釩渣作為水泥混合材的應(yīng)用研究

趙 靜

（駐馬店市豫龍同力水泥有限公司， 河南 駐馬店 463200）

我國(guó)自古以來(lái)各項(xiàng)資源十分豐富，石煤儲(chǔ)藏量更是處于世界領(lǐng)先位置，隨著信息化時(shí)代的發(fā)展石煤提釩工藝也在近些年得到飛速提升。但是石煤提釩過(guò)程大量釩渣尾渣產(chǎn)生的現(xiàn)象依舊存在，傳統(tǒng)堆放處理不僅會(huì)造成土地資源的浪費(fèi)而且釩渣的浸出液會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，為社會(huì)帶來(lái)大量負(fù)擔(dān)，所以對(duì)釩渣進(jìn)行二次利用的研究十分有必要。目前來(lái)說(shuō)我國(guó)釩渣做水泥混合材方面的研究以及使用處于相對(duì)空白的位置。本文就釩渣的綠色生態(tài)化利用展開(kāi)研究，將釩渣在水泥生產(chǎn)中進(jìn)行少量摻入進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，然后對(duì)生產(chǎn)的水泥相關(guān)性能進(jìn)行研究，另外對(duì)釩渣作為水泥混合材產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算。

1 釩渣基本概述與釩渣綠色利用必要性分析

釩渣通常情況下指的是含釩鐵水的提釩過(guò)程中由于經(jīng)氧化吹煉的作用得到的或者是含釩精礦通過(guò)濕法提釩中得到帶有大量氧化釩渣子的統(tǒng)一稱呼。釩渣是釩合金以及金屬釩冶煉與制取的重要原材料。現(xiàn)階段對(duì)于釩渣的處理通常是采用廢棄堆放的方式，但是釩渣數(shù)量十分龐大所以造成了一定程度的土地資源浪費(fèi)，另外釩渣堆放過(guò)程中會(huì)浸出液體，對(duì)于土地資源以及水資源造成十分嚴(yán)重的污染現(xiàn)象，十分不利于我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的推進(jìn)，所以對(duì)釩渣進(jìn)行二次綠色利用迫在眉睫，有利于我國(guó)社會(huì)的整體發(fā)展。

2 釩渣作為水泥混合材具體應(yīng)用研究

2.1 釩渣作為水泥混合材進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的試驗(yàn)過(guò)程分析

將某長(zhǎng)釩渣堆場(chǎng)內(nèi)釩渣進(jìn)行取樣并對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分析研究，化驗(yàn)結(jié)果結(jié)果顯示燒失量為3.92，SiO2在63.4左右，16.2為其Al2o3成分，F(xiàn)e2o3大概為5.23,5.02為釩渣此次檢查的CaO成分，另外MgO在1.41上下浮動(dòng)。

為了對(duì)釩渣物化特性進(jìn)行深入了解還對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)的活性試驗(yàn)，釩渣 28d活性高達(dá)72.%，本次檢測(cè)分別選取了空白樣和實(shí)驗(yàn)樣，倆種樣本安定性都為合格范圍之內(nèi)，空白樣初凝時(shí)間在122分上下，終凝時(shí)間為186分，實(shí)驗(yàn)樣初凝時(shí)間及終凝之間都有一定幅度延長(zhǎng)，分別為314分和395分；倆種樣本比表面積無(wú)較大差異性存在，空白樣比表面積為352而實(shí)驗(yàn)性比表面積為349；3d空白樣抗壓強(qiáng)度為6.4Mpa,5.1Mpa為試驗(yàn)樣抗折強(qiáng)度，8.9Mpa與6.5Mpa分別為28d空白樣與實(shí)驗(yàn)樣抗折強(qiáng)度數(shù)值；3d空白樣抗壓強(qiáng)度為 31.6Mpa,22.1Mpa為試驗(yàn)樣抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，28d空白樣與實(shí)驗(yàn)樣抗壓強(qiáng)度分別為58.3Mpa和41.23Mpa。

2.2 釩渣作為水泥混合材進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)方法與配比分析

通過(guò)對(duì)大量資料的查閱以及相關(guān)實(shí)踐的結(jié)合，本次試驗(yàn)在水泥配料中進(jìn)行3%（A-1）、5%（A-2）、6%（A-3）比例的釩渣添加對(duì)當(dāng)前比例干粉煤灰、濕粉煤煙灰以及混渣進(jìn)行代替，將32.5等級(jí)水泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為根本依據(jù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，其中混膏使用一比一比例的磷石膏與天然石膏進(jìn)行替代，釩渣則作為水泥混合材?！禛B/T1346-2001水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》作為對(duì)水泥相關(guān)規(guī)格檢驗(yàn)的直接依據(jù)，比如標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水泥凝結(jié)時(shí)間以及水泥安定性將此作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，《GB/T17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》則是水泥膠砂強(qiáng)度進(jìn)行判定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 釩渣作為水泥混合材進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果分析討論

