鋼渣對(duì)硅酸鹽水泥熟料形成的影響

馬麗霞

摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)各行各業(yè)快速發(fā)展。而在我國(guó)全面推動(dòng)城市化發(fā)展的當(dāng)下，水泥生產(chǎn)就成為建筑行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容?？墒?，作為資源匱乏大國(guó)，如果使用優(yōu)質(zhì)材料生產(chǎn)水泥，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久發(fā)展。本文將鋼渣作為鐵質(zhì)原料代替品，針對(duì)硅酸鹽水泥熟料形成展開研究。而研究結(jié)果，當(dāng)鋼渣處于1300攝氏度煅燒溫度下，對(duì)于生料易燒性并沒(méi)有促進(jìn)影響，而超過(guò)1350攝氏度后，則產(chǎn)生促進(jìn)效果。

關(guān)鍵詞：鋼渣;硅酸鹽;水泥熟料

前言：

由氧化鐵、氧化亞鐵，以及氧化鈣、氧化硅等物質(zhì)組成的鋼渣，礦物組成多為硅酸鹽礦物、鎂薔薇輝石等。由于鋼渣氧化鐵含量最高可達(dá)40%，這和水泥熟料十分接近，可以作為對(duì)部分原料的替代品，負(fù)責(zé)對(duì)水泥熟料燒制。而且鋼渣替代完成水泥熟料生產(chǎn)已經(jīng)從理論研究走入實(shí)踐應(yīng)用，目前建筑企業(yè)也逐漸提升該方法使用規(guī)模，未來(lái)將會(huì)是建筑企業(yè)發(fā)展重點(diǎn)內(nèi)容。

1原材料

本文涉及到石灰石、鐵粉以及黏土均從市場(chǎng)隨機(jī)采購(gòu)，鋼渣是唐轉(zhuǎn)爐鋼渣。鋼渣化學(xué)成分為41.80%氧化鈣，19.72%氧化硅，17.62%氧化鐵等。而其擁有2.05堿度系數(shù)，是作為低堿度鋼渣使用[1]。同時(shí)，因?yàn)殇撛哂谐^(guò)40%氧化鈣，所以對(duì)鐵質(zhì)原料進(jìn)行替代，也可以有效減少作業(yè)所需石灰石。在詳細(xì)分析XRD衍射圖譜后，可以發(fā)現(xiàn)阿利特為其主要晶態(tài)礦物，其余有氟鋁酸鈣、鈣鎂橄欖石等。為保持擁有一致性率值，在配料環(huán)節(jié)加入少量AR級(jí)別的氧化鋁試劑。

2試驗(yàn)

2.1配料

在本次試驗(yàn)中，控制KH、SM、IM值變化幅度在0.88至0.96、2.51至2.72、1.32至1.53，并對(duì)生料中礦物組成科學(xué)控制。

2.2熟料制備

制備作業(yè)嚴(yán)格參照GB/T 26566-2011《水泥生料易燒性試驗(yàn)方法》。根據(jù)2.1的生料配比，對(duì)原材料準(zhǔn)確稱量，經(jīng)過(guò)充分混合后，將其粉磨到80微米，并保持篩余控制在9%到11%范圍內(nèi)[2]。將8%～10%純凈水放入生料中，充分?jǐn)嚢韬螅褂?0兆帕壓力將生料壓制成片，在105高溫條件下迅速烘干。將已去除水分的干燥生料片放置在溫度950攝氏度馬弗爐，采用恒定溫度燒制30分鐘，結(jié)束后立刻送進(jìn)已經(jīng)準(zhǔn)備好高溫爐內(nèi)，采用1250、1300、1350、1400、1450攝氏度條件下恒定溫度燒制30分鐘。煅燒結(jié)束后，立即將其從爐內(nèi)取出，放置在空氣環(huán)境中，并使用電風(fēng)扇吹其表面，知道其表面溫度恢復(fù)正常室溫，獲得熟料樣品。

