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利用钢渣作为生料成分生产水泥熟料的研究 陶东 济南大学材料科学与工程学院250022年济南,山东,中国 陶珍东 济南大学材料科学与工程学院250022年济南,山东,中国 长青 济南大学材料科学与工程学院250022年济南,山东,中国 摘要：钢渣粉磨至比表面面积为340 -590 m2/kg。生粉配合一定的钢渣在1450度下煅烧30分钟。 熟料的f-CaO含量和物理性能是确定的。实验结果表明在生料中配合适量的钢渣不仅可以减少熟料中f-CaO含量,也可以通过晶种作用提高熟料质量。 关键词:钢渣;煅烧机制;钢渣水泥. 简介 钢渣是炼钢过程中产生的残渣,在中国其产量能达到钢产量的15%-20%。2010年中国钢渣产量达到了10亿吨。钢渣中含有C2S、 C3S及一定量的f-CaO和MgO,所以它含有潜在胶凝性。目前,钢渣在水泥生产中的主要作用是用作混合材,但其利用率仍然只占到其总量的3%。许多相关调查表明，这些钢渣用作工业原料。大多数报告的重点是利用钢渣代替铁粉 [2-4]。因为利用率低，钢铁渣并没有得到广泛的应用。本文提出钢渣作为独立的组分, 通过原材料化学成分分析，研究钢渣在水泥熟料煅烧过程中作用于机理。研究发现钢渣不仅可以用作钙质与铁质原材料，还可以用作水泥熟料煅烧过程中的晶种。实验结果表明,在生料中均质化添加钢渣不仅可以减少熟料中f-CaO含量和提高熟料质量,而且可降低环境负荷,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。 实验 1.1原材料 钢渣:取自济南保德钢铁公司 石灰石 铁粉 粘土。 原材料的化学成分见表1。 表1原材料化学成分 材料 粘土 石灰石 钢渣 烧失量 7.72 41.83 1.33 氧化硅 63.86 3.6 15.69 氧化铝 13.25 0.61 3.66 氧化铁 5.96 0.24 27.65 氧化钙 2.85 52.6 37.5 氧化镁 1.57 0.72 9.39 三氧化硫 — — 1.01 和 95.21 99.61 95.78 1.2实验方法 根据KH = 0.91,IM = 1.5,SM = 2.4,钢渣与其他原料混合。具体实验数据见表2。根据计算结果，准确称量生料并均匀混合。在加入10%的水之前生料要压成饼状。生粉配合一定量的钢渣在1450摄氏度条件下煅烧30分钟，通过XRD、SEM、f - CaO组织化学的方法得到最优配比。 表2样品实验数 样品标号 钢渣添加量 钢渣比表面积m2/kg A 0 340 B 10 340 C 10 390 D 10 440 E 10 490 F 10 540 G 10 590 2.结果与讨论 2.1样品的扫描电镜分析 熟料样本在1450摄氏度下煅烧的扫描电镜照片，如图1所示。 从图1可以看到样品的等形态变化，如图1:B和A所示,液相非常多。C3S颗粒非常大。C3S晶体显然不是太多。E显示晶体发育良好,晶体结构松散。C3S晶体边缘是六角形,C2S晶体并不是非常多。G表明晶体结构紧密。C3S形状小有一些白色的类似圆形的物质。发展完整的粗大晶体反应能力差,水化活性低,熟料强度也较低，相反,晶体较小,能更好的改善熟料的强度。 图2中显示样品的x射线衍射照片。 图2 1450摄氏度x射线衍射模式的熟料样品 如图2所示,水泥熟料中生成的主要矿物是C3S和C2S,同时生成C4AF和C3A。在这些类型中,主要矿相是C3S,C2S,C3A和C4AF且结晶良好。这表明在正常温度密封条件下钢渣作为原料材料可以生产出完整的水泥熟料。 2.2 f - CaO熟料含量 一般来说,当 f-CaO 1.0%,易烧性最优, f-CaO = 1.0% -1.5%,易烧性较好; f-CaO% = 1.5% - -2.5%,易烧性一般, f-CaO% 2.5%,易烧性不好。样品的 f-CaO含量如图3所示。 图3 熟料中f-CaO含量 从图3可以看出,每个样本的f-CaO含量都很低。这时在理想的实验条件下。在实际生产中， f -CaO含量和易烧性测试结果会不同，因为原料细度和成分的均匀性、煅烧温度和煅烧时间不同于实验条件。虽然每个样本的结果非常接近,但仍能显示出一定的规律。结果表明,钢渣的比表面积越大,样本中的f–CaO含量越低。 图4 样品3天抗压强度。 如图4所示,钢渣比表面积越大,样品的强度越高。适量的钢渣可以改善水泥熟料的质量。随着钢渣比表面积的增加，3 天强度将逐渐增加。当钢渣比表面积面积达到590m2/ kg,强度不再增加。当钢渣比表面积增加到一定量，水泥熟料强度不在改变。 3。结论 (1)钢渣可以作为水泥熟料煅烧用生料的一部分。钢渣掺量不能太大。如果钢渣掺量太大,它将影响水泥熟料质量。 (2) 当掺加的钢渣比