鋼渣配料對(duì)水泥熟料的物理性能及水化產(chǎn)物的影響

趙 靜

（駐馬店市豫龍同力水泥有限公司， 河南 駐馬店 463200）

1 鋼渣介紹

工業(yè)煉鋼過(guò)程中所排放的廢渣性能會(huì)根據(jù)冶煉工藝的不同而不同，如果依據(jù)工藝不同來(lái)劃分種類，可分為平爐鋼渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣、電爐鋼渣，鋼渣和水泥熟料的化學(xué)組成成分相似，包括氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鐵等，但是二者組成成分所占的比重都各不相同，有的甚至差異很大。由于冶煉工藝不同，所排放的鋼渣酸堿度也各不相同，如果依據(jù)酸堿度劃分種類，也可分為橄欖石渣、薔薇輝石渣、硅酸二鈣渣等等。鋼渣重要組成成分有硅酸二鈣、硅酸三鈣，這兩種化合物能夠決定鋼渣的膠凝行，而且可以發(fā)生水化反應(yīng)。硅酸鹽熟料煅燒溫度僅在一千四百攝氏度左右，而鋼渣需要在一千六百攝氏度以上才可以生成，而且由于溫度過(guò)高，生成的鋼渣中，礦物質(zhì)結(jié)晶密度很大，所結(jié)晶體的晶粒也較大，膠凝性能會(huì)相對(duì)較低，發(fā)生水化反應(yīng)的速度也會(huì)變得緩慢。鋼渣由于組成成分不同也顯示出不同的活性，而這種活性需要特定的物質(zhì)來(lái)激發(fā)才能顯現(xiàn)出來(lái)，激發(fā)方法根據(jù)不同的工藝有物理激發(fā)、化學(xué)激發(fā)和熱力激發(fā)等方法，技術(shù)人員可以根據(jù)不同的具體情況選擇合適的方法。

2 鋼渣在水泥方面的應(yīng)用

鋼渣配料能夠影響水泥熟料的物理性質(zhì)，因而在水泥行業(yè)中，鋼渣的應(yīng)用也比較廣泛，最常見的有三種，作為水泥的生料焙燒，生產(chǎn)熟料鋼渣水泥，作為水泥活性混合材料。

2.1 作水泥生料焙燒

有些鋼渣配料中有接近百分之五十的氧化鈣，所以在水泥生料中加入鋼渣，相當(dāng)于加入了部分石灰石，可以相應(yīng)的提高石灰飽和度，在水泥熟料煅燒過(guò)程中，鋼渣中的硫化三碳可以作為晶種使用，這時(shí)會(huì)促進(jìn)硫化二碳和氧化鈣反應(yīng)生成硫化三碳，這種方法可以極大縮短水泥熟料焙燒時(shí)間，用鋼渣配料焙燒水泥熟料，可以設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)水泥熟料進(jìn)行性能分析，根據(jù)大量的而且種類各不相同的實(shí)驗(yàn)研究，在水泥熟料焙燒過(guò)程中加入鋼渣配料，并不會(huì)對(duì)水泥性能產(chǎn)生負(fù)面的影響，更為重要的是，鋼渣配料還可以加速固相反應(yīng)硫化二碳、硫化三碳，等等一些礦物質(zhì)的形成，在水泥熟料中加入百分之十的鋼渣配料焙燒，再加入石膏粉研磨，用這種方法制作得到的水泥，性能好，質(zhì)量好，物理性質(zhì)良好，可以滿足使用的條件和準(zhǔn)則。同時(shí)我們對(duì)鋼渣配料在水泥中焙燒過(guò)程中的作用和機(jī)理做出了研究和分析:在水泥熟料的焙燒過(guò)程中，鋼渣配料起到了石灰質(zhì)和鐵成分的作用，可以作為石灰質(zhì)或者鐵成分的替代品，據(jù)調(diào)查，將百分之八鋼渣配料加入到水泥生料中，就可以達(dá)到完全替代鐵組成成分的作用，在這同時(shí)，可以相應(yīng)的減少百分之五的石灰成分的加入量，以鋼渣作為水泥焙燒時(shí)的原料，可以很大程度上提高水泥的質(zhì)量和性能，提高石灰飽和度，降低硅氧率，極大程度提高燒結(jié)性能。

2.2 用鋼渣替代部分水泥配料

硫化二碳和硫化三碳多存在于中高堿性的鋼渣中，當(dāng)然還有水硬性礦物質(zhì)，和鋁硅酸鹽的玻璃體等，這種鋼渣進(jìn)行粉碎可以直接生產(chǎn)水泥，建筑行業(yè)中有一種常見的硅酸鹽水泥，由轉(zhuǎn)爐鋼渣，加適量高爐渣、水泥熟料、石膏粉，再加入少量的激發(fā)劑制作而得的。建筑行業(yè)中還有兩種常見的鋼渣水泥，二百和四百號(hào)混凝土，具有高強(qiáng)度耐磨、抗腐蝕性能，抗?jié)B透和抗冷凍能力極強(qiáng)，在民用建筑中多作為樓梯、梁、板等設(shè)置的建設(shè)工作，令國(guó)人驕傲的是，有一種防水混凝土建材，有微膨脹性，還有很好的防滲漏性，也屬于鋼渣水泥的一種。鋼渣配料作水泥熟料生產(chǎn)的另一種重要的性能還有，生產(chǎn)土聚水泥，有一種新研發(fā)的堿激發(fā)膠凝水泥，以天然的鋁硅酸鹽為主要材料，摻有多種非晶體礦物質(zhì)相的鋁硅酸鹽聚合物，主要原料還有工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的固體廢料，在和黏土和硅酸鹽混合反應(yīng)后，能夠在低溫條件下硬化，也可以作為一種化學(xué)陶瓷材料使用，應(yīng)用廣泛，制作工藝較簡(jiǎn)單，根據(jù)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們可以知道，以鋼渣配料生產(chǎn)土聚水泥，有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如凝結(jié)速度很快，養(yǎng)護(hù)溫度不需要很高的條件，實(shí)現(xiàn)常溫固化，并且，用這種工藝制作而得的水泥比普通的硅酸鹽水泥抗壓強(qiáng)度更高，質(zhì)量更好，也因此被建筑行業(yè)中的技術(shù)人員更為廣泛的應(yīng)用。

