用電廠爐渣作水泥混合材的研究

薄根偉

（桐鄉(xiāng)市羔羊水泥有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

0 引言

在水泥生產(chǎn)的過程中，加入一定量的混合材，既可以降低水泥生產(chǎn)時所消耗的成本，也可以減少水泥生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染，并且能夠有效地改善水泥自身的性能。本文的主要目的就是分析電廠渣爐作為水泥的混合材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，既可以提高水泥的穩(wěn)定性，同時也能夠增強(qiáng)水泥后期的使用效果。

1 爐渣的性質(zhì)

在分析的過程中，選擇了用電廠的工業(yè)爐渣作為水泥混合材試驗(yàn)中必然的主要材料。在進(jìn)行分析的過程中，首先要了解爐渣的物理性能，記錄其中含有的化學(xué)成分。爐渣指的是塊煤或者是粒煤燃燒后所呈現(xiàn)的一種松狀或是塊狀的，并沒有經(jīng)過水淬而產(chǎn)生的殘?jiān)?。在分析某電廠的爐渣時，其所呈現(xiàn)的是灰紫色，并且及干渣的比重為1.8~2.3g/cm3之間，而松散干渣的容重則為680~746kg/m3，而其中所含有的化學(xué)成分相對較多。如以下幾類：SiO2含量為62.17%，標(biāo)準(zhǔn)差為1.38，Al2O3含量為19.68%，標(biāo)準(zhǔn)差為1.03，F(xiàn)e2O3含量為2.65%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.15，F(xiàn)eO含量為0.07%，標(biāo)準(zhǔn)差為－，CaO含量為1.83%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.13，MgO含量為2.67%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.26，R2O含量為0.75%，標(biāo)準(zhǔn)差為－，SO3含量為1.12%，標(biāo)準(zhǔn)差為－，其他含量為5.73%，標(biāo)準(zhǔn)差為2.03，

多數(shù)情況下，煤渣是由礦物組成的，經(jīng)過偏光顯微鏡對其對爐渣進(jìn)行觀察分析，能發(fā)現(xiàn)爐渣組主要的組成礦物包括了玻璃相、鈣長石，而其次的組成礦物則包括了赤鐵、礦石英以及少量的鈣鋁黃長石和鈉長石。莫來石多數(shù)情況下展現(xiàn)的形狀為針狀，并且其交織分布于爐渣中的玻璃相和氣孔的周圍。

2 爐渣的活性以及其評定方式

分析爐渣對于水泥混合材制作所帶來的積極影響時，首先要考慮到爐渣自身的活性并且對其進(jìn)行評定。由于爐渣的主要成分為鋁硅質(zhì)材料，并且含有較高的酸性氧化物，其中包括了二氧化硅以及三氧化二鋁，而其中所含有的可溶性二氧化硅的含量相對高在40%以上。二氧化硅能夠與水泥熟料在進(jìn)行水化時生成氫氧化鈣，為了確保整個水泥的化學(xué)穩(wěn)定性得到提升，保證化學(xué)穩(wěn)定性，同時也不會對水泥水化帶來負(fù)面影響。為了更好地探究爐渣在水泥中的使用作用，需要用實(shí)驗(yàn)中的磨研棒對其內(nèi)容進(jìn)行分析，并且在爐渣中加入一定的引發(fā)劑后，可以對爐渣的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出以下數(shù)據(jù)：

其配比為爐渣、消石灰、石膏的含量分別為80%、0、20%。20℃濕空氣養(yǎng)護(hù)7d后，在沒有開始養(yǎng)護(hù)之前，其材料本身的抗折強(qiáng)度為0.5MPa，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時間為第7d時強(qiáng)度為1.2MPa；28℃濕空氣養(yǎng)護(hù)28d后，在沒有開始養(yǎng)護(hù)之前，其材料本身的抗折強(qiáng)度為0.8MPa，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時間為第28d時強(qiáng)度為2.2MPa；配比為爐渣、消石灰、石膏的含量分別為75%、20%、50%、20℃濕空氣養(yǎng)護(hù)7d后，在沒有開始養(yǎng)護(hù)之前，其材料本身的抗折強(qiáng)度為1.1MPa，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時間為第7d時強(qiáng)度為2.7MPa；28℃濕空氣養(yǎng)護(hù)28d后，在沒有開始養(yǎng)護(hù)之前，其材料本身的抗折強(qiáng)度為1.8MPa，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時間為第28d時強(qiáng)度為2.9MPa。

通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，爐渣在消石灰和石膏的激發(fā)劑的作用下，會產(chǎn)生相對較為明顯的強(qiáng)度，并且隨著時間的不斷發(fā)展，其強(qiáng)度增長的速度越來越快[1]。由此可見，如果在爐渣中加入以定量的激發(fā)劑，例如消石灰和石膏，則會對爐渣的強(qiáng)度帶來相對較為明顯的改變，爐渣中含有的酸性氧化劑以及氫氧化鈣。如果在條件環(huán)境下為常溫常壓的狀態(tài)中，會生成穩(wěn)定性相對較強(qiáng)并且不溶于水的含水硅酸鈣以及鋁酸鈣。為此，要求爐渣在使用的過程中，其能夠符合水泥活性混合材的實(shí)際要求，確?；钚曰鹕交屹|(zhì)的綜合混合材料質(zhì)量能夠得到有效地提升，從爐渣活性上對其進(jìn)行評定，需要考慮到其強(qiáng)度比以及化學(xué)分析法，其目的是控制好爐渣的整體使用質(zhì)量，并且利用強(qiáng)度評價(jià)爐渣的實(shí)際活性，才能夠更好地明確電廠爐渣本身所具有的活性。要求所有爐渣能夠應(yīng)用在水泥混合材中，爐渣的活性系數(shù)應(yīng)該不小于0.25。