2.3 試驗(yàn)方法

借助研磨機(jī)對(duì)熟料片充分磨至，直到其大小可以穿過(guò)80微米通過(guò)篩網(wǎng)，在借助乙二醇-酒精方法對(duì)熟料片內(nèi)測(cè)定活性石灰質(zhì)含量。使用Rigaku Dmax 2500X射線衍射儀對(duì)熟料粉末XRD圖測(cè)定，保持管壓、管流分別在40千伏與40毫安，保證步長(zhǎng)0.01度，控制掃描速度為每分鐘8度。在制成熟料光片后，將其放置于1%硝酸酒精內(nèi)，保持其處于侵蝕狀態(tài)的3秒至5秒，借助光學(xué)顯微鏡對(duì)其巖相結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)[3]。

3試驗(yàn)結(jié)果

3.1溫度影響

常規(guī)鐵質(zhì)原料配料（簡(jiǎn)稱“常規(guī)配料”）以及作為鐵質(zhì)原料配料代替品的鋼渣（以下“鋼渣配料”），經(jīng)過(guò)充分燒制后獲得熟料樣品活性石灰質(zhì)含量科學(xué)測(cè)定。在保持相同率值條件下，在煅燒溫度低于1250攝氏度，鋼渣燒制熟料活性石灰質(zhì)，相較于常規(guī)配料在熟料活性石灰質(zhì)要低，其原因是石灰石用量減少，降低活性石灰質(zhì)含量[4]。而在溫度條件下，活性石灰質(zhì)并未與硅酸二鈣形成與硅酸三鈣C3S。而在1300攝氏度影響下，熟料樣品出現(xiàn)鋼渣氧化鈣要遠(yuǎn)超出同等條件下的鐵粉配料制成樣品。所以，在煅燒溫度低于1300攝氏度時(shí)，不僅無(wú)法做到促進(jìn)鋼渣以及熟料燒制結(jié)果，嚴(yán)重情況還會(huì)對(duì)燒成反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)面影響。而在溫度提升至1350攝氏度至1450攝氏度，這是因?yàn)殇撛鼧悠吩诨钚允屹|(zhì)方面，會(huì)在1350攝氏度至1450攝氏度，產(chǎn)生熟料燒成具有明顯意義促進(jìn)效果。但是在煅燒溫度逐漸提升，這種積極促進(jìn)反而會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。選擇不同生料配比，針對(duì)不同溫度條件下，進(jìn)行煅燒熟料樣品使用XRD測(cè)試。從測(cè)試數(shù)據(jù)中，可以發(fā)現(xiàn)雖然幾組在樣品中都可以表現(xiàn)為均勻晶型，多是水泥礦物以及活性石灰質(zhì)。而在不同溫度條件下，雖然下煅燒樣會(huì)呈現(xiàn)衍射圖譜并檢查，但是在1250攝氏度下，阿利特并沒(méi)有較高衍射峰，但是活性石灰質(zhì)卻與貝利特產(chǎn)生強(qiáng)烈衍射峰。當(dāng)煅燒溫度不斷升高的同時(shí)，阿利特衍射峰逐漸上升，但是活性石灰質(zhì)以及貝利特存在衍射峰減弱問(wèn)題。在1450攝氏度煅燒產(chǎn)品中，并不能準(zhǔn)確把握活性石灰質(zhì)衍射峰。但在相同率值下科學(xué)配料，保持相同煅燒溫度1450攝氏度條件下，摻雜鋼渣的樣品要在阿利特衍射峰方面比不摻雜鋼渣樣品現(xiàn)象更為明顯，尤其是1250攝氏度1300攝氏度沖擊下，衍射峰效果更為敏感，可以理解為鋼渣推動(dòng)阿利特低溫運(yùn)行形成，在這方面要強(qiáng)于鐵粉。

