收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钢渣重构及其组成、性能的基础研究

郭辉  
【摘要】: 钢渣由于矿物组成中C3S少,RO相含量多,其胶凝活性弱,同时又存在安定性不良的问题,使得钢渣在建材行业难以大量应用。本课题组提出了钢渣重构方法,即在钢渣出炉过程中,添加调节组分,利用高温使调节组分与熔态钢渣发生化学反应,改变钢渣的组成及结构,从源头上将钢渣变为一种胶凝活性高的混凝土掺合料。 本论文从基础理论出发,分析认为掺加调节组分重构提高钢渣胶凝活性有两种措施:一是使RO相转变为C4AF,二是使铁还原为金属铁分离出来,两种方法同时都还需提高C3S的含量,论文对上述两种不同的钢渣重构方法进行了研究,旨在寻找一种具有普适性的调节组分及重构方法。论文分别采用XRD、SEM-BEI、岩相分析研究了重构钢渣的矿物组成,采用活性指数、SEM、TG-DTA研究了重构钢渣的胶凝活性,分析了重构过程发生的反应及规律,探讨了重构钢渣组成对性能的影响。 论文首先以工业废渣及天然矿物为可选调节组分,参照水泥熟料化学成分,通过理论配料计算直接确定钢渣重构适宜的调节组分材料和掺量,模拟熟料煅烧制度进行重构,结果表明,RO相被分解,随CaO含量增多,分解越完全,生成C2F、C4AF,MgO主要以游离态方镁石存在;调节组分石灰掺量对重构效果影响很大;可获得生成较多C3S矿物、胶凝活性高的重构钢渣,活性指数可达95%。 进而,采用石灰作为单一调节组分,逐渐增加其掺量,研究重构过程反应机理。研究结果表明:(1)重构过程中首先发生反应CaO + SiO2→C2S,接着在CaO作用下RO相分解,发生反应CaO + RO→CF+ MgO,分离出的Fe2O3只有被CaO完全饱和,即生成C2F、C2(A,F)或C4AF后,才进行C2S + CaO→C3S的反应。(2)重构钢渣的主要矿物有CF、C2F、C2(A,F)、C4AF、C2S、C3S、MgO。随石灰量增多,铁分别以CF和Fe3O4,C2F和C2(A,F),C2F和C4AF形式存在,MgO主要以游离态方镁石存在,少部分以固溶态形式存在于硅酸盐矿物和液相中,Al2O3生成C2(A,F)或C4AF。碱度高时,矿物生长发育良好,形成六方板状、长柱状的C3S自形晶和圆粒状的C2S自形晶,液相量多,以铁酸钙为主;碱度低时RO未分解完全,液相量少,形成形貌不规则的C2S。(3)石灰重构反应是造渣过程的“后续反应”,重构过程是在一个相对稳定的环境下进行的“二次造渣”反应。 然后,根据钢渣在石灰作用下发生的重构反应和矿物组成变化,提出表征钢渣活性的钢渣石灰饱和系数计算公式KHs= [CaO-1.1Al2O3-0.7Fe2O3]/[2.8SiO2],设定KHs为0.9,对柳钢、宝钢、武钢三种钢渣进行石灰重构,并提出了重构钢渣矿物组成的石灰饱和系数计算法,探讨了重构钢渣组成-结构-性能的关系,结果表明:(1)三种钢渣重构矿物组成中液相主要是C2F、C2(A,F),MgO均以游离态存在,硅酸盐矿物均含有C2S,C3S,其中武钢重构钢渣C3S含量较多,胶凝活性最好,活性指数达85%。(2)单独以KHs为参数来考虑重构钢渣的石灰用量和重构效果是不够的,今后还需进一步完善石灰重构钢渣的控制参数,如以KHs值和硅率SM值共同控制。 论文还对还原铁法重构钢渣进行了研究。作者对实验室现有的高温炉进行改造,安装氮气保护装置,采用直接还原法和熔融还原法进行钢渣重构,结果表明:(1)直接还原法重构钢渣能够将钢渣RO相和液相中Fe2O3还原成金属铁,但由于未发生熔融无法进行渣铁分离,还原得到的金属铁以尺寸为20μm-200μm的颗粒残留在钢渣中,均匀分布在硅酸盐矿物和液相之间;还原钢渣易磨性较差,但胶凝活性有明显提高。