3 爐渣對水泥性能的影響

在分析爐渣對水泥性能所帶來的不同影響時，為了提高研究的整體效益，應(yīng)考慮到在制作水泥中需要加入多少量的爐渣，明確爐渣的比重以及容重等，根據(jù)水泥的配比以及熟料的標(biāo)準(zhǔn)。隨著水泥比重會隨著爐渣參量的不斷增加進(jìn)而不斷減少，并且進(jìn)行延長。其中出現(xiàn)了以下數(shù)據(jù)能夠?qū)t渣對水泥性能的影響進(jìn)行深入分析：

爐渣摻量10%時，其細(xì)度為0.2%，標(biāo)準(zhǔn)稠度為25.54%，比重為3.12g/cm3凝結(jié)時間分為初凝和終凝，其中初凝為1:0.5（h:min），終凝為2:19（h:min）；爐渣摻量20%時，其細(xì)度為5.0%，標(biāo)準(zhǔn)稠度為26.67%，比重為2.87g/cm3凝結(jié)時間分為初凝和終凝，其中初凝為2:18（h:min），終凝為3:39（h:min）；爐渣摻量30%時，其細(xì)度為5.0%，標(biāo)準(zhǔn)稠度為27.82%，比重為2.79g/cm3凝結(jié)時間分為初凝和終凝，其中初凝為2:56（h:min），終凝為4:59（h:min）；在水泥中摻入一定爐渣，可以發(fā)現(xiàn)水泥硬化的過程中，其熟料的水化以及爐渣活性組分氫氧化鈣的反應(yīng)存在著非常密切的關(guān)系。在進(jìn)行混合后，首先應(yīng)考慮到的就是熟料中的水礦物水化，爐渣中有一些含有活性的二氧化硅以及三氧化二鋁。由此可見，爐渣應(yīng)用在水泥中，作為混合材進(jìn)行整體研究時，其后期的增長率相對大。

爐渣摻量為15%時，抗壓強(qiáng)度/相對強(qiáng)度增長率在3d時其為22.1MPa/41.00%，7d為34.3MPa/63.76%，28d為53.8MPa/100%，90d為58.2MPa/108.16%，180d為62.34MPa/115.4%；爐渣摻量為20%時，抗壓強(qiáng)度/相對強(qiáng)度增長率在3d時其為20.1MPa/40.60%，7d為30.3MPa/62.56%，28d為52.7MPa/100%，90d為56.1MPa/102.17%，180d為61.24MPa/111.4%；爐渣摻量為30%時，抗壓強(qiáng)度/相對強(qiáng)度增長率在3d時其為15.7MPa/30.23%，7d為26.8MPa/57.98%，28d為45.32MPa/100%，90d為48.2MPa/102.16%，180d為51.23MPa/110.4%。

而通過上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，以28dISO測法能夠得出得抗壓強(qiáng)度，其增長率約為100%，而如果摻入地爐渣含量在15%~30%期間，那么水泥三天內(nèi)的強(qiáng)度增長率則可以達(dá)到33%~41%之間，而后半年的增長強(qiáng)度則可以達(dá)到111.6%~115.4%之間，由此可見，其整體的使用效果相對好[2]。

4 用電廠爐渣作水泥混合材的應(yīng)用價(jià)值

4.1 增強(qiáng)穩(wěn)定性

分析爐渣對水泥性能所帶來的不同影響。在水泥制作中，將爐渣作為水泥材料中的一部分，適當(dāng)?shù)丶尤氲狡渲校軌蛱岣咚嗟姆€(wěn)定性。通過本文的上述例子進(jìn)行分析，爐渣本身屬于人工制作的火山灰質(zhì)混合料，這一材料的使用與我國國家對于水泥制作中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求相吻合。不僅如此，爐渣的整體物理構(gòu)造處在一種相對空疏的狀態(tài)，也就是說爐渣中有很多不同的孔隙，這些孔隙能夠讓熟料中的氧化鈣在最短時間內(nèi)水化，并且氧化鈣會直接生成氫氧化鈣，由于爐渣中的孔隙具有非常大的膨脹空間，為此能夠直接消除由于氧化鈣所帶來的破壞作用進(jìn)而，直接增強(qiáng)水泥在使用時的穩(wěn)定性。

4.2 降低生產(chǎn)所消耗的成本

當(dāng)爐渣摻入后水泥自身的標(biāo)準(zhǔn)稠度有了非常明顯提升。水泥在進(jìn)行水化時，有一部分水其所呈現(xiàn)的狀態(tài)是一種游離的狀態(tài)，使得水泥石結(jié)構(gòu)本身存在著相對不致密的現(xiàn)象，其孔隙率在不斷地增加，直接影響到了水泥早期的強(qiáng)度，而是隨著熟化水熟料水化的過程中機(jī)會生成氫氧化鈣，這是一種堿性的介質(zhì)，會在爐渣的使用過程中與空氣、水相融合，進(jìn)而生成水化物，不斷的降低水泥本身所含有的堿度。其進(jìn)一步地促進(jìn)了熟料的整體水化效果，也使得水泥石的孔隙被逐步填滿，能夠直接增加水泥石本身的致密性，使水泥的后期自身的增長率、增長幅度斷地提升[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，爐渣作為水泥的混合材料，其在使用時不僅僅直接擴(kuò)大了水泥混合材的來源，也能夠?qū)t渣這一個原本相對于有害的材料變廢為寶，降低水泥在生產(chǎn)時所需要消耗的生產(chǎn)成本，提高水泥材料的使用效果，滿足目前社會發(fā)展的需求。