3.2熟料晶體

當(dāng)常規(guī)配料選擇進(jìn)行燒制熟料。如果礦形狀不規(guī)范較，多會(huì)產(chǎn)生晶體連生，造成部分晶體過(guò)分生長(zhǎng)，同時(shí)，礦晶體多為硅酸二鈣包括至其中[5]。鋼渣配料選擇進(jìn)行燒制熟料時(shí)，其晶體無(wú)論是尺寸還是分布相對(duì)均勻，晶體具有例如五邊或六邊生長(zhǎng)情況，粒徑會(huì)保持在15微米至30微米。在實(shí)際經(jīng)營(yíng)中，連生晶體并不常見。這些問(wèn)題是因?yàn)殇撛鳂I(yè)實(shí)際就存在硅酸三鈣諸多礦物，保障可以在熟料燒制時(shí)，將其成為晶核使用，避免因晶體成核產(chǎn)生強(qiáng)烈勢(shì)能壁壘，保障晶體擁有良好發(fā)育情況。鋼渣擁有氟化鈣、氧化鎂等多種礦物，讓熟料液相形成有效促進(jìn)效果。但當(dāng)KH值較低熟料樣品，難以發(fā)現(xiàn)活性石灰質(zhì);但在KH值較高時(shí)，活性石灰質(zhì)可以較為容易從熟料樣品中找到。不同熟料的活性石灰質(zhì)會(huì)存在以顆粒狀為主的成堆分布，或者零星分布的活性石灰質(zhì)。

4試驗(yàn)總結(jié)

當(dāng)煅燒時(shí)間在1300攝氏度下，鋼渣配料并不會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)生料易燒性提升。但在1350攝氏度條件下，則會(huì)呈現(xiàn)較為強(qiáng)烈促進(jìn)效果。當(dāng)鋼渣應(yīng)用于生料配料中，對(duì)于熟料燒成中物相產(chǎn)生消失并無(wú)直接影響，對(duì)于阿利特產(chǎn)生具有較強(qiáng)促進(jìn)效果。而且鋼渣配料燒制而成的熟料相較于鐵粉制成熟料，其阿利特結(jié)晶更加完整，分布不分散、均勻，有效降低包裹物數(shù)量。應(yīng)用鋼渣不僅不會(huì)影響硅酸鹽水泥熟料質(zhì)量，在一定程度上也可以起到提升熟料應(yīng)用質(zhì)量效果，對(duì)于建筑行業(yè)混凝土生產(chǎn)具有較強(qiáng)指導(dǎo)價(jià)值。

結(jié)論：

本文因篇幅有限，針對(duì)內(nèi)容僅涉及到生料易燒性能以及阿利特來(lái)兩方面內(nèi)容，作為參考內(nèi)容略顯不足。企業(yè)在利用鋼渣進(jìn)行水泥熟料生產(chǎn)時(shí)，一定要嚴(yán)格控制各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以科學(xué)手段合理調(diào)整試驗(yàn)步驟。同時(shí)，也要做好與技術(shù)人員溝通工作，針對(duì)問(wèn)題技術(shù)處理、解決，從而保證實(shí)驗(yàn)具有實(shí)際意義。希望本文可以作為相關(guān)企業(yè)施工作業(yè)參考內(nèi)容使用，為我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王景然，柯昌明，張錦化.提鈦尾渣對(duì)硅酸鹽水泥水化性能的影響[J].硅酸鹽通報(bào)，2020，39;284（05）：164-169.

[3]廖成皓，陳穎，周端勝，等.石粉-鋼渣混凝土力學(xué)及收縮性能研究[J].公路，2020，65（01）：226-230.

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[5]傅博、馬夢(mèng)凡、申旺、程臻赟、江堯.氣化渣對(duì)硅酸鹽水泥強(qiáng)度和微觀結(jié)構(gòu)的影響研究[J].硅酸鹽通報(bào)，2020，39;287（08）：168-172.