XRD与SEM的钢渣尾渣物理激发机理研究

论文摘要

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%～20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%;同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一,由于钢渣的主要化学成分（CaO, SiO2, A12O3, MgO, Fe2O3, MnO, f-CaO等）、主要矿物组成（硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙等）与水泥熟料的主要化学成分、主要矿物组成极为相似,是一种具有潜在胶凝活性的胶凝材料。以钢渣尾渣作为研究对象,采用机械研磨的方式对钢渣尾渣处理,即物理激发,获得不同粒径钢渣尾渣微粉。依据《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T 20491—2006）与《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671—1999）制备一系列钢渣尾渣胶砂试块(分别标记为A40, A60, A80, A100和A120)。研究对钢渣尾渣胶凝活性的影响,以及不同水化时间对钢渣尾渣胶凝活性的影响,即3 d钢渣尾渣胶砂强度、 7 d钢渣尾渣胶砂强度与28 d钢渣尾渣胶砂强度。利用激光粒度分析仪（LPSA）对钢渣尾渣微粉的粒径分布进行测试与分析, X射线衍射仪（XRD）对钢渣尾渣微粉与钢渣尾渣胶砂的矿物组成进行测试与分析,扫描电子显微镜（SEM）进行微观形貌测试与分析,从而获得钢渣尾渣的物理激发机理。结果表明,随着钢渣尾渣微粉粒径的减小,其胶凝活性呈现先增加后降低的趋势,当研磨时间为80 min时, A80钢渣尾渣微粉的胶凝活性最高,即3 d活性指数为67.55%、 7 d活性指数为71.96%和28 d活性指数为73.61%。随着钢渣尾渣微粉粒径的减小,钢渣尾渣微粉中RO相的XRD特征峰强度稳定, Ca2SiO4与Ca3SiO5的XRD特征峰强度呈现先增加后降低的趋势, Ca3SiO5与Ca2SiO4参与水化反应,生成一定量的Ca（OH）2与C-S-H凝胶,具有良好的胶凝活性。A80钢渣尾渣微粉中Ca2SiO4含量较少,而Ca3SiO5含量较多,均可以生成一定量的Ca（OH）2与C-S-H凝胶,小幅提高A80钢渣尾渣胶砂的早期（3～7 d）力学性能,大幅提高A80钢渣尾渣胶砂的中、后期（7 d～28 d）力学性能。当水化时间3 d时, A80钢渣尾渣胶砂中存在少量水化产物且大量分散小颗粒;当水化时间7 d时, A80钢渣尾渣胶砂中水化产物大幅增加且形成较大颗粒;当水化时间28 d时, A80钢渣尾渣胶砂中形成大量水化产物且几乎不存在分散小颗粒。从而进一步实现固体废弃物的资源化再利用,达到钢铁企业增加效益,环境缓解压力的目的。

论文目录

• 引 言
• 1 实验部分
•   1.1 试剂与仪器
•   1.2 方法
•     1.2.1 材料制备
•     1.2.2 性能测试及表征
• 2 结果与讨论
•   2.1 钢渣尾渣微粉粒径对钢渣胶凝活性的影响
•   2.2 不同粒径钢渣尾渣微粉的XRD分析
•   2.3 不同水化时间A80钢渣尾渣微粉的XRD分析
•   2.4 不同水化时间A80钢渣尾渣胶砂的SEM分析
•   2.5 A80钢渣尾渣胶砂水化28 d的XRD分析
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张浩,刘秀玉,刘影

关键词: 钢渣尾渣,物理激发,机械研磨

来源: 光谱学与光谱分析 2019年03期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 冶金工业,环境科学与资源利用

单位: 安徽工业大学建筑工程学院,冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学)

基金: 中国博士后科学基金项目(2017M612051),国家自然科学基金项目(51206002),冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学)开放基金项目(KF17-08)资助

分类号: X757

页码: 937-941

总页数: 5

文件大小: 475K

下载量: 488