鋼渣和燃煤爐渣制備不同細(xì)度水泥的性能研究

黃 凱，向叢陽，張玉清，彭 輝，鄭志龍，汪吉虎

（1.中國葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司，湖北 武漢 430070；2.葛洲壩漢川漢電水泥有限公司，湖北 漢川 431600）

0 引言

鋼渣是鋼鐵廠煉鋼采用轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣，其主要礦物組成為硅酸二鈣、硅酸三鈣、RO相、鐵酸二鈣和游離氧化鈣等，易磨性較差[1]。燃煤爐渣是火力發(fā)電廠爐內(nèi)煤燃料燃燒后產(chǎn)生的底渣，疏松質(zhì)輕，具有一定火山灰活性。本文主要研究利用不同摻量的鋼渣和燃煤爐渣制備不同細(xì)度的32.5級水泥時(shí)的性能，得出適宜的配比及其細(xì)度控制指標(biāo)。

1 試驗(yàn)方案

水泥配比方案及其小磨粉磨時(shí)間見表1，其中熟料、脫硫石膏和石灰石粉摻量固定為60%、6%和18%，鋼渣和燃煤爐渣摻量范圍分別為：3%～12%和13%～4%，粉磨時(shí)間分別為30，34和38 min。

表1 試驗(yàn)配比方案

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 細(xì)度與顆粒級配

不同樣品的45 μm篩余、比表面積以及采用RRSB方程[2]計(jì)算顆粒級配的特征粒徑與均勻系數(shù)值見表2，相應(yīng)的顆粒尺寸分布見圖1，可知：

表2 均勻系數(shù)n及特征粒徑

圖1 樣品顆粒分布圖

（1）同一配比樣品隨著粉磨時(shí)間增加，45 μm篩余和特征粒徑呈下降、比表面積呈上升趨勢，且比表面積相比45 μm篩余變化更加明顯，尤其是高摻量鋼渣樣品45 μm篩余幾乎看不出變化，從顆粒級配中可看出其主要原因是45 μm以下顆粒比例的變化導(dǎo)致比表面積的變化。但粉磨時(shí)間增至38 min時(shí)，所有樣品45 μm下降并不明顯，且高摻量燃煤渣爐渣（13%）和高摻量鋼渣（12%）樣品的比表面積也未明顯增加，表明粉磨時(shí)間增至一定程度，樣品的細(xì)度和比表面積進(jìn)一步提高較為困難。

（2）同一粉磨時(shí)間下，不同配比的樣品對比可發(fā)現(xiàn)高摻量燃煤爐渣或高摻量鋼渣樣品的初始粉磨效果較好，能在較少粉磨時(shí)間下達(dá)到較高比表面積。當(dāng)粉磨時(shí)間增至38 min，高摻量燃煤爐渣樣品相比高摻量鋼渣樣品，其比表面積和整體細(xì)度增加不明顯，表明其進(jìn)一步磨細(xì)更困難。如3-X3、2-X3和1-X3，隨著燃煤爐渣摻量增加（鋼渣摻量下降），盡管樣品45μm篩余下降，但比表面積反而下降，其主要原因是燃煤爐渣摻量高的樣品10μm以下顆粒比例更少。從粉磨的比表面積極限看，高摻量燃煤爐渣和高摻量鋼渣樣品分別在450m2/kg和470 m2/kg左右。

2.2 物檢性能

不同樣品的物檢性能結(jié)果見表3，可知：

表3 物檢結(jié)果

（1）稠度方面，同配比樣品隨著粉磨時(shí)間和整體細(xì)度提升，稠度變化不明顯，但不同配比樣品稠度存在差異，其中鋼渣摻量較低（燃煤爐渣摻量較高）1號樣品稠度相對更大。

（2）凈漿流動(dòng)度與稠度的變化規(guī)律相差較大，同一配比樣品隨著粉磨時(shí)間和整體細(xì)度（比表面積）增加，凈漿流動(dòng)度下降非常明顯，分析隨著水泥細(xì)顆粒比例增加，其對減水劑的吸附作用增強(qiáng)，相應(yīng)的流動(dòng)度下降。而不同配比樣品同一粉磨時(shí)間下，凈漿流動(dòng)度變化相對較小，其中2號樣品（鋼渣摻量7%）的流動(dòng)度相對更好。

（3）強(qiáng)度方面，隨著粉磨時(shí)間的增加，比表面積在達(dá)到440m2/kg左右時(shí)，樣品的3d和28d強(qiáng)度不再繼續(xù)提高。1和2號樣品粉磨34min、3號樣品粉磨30min時(shí)，比表面積分別達(dá)到449m2/kg、435m2/kg和427m2/kg，水泥的強(qiáng)度較高，繼續(xù)粉磨強(qiáng)度無明顯的提升。

3 小結(jié)

（1）水泥粉磨達(dá)到一定程度，樣品的細(xì)度和比表面積進(jìn)一步提高較為困難，且相比鋼渣，燃煤爐渣初始粉磨效果更好，但進(jìn)一步磨細(xì)更困難，即高摻量燃煤爐渣水泥樣品粉磨達(dá)到的極限比表面積低于高摻量鋼渣的，但兩者的初始粉磨效果均優(yōu)于燃煤爐渣和鋼渣折中摻量的水泥樣品。

（2）隨著粉磨時(shí)間的增加，比表面積相比45 μm篩余變化更加明顯。因此，采用比表面積結(jié)合45μm篩余監(jiān)控水泥整體細(xì)度和分析水泥性能變化規(guī)律更為合適，尤其是對高摻量鋼渣水泥。

（3）綜合考慮水泥流動(dòng)度和強(qiáng)度，水泥小磨樣品的比表面積在440m2/kg左右時(shí)最優(yōu)，且高摻量鋼渣水泥樣品達(dá)到最優(yōu)性能的粉磨時(shí)間最短。