2.3.1 釩渣作為水泥混合材對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響分析

將釩渣作為水泥混合材使用會(huì)使得水泥凝結(jié)時(shí)間一定程度延長(zhǎng)，水泥凝結(jié)時(shí)間與釩渣添加量成正比關(guān)系，也就是說(shuō)水泥的初凝時(shí)間與終凝時(shí)間均會(huì)隨著釩渣添加量的增加而進(jìn)行相應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，每大約3%釩渣的增量添加會(huì)對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間造成大約30分鐘的時(shí)間延長(zhǎng)。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中原本采用的混凝材料石膏中已經(jīng)具有一定比例磷石膏的搭配應(yīng)用，而釩渣中含有一定比例的V2O5與P2O5作用與之相近，所以疊加水泥凝結(jié)方面延緩作用，因此造成了水泥凝結(jié)時(shí)間的相應(yīng)增加。另外需對(duì)釩渣添加量進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致管控以對(duì)32.5級(jí)水泥凝結(jié)時(shí)間的相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行有效滿足。

2.3.2 釩渣作為水泥混合材對(duì)水泥化學(xué)性能的影響分析

不同配比釩渣作為水泥混合材進(jìn)行添加對(duì)水泥3d和28d抗壓強(qiáng)度不會(huì)造成明顯影響，對(duì)于我國(guó)32.5級(jí)水泥抗壓強(qiáng)度性能的相關(guān)規(guī)定水泥3d和28d抗壓強(qiáng)度等級(jí)均能進(jìn)行滿足。3d抗折強(qiáng)度隨著釩渣添加比例的增加呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，當(dāng)釩渣添加量在4%左右時(shí)水泥3d抗折強(qiáng)度可增加最高6%左右，28d抗折強(qiáng)度則是根據(jù)釩渣添加數(shù)量的增多而呈現(xiàn)下降現(xiàn)象，在進(jìn)行釩渣添加后水泥的工業(yè)生產(chǎn)其抗折強(qiáng)度同樣可符合我國(guó)32.5級(jí)水泥抗折強(qiáng)度的相關(guān)性能規(guī)定。

2.3.3 釩渣作為水泥混合材在經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算與分析

2016年9月至2017年8月我國(guó)某水泥企業(yè)將釩渣作為水泥混合材進(jìn)行水泥的工業(yè)化生產(chǎn)，在這期間共消耗掉大約4.6萬(wàn)噸釩渣廢渣資源，實(shí)現(xiàn)了資源的二次利用。釩渣廢渣在水泥工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅減少了釩渣堆積對(duì)土地資源、水體資源以及土壤等各方面的占用和污染，而且利用釩渣作為水泥混合材的替代應(yīng)用對(duì)其生產(chǎn)成本進(jìn)行一定程度降低，在對(duì)我國(guó)32.5級(jí)級(jí)別水泥各項(xiàng)性能以及指標(biāo)滿足的基礎(chǔ)上可達(dá)到每噸生產(chǎn)成本下降0.5元左右，為企業(yè)也為國(guó)家創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)收益，另外在我國(guó)環(huán)境治療方面也收獲巨大的環(huán)境收益，可謂是一舉兩得的好結(jié)果。以上研究與數(shù)據(jù)均可看出釩渣作為水泥混合材在工業(yè)生產(chǎn)中的替代應(yīng)用一定程度促進(jìn)了水泥行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，并對(duì)我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有十分積極的作用，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的基本國(guó)策和戰(zhàn)略。

3 釩渣作為水泥混合材應(yīng)用發(fā)展探索

綜合以上所言釩渣完全可作為水泥混合材進(jìn)行應(yīng)用，不僅是對(duì)廢氣資源的綠環(huán)環(huán)保利用，而可對(duì)于水泥企業(yè)的發(fā)展以及利益的增加均有十分積極的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，相信釩渣取代水泥混合材技術(shù)會(huì)越發(fā)成熟完善并最終被大力推廣及應(yīng)用，具有積極的社會(huì)意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上研究數(shù)據(jù)深入分析得出結(jié)果，釩渣作為水泥混合材在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中添加量的增加會(huì)導(dǎo)致水泥凝結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)，通常情況下添加比例每增加3%左右水泥的初凝時(shí)間以及終凝時(shí)間會(huì)隨之延長(zhǎng)30分鐘左右，釩渣在水泥生產(chǎn)過(guò)程的添加量與水泥凝結(jié)時(shí)間二者是為正比的關(guān)系；在釩渣作為水泥混合材進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中其摻入量在6%以下時(shí)所生產(chǎn)水泥抗壓強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生較大影響，隨著釩渣添加數(shù)量的提升所生產(chǎn)水泥抗折強(qiáng)度會(huì)隨之減小，二者之間呈現(xiàn)反比關(guān)系，但是所生產(chǎn)的水泥均能對(duì)我國(guó)32.5級(jí)別水泥的強(qiáng)度性能指標(biāo)進(jìn)行滿足；釩渣作為水泥混合材應(yīng)用于水泥的工業(yè)生產(chǎn)中不僅是對(duì)廢棄資源的綠色利用而且是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)成本有效降低，經(jīng)過(guò)實(shí)踐結(jié)果表明釩渣作為水泥混合材添加可使得水泥生產(chǎn)成本降低，使得水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到一定程度提升。