(2)熔融还原法重构钢渣的铁还原率接近100%,且易实现金属铁的分离;将熔融炉渣分别采取随炉冷却、铜瓦冷却、水淬冷却等三种处理方式,随炉冷却和铜瓦冷却所得炉渣主要是晶体,矿物组成主要为钙铝黄长石、镁长石、硅酸二钙,与硬矿渣相似,不具有胶凝活性;水淬冷却渣玻璃体含量较多,与矿渣组成结构相近,水淬还原渣具有较高的胶凝活性,活性指数可达85%以上。熔融还原法可使钢渣得到完全利用并创造出高的经济附加值,是一种极具推广意义的钢渣处理新技术。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 潘智斌;黄保旦;彭波;江辉;伍颖;;柳钢新钢渣处理系统[J];柳钢科技;2004年01期
2 王琳;孙本良;李成威;;钢渣处理与综合利用[J];冶金能源;2007年04期
3 白大兴;;钢渣处理新方法—盘泼快速冷却法[J];河北冶金;1985年03期
4 李葆生;唐钢钢渣资源化利用工程设计[J];炼钢;2005年03期
5 栾景丽;李文斌;屈云海;;昆钢钢渣资源化利用的研究[J];中国资源综合利用;2009年04期
6 朱丹;王世和;张维;;钢渣净化水中磷素的研究进展[J];电力环境保护;2009年06期
7 范世锁;汤锋;喻谨;章骏;;钢渣在废水处理方面的应用研究[J];安徽农业科学;2010年32期
8 谢光荐;赵亮;石拥军;;重钢钢渣处理工艺研发及综合利用[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年04期
9 周宇;;冶金钢渣在废水处理中的研究进展及应用[J];现代矿业;2009年09期
10 王少宁;龙跃;张玉柱;邢宏伟;胡长庆;李俊国;;钢渣处理方法的比较分析及综合利用[J];炼钢;2010年02期
11 胡艳君;王贵明;梁杰群;钟威;;柳钢冶炼废渣处理和综合利用分析[J];柳钢科技;2011年02期
12 石建红;林培芳;;钢渣热闷法在韶钢的应用[J];南方金属;2011年03期
13 陈扬声;;关于渣处理的问题[J];武钢技术;1987年10期
14 胡继孟;刘定邦;;重钢钢渣处理场的设计[J];炼钢;1992年06期
15 王莉红;兰尧中;;钢渣处理含磷废水的初步试验研究[J];湿法冶金;2007年01期
16 仲增墉;苏天森;;一种钢渣处理的新工艺[J];中国冶金;2007年10期
17 李灿华;;我国钢渣资源化利用趋势分析[J];武钢技术;2010年04期
18 朱兴源;浅谈鞍钢在技术改造中钢渣处理的技术选择[J];鞍钢技术;1995年02期
19 唐为军;钢渣处理新工艺[J];江苏冶金;2005年03期
20 王向锋;于淑娟;侯洪宇;杨大正;王再义;;鞍钢钢渣综合利用现状及其发展方向[J];鞍钢技术;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王贤慧;朱立江;;钢渣处理国内外的现状及发展趋势[A];2010年全国炼钢—连铸生产技术会议文集[C];2010年
2 许立谦;张德国;唐卫军;罗顺云;;钢渣二次处理生产线的改造与创新[A];第十六届全国炼钢学术会议论文集[C];2010年
3 叶冰;时秋颖;;浅谈钢渣综合利用途径及处理工艺的选择[A];2011年全国冶金安全环保学术交流会论文集[C];2011年
4 金强;;宝钢钢渣资源化工业技术系统解决方案研究与实践[A];循环经济理论与实践——长三角循环经济论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
5 张作顺;徐利华;余广炜;唐卫军;孙鹏辉;郝洪顺;赛音巴特尔;翟伟;;国内钢渣处理方法及资源化利用的研究进展[A];2010年全国能源环保生产技术会议文集[C];2010年
