鋼渣免燒磚的試驗(yàn)研究

謝　坤　孫　瑩　劉敬東　胡紅紅

安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司（455000）

鋼渣免燒磚的試驗(yàn)研究

謝坤孫瑩劉敬東胡紅紅

安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司（455000）

介紹了鋼渣免燒磚的研究過(guò)程和試制，為鋼渣高附加值利用提供一個(gè)新的途徑。

原料配比；強(qiáng)度形成；自然養(yǎng)護(hù)

0　引言

鋼渣是冶金工業(yè)排放的固體廢棄物，可利用價(jià)值很大。近年來(lái)，利用鋼渣生產(chǎn)建筑用磚在技術(shù)和生產(chǎn)工藝等方面的研究成果斐然。鋼渣免燒免蒸磚（以下簡(jiǎn)稱免燒磚）是以鋼渣為集料，水泥、粉煤灰等為膠結(jié)料，配以外加劑壓制成型后，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)而成的。近年來(lái)，鋼渣免燒磚在我國(guó)發(fā)展很快，已成為重要的新型墻體材料之一。

1　原材料

1.1鋼渣

鋼渣是由安鋼綜利公司轉(zhuǎn)爐排出的廢渣經(jīng)過(guò)熱燜工藝加工處理而成。熔融鋼渣倒入熱燜池后，打水翻渣，待渣池達(dá)到符合要求時(shí)蓋蓋進(jìn)行熱燜，熱燜完成后進(jìn)行破碎篩分、磁選，回收其中金屬，最后得到的鋼渣作為原材料。熱燜鋼渣的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1　熱燜鋼渣化學(xué)成分

得到的鋼渣堿度較高（經(jīng)化驗(yàn)為3.68），以C3S、C2S礦物為主，含有一定量金屬氧化物RO相的固溶物和f-CaO等。該鋼渣的礦物成分與水泥熟料有些相似，屬于緩凝水硬性膠凝材料，早期強(qiáng)度低，但具有一定的后期強(qiáng)度。鋼渣呈黑灰色，質(zhì)地較硬，密度約為1.9 t/m3。

圖1　試驗(yàn)鋼渣f-CaO含量變化趨勢(shì)圖

開(kāi)始鋼渣中f-CaO含量較高，為防止f-CaO對(duì)鋼渣免燒磚的體積穩(wěn)定性造成影響，先預(yù)先陳化一段時(shí)間，觀察f-CaO的消減情況，然后制磚。鋼渣中f-CaO含量變化見(jiàn)圖1。

從圖中可以看出，在前兩個(gè)月鋼渣f-CaO含量變化較快，第三個(gè)月緩慢變化。熱燜渣f-CaO含量在第三個(gè)月就降到3%以下，符合制磚要求。

1.2粉煤灰

本次是粉煤灰和鋼渣結(jié)合起來(lái)制作免燒磚，粉煤灰和鋼渣中的活性成分在固化劑和外加劑的作用下得以激發(fā)，滿足磚的強(qiáng)度要求。粉煤灰料徑比較小，單獨(dú)制磚缺少大顆粒的骨料作用。而具有較大粒徑分布的鋼渣，就可以滿足此條件，由此生產(chǎn)的免燒磚性能較優(yōu)。

在確定免燒磚配方時(shí)，不但盡可能地提高鋼渣的摻量，而且要充分利用鋼渣本身各種有利于生產(chǎn)免燒磚的特性，從而盡可能地降低固化劑和外加劑的加入量，以便有效降低免燒磚的生產(chǎn)成本。

1.3水泥

水泥在生產(chǎn)免燒磚時(shí)，既是膠結(jié)劑，又是活性激發(fā)劑。其有效硅酸二鈣和硅酸三鈣等成分對(duì)免燒磚的初期和后期強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大。此次試驗(yàn)選用高堿性的32.5普通硅酸鹽水泥。水泥的加入量越多，對(duì)工業(yè)廢渣免燒磚的耐久性越有益；但是隨著水泥加入量的增大，免燒磚的成本會(huì)隨著提高，所以水泥的加入量很重要。

