m2·kg)
,更多细颗粒(可从比表面积看出)利于孔隙的填充和提高硅酸二钙等水硬性物质的活性;另一方面从前面
表4 钢渣粉45μm筛下物与筛上物的活性试验结果
标稠/26.025.825.0%
初凝/145177190min
终凝/180219235min
6.55.24.7
3d
抗折/MPa抗压/MPa系数/%9.27.97.8
61.347.443.5
68.462.0
28d
3d活性28d活性
系数/%77.371.0
筛余/%
360401309
抗折/MPa抗压/MPa
34.523.621.4
2 混合材结构优化试验
且从X活性低的RRD结果看,45μm细度上未能充分地将易磨性差、O相与具有水化活性的硅酸二钙分离
开来。因此,尝试优化混合材结构,用部分粉煤灰替代钢渣,提高水泥强度,降低水泥熟料掺量。2.1 粉煤灰活性对比试验
公司周边有堆存较多的湿粉煤灰资源,尽管其水分较大,但因钢渣是立磨单独粉磨再入水泥磨尾,水泥的综合水分较小,因此,可考虑用部分湿粉煤灰替代低活性钢渣,尝试提高水泥强度,降低水泥熟料掺量。强度。
表5是不同掺量的湿煤灰制备小磨样品的物理检验结果,可看到用部分湿煤灰取代钢渣粉可提高水泥
表5 不同掺量的湿煤灰物检结果
样品空白123
80μm2.33.01.92.8
稠度/初凝/终凝/24.414124.416026.016425.2162%
min
190213222211
6.14.34.64.7
3d
28d
配比
95%熟料+5%石膏
钢渣粉细度分级可较为明显地提高其3d和2但考虑到细度分级需增加选粉系统,投资较大,8d活性,
细度/%
min抗折/MPa抗压/MPa
33.520.724.221.9
抗折/MPa抗压/MPa8.96.87.67.5
60.342.447.444.4
70%空白样+30%湿粉煤灰
70%空白样+15%湿粉煤灰+
15%钢渣粉
70%空白样+30%钢渣粉
2.2 生产中的试验与应用效果
为充分发挥熟料性能,降低熟料掺入量,且湿粉煤灰价格相对粉磨站用钢渣较便宜,但湿粉煤灰大量掺入后会影响水泥适应性,全月开始进行大磨试验,用适量粉煤灰替代钢渣粉进行生产32.5级和42.5级水32.5级下降1.5%,42.5级下降1.0%。
水泥等级
样品
80μm0.80.90.50.4
比表/
稠度/初凝/终凝/
泥,调整前后的结果如表6所示,可看到3均能明显降低熟料掺入量,2.5级和42.5级水泥掺入湿粉煤灰后,
表6 不同掺量的湿煤灰物检结果
3d
28d
配比
56.5%熟料+16.5%钢渣粉+22%石灰石粉末+
-1
细度/%(m2·kg)%
minmin抗折/MPa抗压/MPa
4.95.16.05.9
19.120.530.529.9
抗折/MPa抗压/MPa6.87.08.38.6
35.136.251.352.8
调整前32.5
调整后调整前42.5
调整后
378382351348
26.817823827.018324127.022528727.2234293
5%脱硫石膏+0.1%助磨剂
76.5%熟料+10.5%钢渣粉+7%石灰石粉末+6%脱硫石膏+0.1%助磨剂75.5%熟料+8%钢渣粉+7%石灰石粉末+3.5%湿粉煤灰+
6%脱硫石膏+0.1%助磨剂
5.0%脱硫石膏+0.1%助磨剂55%熟料+13.5%钢渣粉+22石灰石粉末+4.5%湿粉煤灰+
调整前为3月份,调整后为4月份;质量数据为月平均数据。 备注:
12
(下转第18页)
[]],:王建栋,彭乃兵.颗粒级配对粗骨料充填料浆离析的影响[中南大学学报(自然科学版)3 吴爱祥,J.2016,47(9)3201-[][]4 FullerWB,ThomsonSE.ThelawsofProortioninoncreteJ.TransASCE,1907,59:67-143.ppgC
3207.
建材世界 2019年 第40卷 第6期
[]]():骨料级配对大坝混凝土性能的影响试验研究[云南农业大学学报,5 袁前胜.J.2014,294572-577.
[]]():吴仕成,桂苗苗.再生粗骨料最大堆积密度及其对混凝土性能影响[建筑材料学报,6 严捍东,J.2015,183482-486.[]/[]建设用卵石、碎石.北京:中国标准出版社,7 中国国家标准管理委员会.GBT14685—2011S.2011.
():andEnineerinhemistr.1931,2391052-1058.ggCy():2373172-179.
[][]8 FurnasCC.GradinreatesI-mathematicalRelationsforBedsofBrokenSolidsofMaximumDensitJ.IndustrialgAgggy[][],9 KwanAKH.A3-arameterParticlePackinodelIncororatinheWedinffectJ.PowderTechnolo2013,pgMpgtggEgy[]W[]10onKwanAKH.A3-arameterModelforPackinensitredictionofTernarixesofShericalParticlesJ.gV,pgDyPyMp[]Kw[]11anAKH,WonFunA3-arameterPackinensitodelforAnularRockAreateParticlesJ.gV,gWWS.pgDyMgggg[]周 波.基于骨料形貌参数修正的可压缩堆积模型及其在混凝土材料中的应用研究[深圳:深圳大学,12D].2017.
2006.
,PowderTechnolo2015,274:154-162.gy,():PowderTechnolo2014,2681357-367.gy
[]中华人民共和国建设部.[普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(北京:中国建筑工业出版社,13JGJ52—2006)S].
(上接第12页)
3 结 语
提高了6%,但考虑实际投资较大,且从X活性低的RRD结果看,45μm细度上未能将易磨性差、O相与具有水化活性的硅酸二钙充分分离开来,因此该方法未被采纳。而通过混合材掺比结构优化,使用湿粉煤灰替代部分钢渣粉,且调整与优化措施经济便32.5级和42.5级水泥均能不同程度降低其熟料掺量和生产成本,捷。
参考文献
[]]():张淑苓,陈旭斌,等.钢铁渣综合利用科技创新与循环经济、节能减排[冶金环境保护,1 朱桂林,J.2012127-33.[]]():徐国平,程慧高,等.典型钢渣的化学成分、显微形貌及物相分析[硅酸盐通报,2 黄 毅,J.201481902-1907.[]]():袁静舒,杨洪艺,等.钢渣中水化惰性矿物的化学物相分析[硅酸盐学报,3 侯新凯,J.2016,445651-657.
35-46.
针对钢渣活性偏低问题,采用4筛下细粉无论是3d活性,还是2均比筛上粗粉5μm筛分级,8d活性,
[]]:袁美栖,韩苏芬,等.钢渣中M硅酸盐学报,4 唐明述,O、FeO、MnO结晶状态与钢渣的体积安定性[J.1979,7(1)g[]]():钢渣引起体积安定性问题的探讨[建筑材料学报,5 侯新凯,徐德龙,薛 博,等.J.2012,155588-595.[]钢渣中水化惰性矿物的特性及应用[西安:西安建筑科技大学,6 袁静舒.D].2016.[]钢渣中R西安:西安建筑科技大学,7 张 锦.O相的矿物解离特征[D].2018.[]钢渣中R西安:西安建筑科技大学,8 贺 宁.O相的分选[D].2013.
18
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容