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《南京工业大学》 2003年
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钢渣的机械力化学效应研究

温金保  
【摘要】: 钢渣是钢铁生产的副产品。随着钢铁工业的发展,钢渣的数量日益增多,给环境造成的污染日益严重并且占用大量土地,因而对钢渣的处理就显得很有必要。钢渣是炼钢时经过高温熔融形成的工业废渣,其熔融温度高于水泥熟料的烧成温度,大约1600℃左右,在如此高温下形成的矿物一般结晶发育完整、结构致密、结晶粗大等,导致矿物活性下降,因此要对钢渣进行处理就必须对其潜在的活性进行激发。 随着机械力化学作为化学的一门独立分支而提出来,以及在理论上的日益成熟,机械力化学在实践中得到广泛应用,尤其是粉碎机械力化学的发展更为空前,而且由此产生的机械力化学效应能对物质的潜在活性起到激发作用。机械力化学效应过程其实就是物质的物理化学性质变化的过程,主要表现为固体物质的形态、结构以及物理化学性质的变化。 本文研究的内容之一是钢渣的机械力化学变化,通过一系列分析测试手段进行表征。采用NSCK-1光透式粒度分析仪进行粒度测定发现,在粉碎的初期,颗粒迅速细化,粉磨到一定时间时因为团聚表观粒度又变粗,随着粉磨时间的继续延长,其粒度变化不大,达到了细化与团聚的粉磨平衡阶段;通过测定其密度变化可以看出随着粉磨的进行,由于晶粒尺寸不断减小,颗粒表面逐渐无定形化,从而使得非晶态层逐渐变厚,这样导致其密度下降,但粉磨到一定时间时发生团聚以及机械力的挤压、捏合等作用又使得密度回升;通过XRD分析发现,其结晶程度下降,说明钢渣经过机械力研磨后其晶体结构遭到破坏;通过SEM、TEM、HRTEM电镜相可以发现,钢渣经过行星磨球磨之后,其表观形貌、颗粒大小、晶体结构均发生了明显的变化;通过FI-IR分析可以发现其价键振动加剧,甚至发生化学键的断裂而形成不饱和键;通过DSC-TG测试分析可以发现其热学性质的变化,结果表明钢渣经过行星磨机械研磨之后,其反应程度加大了,即使得反应更容易进行。 本文研究的另外一个内容是通过胶凝性能实验,探讨钢渣粉磨的机械力化学效应对钢渣性能的影响。通过对比钢渣经过行星磨球磨和未经行星磨球磨的抗压强度结果,可以发现钢渣经过球磨之后,其水化性能大大提高,表现为抗压强度 WP=4 上的显著增长,宝钢钢渣的3d、7d和28d抗压强度由未经行星磨球磨的0.392MPa、5.88 MPa和12.936 MPa分别增长到粉磨到5h的23.177 MPa、23.814 MPa和28.322 MPa,莱钢钢渣经过行星磨球磨之后其各龄期抗压强度均大幅度增长,这就表明机械力化学效应对钢渣的活性有显著的影响。除了施加机械力的方法可以激活钢渣以外,通过化学方法也可以激发钢渣的活性,本文通过掺入一定量的泡花碱(Na2SiO3·9H2O)对钢渣进行双重激发,通过净浆小试体抗压强度实验,可以发现其各龄期抗压强度均有一定的增长,说明碱对钢渣有一定的激发效果,并且通过对钢矿渣复合物进行净浆小试体实验可以发现,机械力和碱的双重激发依然有明显的效果。最后通过因素水平分析得出通过行星磨的机械力粉磨产生的机械力化学效应是影响钢渣水化性能的主导因素。
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:X757

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