利用鋼渣制備陶粒的實驗研究.pdf

1、鋼渣作為煉鋼工藝過程中必然副產(chǎn)品，其產(chǎn)量隨著鋼產(chǎn)量的增加大幅攀升，而鋼渣回收利用的方法和能力極其有限。因此，如何有效地綜合利用這些鋼渣，對進一步促進我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)高效地發(fā)展具有重要意義。陶粒是一種具有高強度、低吸水率（1h吸水率）、良好的級配的新型建筑材料，用其配制的混凝土具有質(zhì)輕、比強度高、抗震性能好等特點。在高層建筑及大跨度橋梁中的應(yīng)用具有顯著技術(shù)經(jīng)濟效益。本研究利用鋼渣制備鋼渣-粉煤灰燒脹陶粒和鋼渣-粉煤灰免燒陶粒。為一直難于利

2、用的鋼渣找到了新的利用途徑，提高了材料的技術(shù)含量和附加值。具有環(huán)境和經(jīng)濟的雙重效應(yīng)。
　　本文分為兩個部分:利用鋼渣制備燒脹陶粒的研究和利用鋼渣制備免燒陶粒的研究。
　　第一部分:利用鋼渣制備了燒脹陶粒。研究了鋼渣和粉煤灰的用量以及熱處理制度對陶粒性能的影響。探討了陶粒的膨脹機理，并對陶粒進行了表征。首先，綜合分析了鋼渣摻量對陶粒燒結(jié)性和膨脹性能的影響以及對陶粒性能的影響。研究表明，隨著鋼渣的加入，可以有效降低陶粒的燒結(jié)溫度

3、。然而過多的鋼渣會限制陶粒的膨脹，并且會縮小陶粒的燒結(jié)范圍。綜合考慮，確定了陶粒的配方為:粉煤灰75％、鋼渣10％、粘土10％和碳粉5％。其次，通過正交設(shè)計等試驗方法獲得最佳的燒成工藝參數(shù)為:預(yù)熱溫度:600℃，預(yù)熱時間:20min;燒結(jié)溫度1230℃，燒結(jié)時間4min。燒結(jié)后的陶粒剖面周圍是一圈棕灰色的較致密的外殼，內(nèi)部形成疏松的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。陶粒外表面具有明顯的釉面光澤。堆積密度可達830Kg/m3，筒壓強度可達6.8 MPa，吸水率

4、為3.01％。其各項指標均符合(GB/T17431.1-1998)中規(guī)定的高強陶粒的要求。通過XRD和SEM分析可知，陶粒內(nèi)部大部分是硅酸鹽和鋁酸鹽的玻璃體，構(gòu)成了疏松多孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。鋼渣陶粒的主要晶體礦物為石英(α-SiO2)，莫來石(3Al2O3·2SiO2)，以及硅灰石(β-CaSiO3)等晶體。同時系統(tǒng)分析了鋼渣的化學(xué)成分在燒制陶粒過程中的作用和陶粒膨脹機理。研究表明，鋼渣的化學(xué)成分和礦物組成對陶粒在燒結(jié)過程中的膨脹和助熔起重

5、要的作用，陶粒的膨脹模式符合前期動態(tài)平衡和后期靜態(tài)平衡模式。
　　第二部分:利用鋼渣為主要原料制備了免燒陶粒。研究了外加劑和養(yǎng)護制度對陶粒性能的影響。首先考察了不同堿激發(fā)劑的激發(fā)效果，確定了二水石膏和水玻璃復(fù)合激發(fā)劑作為免燒陶粒的堿激發(fā)劑。再次考察了粉煤灰與鋼渣的比值對陶粒性能的影響，確定粉煤灰與鋼渣的最佳比值為3∶2。最后，通過單因素分析，確定了不同添加劑的摻量范圍，再采用正交試驗的方法，確定添加劑的最佳摻量為:鋁粉為0.5％，