釩渣作為水泥混合材的應(yīng)用研究

趙 靜

（駐馬店市豫龍同力水泥有限公司， 河南 駐馬店 463200）

我國自古以來各項資源十分豐富，石煤儲藏量更是處于世界領(lǐng)先位置，隨著信息化時代的發(fā)展石煤提釩工藝也在近些年得到飛速提升。但是石煤提釩過程大量釩渣尾渣產(chǎn)生的現(xiàn)象依舊存在，傳統(tǒng)堆放處理不僅會造成土地資源的浪費而且釩渣的浸出液會對環(huán)境造成嚴重污染，為社會帶來大量負擔(dān)，所以對釩渣進行二次利用的研究十分有必要。目前來說我國釩渣做水泥混合材方面的研究以及使用處于相對空白的位置。本文就釩渣的綠色生態(tài)化利用展開研究，將釩渣在水泥生產(chǎn)中進行少量摻入進行工業(yè)生產(chǎn)，然后對生產(chǎn)的水泥相關(guān)性能進行研究，另外對釩渣作為水泥混合材產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行計算。

1 釩渣基本概述與釩渣綠色利用必要性分析

釩渣通常情況下指的是含釩鐵水的提釩過程中由于經(jīng)氧化吹煉的作用得到的或者是含釩精礦通過濕法提釩中得到帶有大量氧化釩渣子的統(tǒng)一稱呼。釩渣是釩合金以及金屬釩冶煉與制取的重要原材料?，F(xiàn)階段對于釩渣的處理通常是采用廢棄堆放的方式，但是釩渣數(shù)量十分龐大所以造成了一定程度的土地資源浪費，另外釩渣堆放過程中會浸出液體，對于土地資源以及水資源造成十分嚴重的污染現(xiàn)象，十分不利于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的推進，所以對釩渣進行二次綠色利用迫在眉睫，有利于我國社會的整體發(fā)展。

2 釩渣作為水泥混合材具體應(yīng)用研究

2.1 釩渣作為水泥混合材進行工業(yè)生產(chǎn)的試驗過程分析

將某長釩渣堆場內(nèi)釩渣進行取樣并對其化學(xué)成分進行分析研究，化驗結(jié)果結(jié)果顯示燒失量為3.92，SiO2在63.4左右，16.2為其Al2o3成分，F(xiàn)e2o3大概為5.23,5.02為釩渣此次檢查的CaO成分，另外MgO在1.41上下浮動。

為了對釩渣物化特性進行深入了解還對其進行了相關(guān)的活性試驗，釩渣 28d活性高達72.%，本次檢測分別選取了空白樣和實驗樣，倆種樣本安定性都為合格范圍之內(nèi)，空白樣初凝時間在122分上下，終凝時間為186分，實驗樣初凝時間及終凝之間都有一定幅度延長，分別為314分和395分；倆種樣本比表面積無較大差異性存在，空白樣比表面積為352而實驗性比表面積為349；3d空白樣抗壓強度為6.4Mpa,5.1Mpa為試驗樣抗折強度，8.9Mpa與6.5Mpa分別為28d空白樣與實驗樣抗折強度數(shù)值；3d空白樣抗壓強度為 31.6Mpa,22.1Mpa為試驗樣抗壓強度數(shù)據(jù)，28d空白樣與實驗樣抗壓強度分別為58.3Mpa和41.23Mpa。

2.2 釩渣作為水泥混合材進行工業(yè)生產(chǎn)試驗方法與配比分析

通過對大量資料的查閱以及相關(guān)實踐的結(jié)合，本次試驗在水泥配料中進行3%（A-1）、5%（A-2）、6%（A-3）比例的釩渣添加對當(dāng)前比例干粉煤灰、濕粉煤煙灰以及混渣進行代替，將32.5等級水泥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為根本依據(jù)進行工業(yè)生產(chǎn)，其中混膏使用一比一比例的磷石膏與天然石膏進行替代，釩渣則作為水泥混合材?！禛B/T1346-2001水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》作為對水泥相關(guān)規(guī)格檢驗的直接依據(jù)，比如標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、水泥凝結(jié)時間以及水泥安定性將此作為檢驗標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，《GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》則是水泥膠砂強度進行判定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 釩渣作為水泥混合材進行工業(yè)生產(chǎn)試驗結(jié)果分析討論