2　原料配比與工藝

將鋼渣、粉煤灰、水泥和水按確定的比例配料，然后混合、攪拌、壓制、自然養(yǎng)護(hù)，此次制成的免燒磚為190 mm×115 mm×53 mm的實(shí)心磚。這種磚的原料配比分別為：m（鋼渣）：m（粉煤灰）：m（水泥）=9：1：1。鋼渣免燒磚采用半干法機(jī)壓成型，使用的是全自動(dòng)砌塊成型機(jī)，型號(hào)QT10-15。成型壓力的大小與鋼渣免燒磚的密度、強(qiáng)度有著密切關(guān)系。這次試驗(yàn)每塊免燒磚的壓力控制在100 kN左右。機(jī)壓成型質(zhì)量與配合料的加水量也有著直接關(guān)系，加水量過(guò)小，磚坯成型后搬運(yùn)易破碎；加水量過(guò)大，壓力達(dá)到一定值時(shí)，多余的自由水從四周溢出，磚坯與模具黏結(jié)，不利成型。

本次免燒磚的生產(chǎn)工藝如2圖所示。

圖2　免燒磚的生產(chǎn)工藝

自然養(yǎng)護(hù)：

將成型碼好的磚坯進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，以保證制品獲得足夠的強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)21 d，每天在磚的表面灑適量的水。

3　鋼渣免燒磚性能

鋼渣免燒磚是一種新型墻體材料，必須對(duì)其主要性能進(jìn)行全面檢測(cè)，以保證使用的安全與可靠。以下是安陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢驗(yàn)報(bào)告。

根據(jù)此檢驗(yàn)報(bào)告得出這批免燒試制磚各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，見(jiàn)表2。

表2　鋼渣免燒磚各項(xiàng)指標(biāo)

4　鋼渣免燒磚分析

此次制成的鋼渣免燒磚尺寸為190 mm×115 mm×53 mm，市場(chǎng)上用粉煤灰和米石混合制成的標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸為240 mm×115 mm×53 mm，兩者重量大致相同約3 kg。如果鋼渣免燒磚制成標(biāo)準(zhǔn)磚重量估計(jì)4 kg左右，偏重。

5　結(jié)語(yǔ)

1）經(jīng)過(guò)熱燜法處理的鋼渣，在陳化三個(gè)月后，f-CaO含量符合制磚要求。

2）利用鋼渣生產(chǎn)免燒磚，不僅使冶金廢渣變廢為寶，又凈化環(huán)境，開(kāi)辟了生產(chǎn)建筑用磚的新資源。符合國(guó)家禁止生產(chǎn)黏土實(shí)心磚的政策，有利于保護(hù)土地資源、節(jié)約能源。

3）利用鋼渣生產(chǎn)免燒磚，工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)工藝、設(shè)備與生產(chǎn)粉煤灰磚、混凝土普通磚、灰砂磚等建筑用磚相似。

4）利用鋼渣生產(chǎn)的建筑用磚，尺寸準(zhǔn)確、強(qiáng)度較高，可減少抹灰層厚度，加快施工速度，有利于降低成本。

5）雖然鋼渣免燒磚優(yōu)點(diǎn)很多，但是在生產(chǎn)和使用中仍然存在不少問(wèn)題。首先，一部分人的觀念中，始終不能真正地接受免燒磚，覺(jué)得磚需要經(jīng)過(guò)燒結(jié)其性能才可靠。其實(shí)不然，無(wú)數(shù)的實(shí)驗(yàn)，如利用礦渣、粉煤灰制成的免燒磚，養(yǎng)護(hù)28 d后性能達(dá)到GB 11945要求的MU25。其次，現(xiàn)在許多生產(chǎn)鋼渣免燒磚的廠家停產(chǎn)或倒閉，其大多是因?yàn)椴捎谜麴B(yǎng)或者是沒(méi)有合適地利用鋼渣，過(guò)多地加入外加劑，造成成本太高。為此選擇合適的原料配比、工藝和設(shè)備至關(guān)重要。