钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态EPMA分析
发布时间：2019-10-03 01:15
【摘要】：高磷钢渣中磷的存在状态非常复杂,导致其作为混凝土掺合料时对水泥的水化过程和水化产物的影响都较为复杂。主要利用电子探针X射线显微分析仪(EPMA)对钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态进行了深入研究,为钢渣尾泥和电炉渣在建筑胶凝材料中的大掺量利用及其中磷元素的有效控制提供理论指导。研究表明:钢渣尾泥和电炉渣的主要矿物组成为硅酸二钙(Ca_2SiO_4)、硅酸三钙(Ca_3SiO_5)、氢氧化钙(Ca(OH)_2)、方解石(CaCO_3)、氧化亚铁(FeO)和RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体),钢渣尾泥中还含有水化硅酸钙(C-S-H凝胶);钢渣尾泥和电炉渣中P_2O_5的含量分别为1.741%和1.834%;钢渣尾泥和电炉渣中磷主要以固溶体的形式富集于硅酸二钙(Ca_2SiO_4)和硅酸三钙(Ca_3SiO_5)等硅酸盐物相中,P_2O_5的含量为3.195%~7.513%。
【图文】：
水泥熟料矿物的早期水化进程。由此可见，要实现钢渣在水泥混凝土中的大掺量利用，避免其中的可溶性磷元素对水泥性能和水化过程产生不利影响，首先必须明晰钢渣中磷的赋存状态。本研究将主要利用电子探针X射线显微分析(EPMA)技术分析山东莱芜钢铁厂的钢渣尾泥(为经过湿磨选铁后的转炉钢渣)和电炉渣中磷的赋存状态，探讨其赋存机理，以期为钢渣尾泥和电炉渣在水泥混凝土中的大掺量利用提供理论指导。1试验原料1.1分析样的粒度分布经行星球磨机研磨并在105℃干燥箱中充分干燥的钢渣尾泥和电炉渣的激光粒度分布结果见图1。图1钢渣尾泥和电炉渣的激光粒度分布Fig．1Particlesizedistributionofsteelslagmudandelectricfurnaceslag1.2钢渣尾泥和电炉渣的化学成分采用荷兰帕纳科公司生产的X射线荧光光谱分析仪(XＲF)对钢渣尾泥和电炉渣进行化学成分分析，结果见表1。表1钢渣尾泥和电炉渣的化学成分Table1Chemicalcompositionofsteelslagmudandelectricfurnaceslag%原料主要化学成分的含量Al2O3CaOFe2O3MgOMnOP2O5SiO2TiO2V2O5烧失钢渣尾泥电炉渣3.034.2543.9937.9619.3028.214.123.492.243.591.741.8312.8615.501.230.810.340.379.702.20由表1可知，钢渣尾泥和电炉渣的主要化学成分为CaO、Fe2O3、SiO2，其次为MgO、Al2O3、MnO、P2O5、TiO2和V2O5。其中，CaO、SiO2和MgO主要来自造渣剂的加入和炉衬的侵蚀，，Fe2O3、Al2O3和MnO主要来源于铁水中相关元素的氧化。钢渣尾泥和电炉渣分别含有的1.74%和1.83%的P2O5，含量较高。根据Mason［6］对钢渣碱度M(CaO与SiO2+P2
M=0.9～1.4)、钙镁蔷薇辉石渣(3CaO·MgO·2SiO2)(M=1.4～1.6)、硅酸二钙渣(2CaO·SiO2)(M=1.6～2.4)和硅酸三钙渣(3CaO·SiO2)(M＞2.4)。由表1计算可知，钢渣尾泥和电炉渣的碱度值分别为3.0和2.2，属于中高碱度渣，理论上推测钢渣尾泥和电炉渣中硅酸二钙(Ca2SiO4)和硅酸三钙(Ca3SiO5)含量较高。1.3钢渣尾泥和电炉渣的矿物组成采用X射线衍射仪(XＲD)(UltimaIV，日本理学)分析钢渣尾泥和电炉渣的矿物组成(检测条件为40kV，40mA，Cu靶，扫描速度为20°/min，扫描范围为10°～80°)，结果见图2、图3。图2钢渣尾泥的XＲD图谱Fig．2XＲDpatternofsteelslagmud1—硅酸二钙(Ca2SiO4);2—硅酸三钙(Ca3SiO5);3—方解石(CaCO3);4—氢氧化钙(Ca(OH)2);5—镁铁矿(MgFe2O4);6—氧化亚铁(FeO);7—石英(SiO2);8—ＲO相(MgO、FeO和MnO的固溶体);9—水化硅酸钙(C－S－H凝胶);10—铝酸三钙(Ca3Al2O6)由图2和图3可以看出:钢渣尾泥和电炉渣的物相包括氢氧化钙(Ca(OH)2)、水化硅酸钙(C－S－H凝胶)、方解石(CaCO3)、镁铁矿(MgFe2O4)、硅酸二钙(Ca2SiO4)、硅酸三钙(Ca3SiO5)、铝酸三钙(Ca3Al2O6)、石英(SiO2)、氧化亚铁(FeO)以及ＲO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)，其中硅酸二钙(Ca2SiO4)、硅酸三钙(Ca3SiO5)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、方解石(CaCO3)、氧化亚铁(FeO)和ＲO·195·吴乐等:钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态EPMA分析2017年第11期
