钢渣中MgO的水化性能及热焖工艺对钢渣水化特性的影响

发布时间：2020-04-19 23:06

【摘要】：本文首先通过模拟煅烧实验制备了 f-MgO,研究了细度对模拟煅烧制备的f-MgO水化膨胀性能的影响;而后对钢渣进行了压蒸改性实验,并对改性钢渣的膨胀及水化性能进行了探究,对掺硅质材料钢渣进行了压蒸改性实验,研究了硅质材料对改性钢渣膨胀及水化性能的影响,明确了钢渣最佳改性工艺,为钢渣的资源化应用进行理论铺垫。高温煅烧抑制了 f-MgO的水化、体积膨胀性能,增大f-MgO的细度,可明显改善其水化、体积膨胀性能。于20 ℃养护制度下,f-MgO的水化反应能力较弱,体积膨胀性能弱,掺MgO试样在养护360 d后依然有膨胀趋势;于60 ℃养护条件下,当掺入MgO粒度较小(中位经D50=9 nm)时,掺MgO试样在养护28 d后其体积膨胀率便逐渐平稳,但当掺入MgO粒度较大(D50=120nm)时,掺MgO试样的膨胀率快速发展,最终断裂;增大f-MgO的细度可提高其水化放热速率,其总放热量也会随之增加,在将MgO掺入水泥中后,MgO降低了水泥的水化放热速率及总放热量,且掺入MgO的细化程度越小,降低幅度越大;MgO于水泥浆体中的水化产物形貌呈不规则块状,多填充于孔洞中。钢渣经压蒸改性后,其膨胀性能得到有效控制;钢渣中的f-CaO对高温高压环境较为敏感,于0.2 MPa下压蒸30 min即可快速水化,而f-MgO则较为稳定;在钢渣替代30%的水泥的条件下,改性钢渣会降低掺钢渣试样的水化热,并且随着改性压力和温度的增大,试样的水化热量逐步降低;压蒸改性处理对钢渣的胶凝活性有一定负面影响,较掺未改性钢渣试样,掺改性钢渣试样的力学性能有不同程度的降低;电镜数据显示,掺改性钢渣试样的结构较为松散,含有较多的孔洞和微裂纹,不利于强度发展。钢渣在掺硅质材料并经压蒸改性后,其水化膨胀相的含量有明显降低,压蒸安定性合格;掺硅质材料钢渣经压蒸改性后,改性钢渣中Ca(OH)2与硅质材料发生反应,并生成CSH凝胶;CSH凝胶可对掺改性钢渣试样的水化起到激发作用,提高了试样的力学性能;此外,掺改性钢渣试样的水化诱导期较短,第二放热峰出现提前,试样的水化放热量较低;当硅质材料的掺量超过5%后,改性钢渣中的硅质材料以“过剩”状态存在,此部分“过剩”硅质材料会与掺钢渣试样水化形成的Ca(OH)2进行“二次火山灰”反应,亦可提高试样力学性能,但限于硅质材料的化学反应能力较低,使得在其掺量超过20%后,于短时间内“二次火山灰”反应对试样的力学性能的提升作用较小;电镜数据显示,掺改性钢渣试样的结构致密,各类水化产物无序生长,相互堆叠,孔洞较少,孔隙率较低;综合成本等外在条件,明确选取改性条件为0.2 MPa-30 min,硅质材料掺量为20%的改性工艺。
【图文】：

粗钢产量,份额,世界,钢渣

全球每年的钢渣排放量超过２亿吨，而中国的钢渣排放量约占这一数额的一半［３，４］。逡逑与钢渣巨大的排放量相比，其资源化利用率却很低，据统计，２０１７年我国的钢逡逑产量约为８．３１７亿吨，相比２０１６年同比增长５．７％，图１－１为各国粗钢产量于占逡逑全世界粗钢产量的份额，表１－１为各国粗钢产量增长率｜４］。较大的排放量与较小逡逑的利用率，这一矛盾使钢渣陷入一种产出、堆积，再产出、再堆积的恶性循环，逡逑在威胁人类生存环境的同时，也是对该种错置的资源极大浪费。因此，在我国可逡逑持续发展战略这一客观背景下，钢渣能否得到高效且绿色循环资源化利用，是对逡逑我国可持续发展这一战略的巨大考验。逡逑Ｓ0Ｕｔｈ逦ｅ逦ＳＯＵｔｔｌ逦ＯｆｉＡ邋７逡逑Ｋｏｒｅａ逦２０１６逦Ｉｎｄｉａ邋Ｋｏｒｅａ逦２０１７逡逑Ｊａｐａｎ邋：邋９．士邋ｉ邋（３％逦Ｊａｐａｎ邋６邋０°0逦４邋２％逡逑６．５％＿邋ｌ邋Ｉ逦６邋２％＾逦｜逡逑ｉｆ邋Ｉ逦３逡逑Ｒｕｓｓｔａｊ邋Ｒ0＾逦Ｒ．ｕ！ｆ＾邋Ｒ0Ｗ逡逑４４，，０邋１０邋９％逦勿邋１１．２％逡逑图１－１邋２０１６年和２０１７年世界粗钢产量份额逡

钢渣,图谱,标准砂,化学成分

０３）４．Ｍｇ（０Ｈ）２．５Ｈ２０逡逑纯，购自上海润捷化学试剂有限公司，化学成分见表２－１。逡逑及标准砂逡逑为Ｐ．Ｉ丨４２．５级普通硅酸盐水泥，安徽海螺水泥股份有限公司，－１；标准砂，厦门艾思欧标准砂有限公司。逡逑为风冷转炉钢渣，淮安钢铁厂，化学成分见表２－１，图２－丨为－２为其ＳＥＭ图，图２－３为其ＴＧ－ＤＳＣ图。逡逑－
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ172.44;X757

【参考文献】