6 周云;方生;董元篪;刘会斌;;SiO_2在钢渣改性中的作用[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑(下册)[C];2010年
7 姜绪华;;钢渣“热泼闷渣”工艺在生产中应用[A];2011年全国冶金安全环保学术交流会论文集[C];2011年
8 孙嵬;马刚平;;迁钢钢渣处理工程生产实践研究[A];冶金循环经济发展论坛论文集[C];2008年
9 朱桂林;郝以党;孙树杉;;钢铁渣“零排放”与低碳经济、节能减排[A];2010年全国能源环保生产技术会议文集[C];2010年
10 朱桂林;杨景玲;李可;孙树杉;;科学选择钢渣处理工艺,加快钢渣综合利用[A];2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李建新;高温重构对钢渣组成、结构与性能影响的研究[D];华南理工大学;2011年
2 谢君;钢渣沥青混凝土的制备、性能与应用研究[D];武汉理工大学;2013年
3 黄玲;垂直潜流钢渣人工湿地处理高氨氮生活污水的试验研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
4 郝素菊;钢铁联合企业典型废弃物的综合处理研究[D];东北大学;2010年
5 张凯;模拟热态钢渣直接熔制微晶玻璃晶化规律[D];华中科技大学;2012年
6 张凯;模拟热态钢渣直接熔制微晶玻璃晶化规律研究[D];华中科技大学;2012年
7 邓雁希;天然矿物及冶金炉渣处理含磷废水的研究[D];中国地质大学(北京);2003年
8 叶国华;从含钒钢渣中提取V_2O_5的新工艺与机理研究[D];昆明理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗珣;用于混凝土中钢渣早强剂的研究[D];北京化工大学;2010年
2 钟根;不同种类钢渣的重构与性能优化的基础研究[D];华南理工大学;2010年
3 郭辉;钢渣重构及其组成、性能的基础研究[D];华南理工大学;2010年
4 魏惠;钢渣对磷的吸附与解吸特性及影响因素研究[D];郑州大学;2010年
5 耿栋健;重构钢渣及性能与应用[D];济南大学;2010年
6 王宗森;用做水泥混合材的风淬钢渣性能研究[D];西安建筑科技大学;2010年
7 惠咏薇;利用钢渣去除水中镉的研究[D];南京理工大学;2013年
8 于建;钢渣吸附在分散式生活污水除磷中的研究[D];北京林业大学;2013年
9 陈荣凯;钢渣碳酸化反应数值模拟研究[D];辽宁科技大学;2012年
10 李新明;钢渣稳定土的路用性能研究及应用[D];郑州大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 全国冶金节能减排新技术知识竞赛组委会专家组;选择合适的钢渣处理工艺[N];中国冶金报;2009年
2 ;国内率先采用转炉熔融钢渣热闷技术[N];世界金属导报;2011年
3 丁洁 佟晓宾;变废为宝 钢渣成农肥[N];太原日报;2011年
4 全国冶金节能减排新技术知识竞赛组委会专家组;他山之石助力我国钢渣处理[N];中国冶金报;2009年
5 马金山;钢与渣可实现彻底分离[N];中国环境报;2010年
6 赵瑞东;太钢不锈 率先引进国外钢渣处理技术[N];证券日报;2008年
7 安立华;构建循环经济产业链条[N];中国环境报;2010年
8 本报特约记者 张年农 李丽萍;赤诚之心铸未来[N];经理日报;2004年
9 罗耀华 张志发;拓展应用途径 提高利用效益[N];中国冶金报;2010年
10 司马文景 季一牛;马钢新区实现炼钢清洁生产[N];中国质量报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978