鋼渣免燒磚的試驗研究

謝　坤　孫　瑩　劉敬東　胡紅紅

安陽鋼鐵集團有限責任公司（455000）

鋼渣免燒磚的試驗研究

謝坤孫瑩劉敬東胡紅紅

安陽鋼鐵集團有限責任公司（455000）

介紹了鋼渣免燒磚的研究過程和試制，為鋼渣高附加值利用提供一個新的途徑。

原料配比；強度形成；自然養(yǎng)護

0　引言

鋼渣是冶金工業(yè)排放的固體廢棄物，可利用價值很大。近年來，利用鋼渣生產(chǎn)建筑用磚在技術(shù)和生產(chǎn)工藝等方面的研究成果斐然。鋼渣免燒免蒸磚（以下簡稱免燒磚）是以鋼渣為集料，水泥、粉煤灰等為膠結(jié)料，配以外加劑壓制成型后，經(jīng)自然養(yǎng)護而成的。近年來，鋼渣免燒磚在我國發(fā)展很快，已成為重要的新型墻體材料之一。

1　原材料

1.1鋼渣

鋼渣是由安鋼綜利公司轉(zhuǎn)爐排出的廢渣經(jīng)過熱燜工藝加工處理而成。熔融鋼渣倒入熱燜池后，打水翻渣，待渣池達到符合要求時蓋蓋進行熱燜，熱燜完成后進行破碎篩分、磁選，回收其中金屬，最后得到的鋼渣作為原材料。熱燜鋼渣的化學成分見表1。

表1　熱燜鋼渣化學成分

得到的鋼渣堿度較高（經(jīng)化驗為3.68），以C3S、C2S礦物為主，含有一定量金屬氧化物RO相的固溶物和f-CaO等。該鋼渣的礦物成分與水泥熟料有些相似，屬于緩凝水硬性膠凝材料，早期強度低，但具有一定的后期強度。鋼渣呈黑灰色，質(zhì)地較硬，密度約為1.9 t/m3。

圖1　試驗鋼渣f-CaO含量變化趨勢圖

開始鋼渣中f-CaO含量較高，為防止f-CaO對鋼渣免燒磚的體積穩(wěn)定性造成影響，先預(yù)先陳化一段時間，觀察f-CaO的消減情況，然后制磚。鋼渣中f-CaO含量變化見圖1。

從圖中可以看出，在前兩個月鋼渣f-CaO含量變化較快，第三個月緩慢變化。熱燜渣f-CaO含量在第三個月就降到3%以下，符合制磚要求。

1.2粉煤灰

本次是粉煤灰和鋼渣結(jié)合起來制作免燒磚，粉煤灰和鋼渣中的活性成分在固化劑和外加劑的作用下得以激發(fā)，滿足磚的強度要求。粉煤灰料徑比較小，單獨制磚缺少大顆粒的骨料作用。而具有較大粒徑分布的鋼渣，就可以滿足此條件，由此生產(chǎn)的免燒磚性能較優(yōu)。

在確定免燒磚配方時，不但盡可能地提高鋼渣的摻量，而且要充分利用鋼渣本身各種有利于生產(chǎn)免燒磚的特性，從而盡可能地降低固化劑和外加劑的加入量，以便有效降低免燒磚的生產(chǎn)成本。

1.3水泥

水泥在生產(chǎn)免燒磚時，既是膠結(jié)劑，又是活性激發(fā)劑。其有效硅酸二鈣和硅酸三鈣等成分對免燒磚的初期和后期強度貢獻較大。此次試驗選用高堿性的32.5普通硅酸鹽水泥。水泥的加入量越多，對工業(yè)廢渣免燒磚的耐久性越有益；但是隨著水泥加入量的增大，免燒磚的成本會隨著提高，所以水泥的加入量很重要。

2　原料配比與工藝

將鋼渣、粉煤灰、水泥和水按確定的比例配料，然后混合、攪拌、壓制、自然養(yǎng)護，此次制成的免燒磚為190 mm×115 mm×53 mm的實心磚。這種磚的原料配比分別為：m（鋼渣）：m（粉煤灰）：m（水泥）=9：1：1。鋼渣免燒磚采用半干法機壓成型，使用的是全自動砌塊成型機，型號QT10-15。成型壓力的大小與鋼渣免燒磚的密度、強度有著密切關(guān)系。這次試驗每塊免燒磚的壓力控制在100 kN左右。機壓成型質(zhì)量與配合料的加水量也有著直接關(guān)系，加水量過小，磚坯成型后搬運易破碎；加水量過大，壓力達到一定值時，多余的自由水從四周溢出，磚坯與模具黏結(jié)，不利成型。

本次免燒磚的生產(chǎn)工藝如2圖所示。

圖2　免燒磚的生產(chǎn)工藝

自然養(yǎng)護：

將成型碼好的磚坯進行自然養(yǎng)護，以保證制品獲得足夠的強度。養(yǎng)護21 d，每天在磚的表面灑適量的水。

3　鋼渣免燒磚性能

鋼渣免燒磚是一種新型墻體材料，必須對其主要性能進行全面檢測，以保證使用的安全與可靠。以下是安陽市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試中心檢驗報告。

根據(jù)此檢驗報告得出這批免燒試制磚各項指標均符合要求，見表2。

表2　鋼渣免燒磚各項指標

4　鋼渣免燒磚分析

此次制成的鋼渣免燒磚尺寸為190 mm×115 mm×53 mm，市場上用粉煤灰和米石混合制成的標準磚尺寸為240 mm×115 mm×53 mm，兩者重量大致相同約3 kg。如果鋼渣免燒磚制成標準磚重量估計4 kg左右，偏重。

5　結(jié)語

1）經(jīng)過熱燜法處理的鋼渣，在陳化三個月后，f-CaO含量符合制磚要求。

2）利用鋼渣生產(chǎn)免燒磚，不僅使冶金廢渣變廢為寶，又凈化環(huán)境，開辟了生產(chǎn)建筑用磚的新資源。符合國家禁止生產(chǎn)黏土實心磚的政策，有利于保護土地資源、節(jié)約能源。

3）利用鋼渣生產(chǎn)免燒磚，工藝簡單、生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)工藝、設(shè)備與生產(chǎn)粉煤灰磚、混凝土普通磚、灰砂磚等建筑用磚相似。

4）利用鋼渣生產(chǎn)的建筑用磚，尺寸準確、強度較高，可減少抹灰層厚度，加快施工速度，有利于降低成本。

5）雖然鋼渣免燒磚優(yōu)點很多，但是在生產(chǎn)和使用中仍然存在不少問題。首先，一部分人的觀念中，始終不能真正地接受免燒磚，覺得磚需要經(jīng)過燒結(jié)其性能才可靠。其實不然，無數(shù)的實驗，如利用礦渣、粉煤灰制成的免燒磚，養(yǎng)護28 d后性能達到GB 11945要求的MU25。其次，現(xiàn)在許多生產(chǎn)鋼渣免燒磚的廠家停產(chǎn)或倒閉，其大多是因為采用蒸養(yǎng)或者是沒有合適地利用鋼渣，過多地加入外加劑，造成成本太高。為此選擇合適的原料配比、工藝和設(shè)備至關(guān)重要。