XRD与SEM的钢渣尾渣物理激发机理研究

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.

关键词：XRD、SEM、钢渣尾渣、物理激发、机械研磨

所属期刊栏目：39

分类号：TQ172.7

资助基金：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

在线出版日期：2019-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：937-941