2.3 用作水泥活性的混合材

將鋼渣應(yīng)用到混合材使用，已被國(guó)家列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，生產(chǎn)鋼渣礦產(chǎn)水泥是其中較有代表性的一項(xiàng)項(xiàng)目，用一定比例的鋼渣、礦渣、水泥熟料混合，再配以適量的其他種類的激發(fā)劑磨成粉末所制作而得鋼渣礦產(chǎn)水泥。鋼材配料有一定的潛在活性，需要通過(guò)不同的技術(shù)方法進(jìn)行激發(fā)才可以顯現(xiàn)出來(lái)，作為水泥混合材配料使用，水泥生產(chǎn)過(guò)程中使用的鋼渣配料其中的組成成分硫化三碳占的比重較大，是主要的組成成分，也因?yàn)榱蚧妓急壤^大，在鋼渣處理時(shí)最好采用急冷技術(shù)。通過(guò)查閱資料表明，硅酸二鈣和硅鈣石不銹鋼鋼渣主要的礦物質(zhì)組成成分，具有很高的耐磨和耐腐蝕性，有很高的膠凝活性，若想制作符合標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合水泥，可以根據(jù)比例摻入一定量的不銹鋼鋼渣，穩(wěn)定態(tài)的重金屬在不銹剛鋼渣中存在，而且這種重金屬的進(jìn)出率遠(yuǎn)在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)出率以下，安全性能極高，也是不銹鋼鋼渣做混合材的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的施工過(guò)程中，由于技術(shù)人員操作水平不一，設(shè)備水平不一，致使各種組成成分在研磨之后的粗細(xì)程度不同有些顆粒較粗的鋼渣，礦渣晶體，不容易發(fā)揮他們的膠凝性能，因此，這種水泥不符合現(xiàn)代建筑行業(yè)對(duì)水泥質(zhì)量的高要求條件。

3 鋼渣配料在混凝土行業(yè)中的應(yīng)用

鋼渣配料表面比較粗糙，棱角較多，外形不夠規(guī)整,但是混凝土與鋼渣為主要組成成分，強(qiáng)度比平均水泥強(qiáng)度要高，結(jié)構(gòu)更加緊密，密度更大，鋼渣中其中一種礦物組分耐磨性較好并且有較強(qiáng)的耐磨性，抗凍性能較高，混凝土的耐久性綜合取決于以上性能，如果想改變混凝土的流動(dòng)性，也可以在其中摻入適量的鋼渣，但是這會(huì)延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間并且隨著摻入的鋼渣量的增大，延長(zhǎng)時(shí)間會(huì)隨之增大。

4 鋼渣配料對(duì)水泥物理性質(zhì)的影響

從圖中進(jìn)行分析，A、B、C、D、等折線依次代表鋼渣的粗細(xì)程度，A為最粗，其余依次遞減，不難看出，隨著干縮應(yīng)變數(shù)據(jù)的增大，細(xì)鋼渣失水率顯著降低，同樣的可以總結(jié)出干縮應(yīng)變的規(guī)律，隨著鋼渣直徑增大，干縮應(yīng)變數(shù)據(jù)隨之增大，失水率為2%時(shí)，干縮應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度最快，達(dá)到最大失水率才增長(zhǎng)速度才接近緩和，由此可得出，鋼渣膨脹率會(huì)隨鋼渣的粒徑大小而改變，細(xì)鋼渣能夠顯著的減小碎石收縮作用，細(xì)鋼渣加入越多，效果越明顯。

5 結(jié)束語(yǔ)

水泥產(chǎn)業(yè)是大規(guī)模的項(xiàng)目，是大規(guī)模的資源依賴型行業(yè)，水泥行業(yè)又吸納工業(yè)固體廢物，規(guī)模之大，可想而知，而現(xiàn)如今我國(guó)國(guó)內(nèi)環(huán)境形式嚴(yán)峻，資源日益緊張，如今國(guó)內(nèi)對(duì)于施工效率的要求也是越來(lái)越嚴(yán)格，從技術(shù)上講，工作人員應(yīng)該對(duì)鋼渣研磨程度等有利于水泥使用方面下大力度研究，我國(guó)各大鋼鐵廠的首要任務(wù)也由需求量轉(zhuǎn)到了節(jié)能減排方面，而中國(guó)對(duì)鋼渣配料和水泥的生產(chǎn)技術(shù)在日益提高，某些技術(shù)已走在國(guó)際前沿，相信通過(guò)各方面技術(shù)人員的共同努力，一定能開辟鋼渣資源利用的新途徑。