【作者单位】： 北京科技大学冶金与生态工程学院;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金项目(编号:51604026);国家自然科学基金面上项目(编号:51574024) 中央高校基本科研业务费“优秀教师基金项目”(编号:2652017339)
【分类号】：X757
本文编号：2545198
【图文】：
水泥熟料矿物的早期水化进程。由此可见，要实现钢渣在水泥混凝土中的大掺量利用，避免其中的可溶性磷元素对水泥性能和水化过程产生不利影响，首先必须明晰钢渣中磷的赋存状态。本研究将主要利用电子探针X射线显微分析(EPMA)技术分析山东莱芜钢铁厂的钢渣尾泥(为经过湿磨选铁后的转炉钢渣)和电炉渣中磷的赋存状态，探讨其赋存机理，以期为钢渣尾泥和电炉渣在水泥混凝土中的大掺量利用提供理论指导。1试验原料1.1分析样的粒度分布经行星球磨机研磨并在105℃干燥箱中充分干燥的钢渣尾泥和电炉渣的激光粒度分布结果见图1。图1钢渣尾泥和电炉渣的激光粒度分布Fig．1Particlesizedistributionofsteelslagmudandelectricfurnaceslag1.2钢渣尾泥和电炉渣的化学成分采用荷兰帕纳科公司生产的X射线荧光光谱分析仪(XＲF)对钢渣尾泥和电炉渣进行化学成分分析，结果见表1。表1钢渣尾泥和电炉渣的化学成分Table1Chemicalcompositionofsteelslagmudandelectricfurnaceslag%原料主要化学成分的含量Al2O3CaOFe2O3MgOMnOP2O5SiO2TiO2V2O5烧失钢渣尾泥电炉渣3.034.2543.9937.9619.3028.214.123.492.243.591.741.8312.8615.501.230.810.340.379.702.20由表1可知，钢渣尾泥和电炉渣的主要化学成分为CaO、Fe2O3、SiO2，其次为MgO、Al2O3、MnO、P2O5、TiO2和V2O5。其中，CaO、SiO2和MgO主要来自造渣剂的加入和炉衬的侵蚀，，Fe2O3、Al2O3和MnO主要来源于铁水中相关元素的氧化。钢渣尾泥和电炉渣分别含有的1.74%和1.83%的P2O5，含量较高。根据Mason［6］对钢渣碱度M(CaO与SiO2+P2
M=0.9～1.4)、钙镁蔷薇辉石渣(3CaO·MgO·2SiO2)(M=1.4～1.6)、硅酸二钙渣(2CaO·SiO2)(M=1.6～2.4)和硅酸三钙渣(3CaO·SiO2)(M＞2.4)。由表1计算可知，钢渣尾泥和电炉渣的碱度值分别为3.0和2.2，属于中高碱度渣，理论上推测钢渣尾泥和电炉渣中硅酸二钙(Ca2SiO4)和硅酸三钙(Ca3SiO5)含量较高。1.3钢渣尾泥和电炉渣的矿物组成采用X射线衍射仪(XＲD)(UltimaIV，日本理学)分析钢渣尾泥和电炉渣的矿物组成(检测条件为40kV，40mA，Cu靶，扫描速度为20°/min，扫描范围为10°～80°)，结果见图2、图3。图2钢渣尾泥的XＲD图谱Fig．2XＲDpatternofsteelslagmud1—硅酸二钙(Ca2SiO4);2—硅酸三钙(Ca3SiO5);3—方解石(CaCO3);4—氢氧化钙(Ca(OH)2);5—镁铁矿(MgFe2O4);6—氧化亚铁(FeO);7—石英(SiO2);8—ＲO相(MgO、FeO和MnO的固溶体);9—水化硅酸钙(C－S－H凝胶);10—铝酸三钙(Ca3Al2O6)由图2和图3可以看出:钢渣尾泥和电炉渣的物相包括氢氧化钙(Ca(OH)2)、水化硅酸钙(C－S－H凝胶)、方解石(CaCO3)、镁铁矿(MgFe2O4)、硅酸二钙(Ca2SiO4)、硅酸三钙(Ca3SiO5)、铝酸三钙(Ca3Al2O6)、石英(SiO2)、氧化亚铁(FeO)以及ＲO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)，其中硅酸二钙(Ca2SiO4)、硅酸三钙(Ca3SiO5)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、方解石(CaCO3)、氧化亚铁(FeO)和ＲO·195·吴乐等:钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态EPMA分析2017年第11期
【作者单位】： 北京科技大学冶金与生态工程学院;中国地质大学(北京)材料科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金项目(编号:51604026);国家自然科学基金面上项目(编号:51574024) 中央高校基本科研业务费“优秀教师基金项目”(编号:2652017339)
【分类号】：X757
本文编号：2545198
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