2.3.1 釩渣作為水泥混合材對水泥凝結(jié)時間的影響分析

將釩渣作為水泥混合材使用會使得水泥凝結(jié)時間一定程度延長，水泥凝結(jié)時間與釩渣添加量成正比關(guān)系，也就是說水泥的初凝時間與終凝時間均會隨著釩渣添加量的增加而進行相應(yīng)時間的延長，每大約3%釩渣的增量添加會對水泥凝結(jié)時間造成大約30分鐘的時間延長。在水泥生產(chǎn)過程中原本采用的混凝材料石膏中已經(jīng)具有一定比例磷石膏的搭配應(yīng)用，而釩渣中含有一定比例的V2O5與P2O5作用與之相近，所以疊加水泥凝結(jié)方面延緩作用，因此造成了水泥凝結(jié)時間的相應(yīng)增加。另外需對釩渣添加量進行嚴格細致管控以對32.5級水泥凝結(jié)時間的相關(guān)性能指標(biāo)進行有效滿足。

2.3.2 釩渣作為水泥混合材對水泥化學(xué)性能的影響分析

不同配比釩渣作為水泥混合材進行添加對水泥3d和28d抗壓強度不會造成明顯影響，對于我國32.5級水泥抗壓強度性能的相關(guān)規(guī)定水泥3d和28d抗壓強度等級均能進行滿足。3d抗折強度隨著釩渣添加比例的增加呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢，當(dāng)釩渣添加量在4%左右時水泥3d抗折強度可增加最高6%左右，28d抗折強度則是根據(jù)釩渣添加數(shù)量的增多而呈現(xiàn)下降現(xiàn)象，在進行釩渣添加后水泥的工業(yè)生產(chǎn)其抗折強度同樣可符合我國32.5級水泥抗折強度的相關(guān)性能規(guī)定。

2.3.3 釩渣作為水泥混合材在經(jīng)濟效益的計算與分析

2016年9月至2017年8月我國某水泥企業(yè)將釩渣作為水泥混合材進行水泥的工業(yè)化生產(chǎn)，在這期間共消耗掉大約4.6萬噸釩渣廢渣資源，實現(xiàn)了資源的二次利用。釩渣廢渣在水泥工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅減少了釩渣堆積對土地資源、水體資源以及土壤等各方面的占用和污染，而且利用釩渣作為水泥混合材的替代應(yīng)用對其生產(chǎn)成本進行一定程度降低，在對我國32.5級級別水泥各項性能以及指標(biāo)滿足的基礎(chǔ)上可達到每噸生產(chǎn)成本下降0.5元左右，為企業(yè)也為國家創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟收益，另外在我國環(huán)境治療方面也收獲巨大的環(huán)境收益，可謂是一舉兩得的好結(jié)果。以上研究與數(shù)據(jù)均可看出釩渣作為水泥混合材在工業(yè)生產(chǎn)中的替代應(yīng)用一定程度促進了水泥行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，并對我國社會與經(jīng)濟的發(fā)展有十分積極的作用，符合我國可持續(xù)發(fā)展的基本國策和戰(zhàn)略。

3 釩渣作為水泥混合材應(yīng)用發(fā)展探索

綜合以上所言釩渣完全可作為水泥混合材進行應(yīng)用，不僅是對廢氣資源的綠環(huán)環(huán)保利用，而可對于水泥企業(yè)的發(fā)展以及利益的增加均有十分積極的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，相信釩渣取代水泥混合材技術(shù)會越發(fā)成熟完善并最終被大力推廣及應(yīng)用，具有積極的社會意義。

4 結(jié)束語

根據(jù)以上研究數(shù)據(jù)深入分析得出結(jié)果，釩渣作為水泥混合材在工業(yè)生產(chǎn)過程中添加量的增加會導(dǎo)致水泥凝結(jié)時間的延長，通常情況下添加比例每增加3%左右水泥的初凝時間以及終凝時間會隨之延長30分鐘左右，釩渣在水泥生產(chǎn)過程的添加量與水泥凝結(jié)時間二者是為正比的關(guān)系；在釩渣作為水泥混合材進行工業(yè)生產(chǎn)的過程中其摻入量在6%以下時所生產(chǎn)水泥抗壓強度不會產(chǎn)生較大影響，隨著釩渣添加數(shù)量的提升所生產(chǎn)水泥抗折強度會隨之減小，二者之間呈現(xiàn)反比關(guān)系，但是所生產(chǎn)的水泥均能對我國32.5級別水泥的強度性能指標(biāo)進行滿足；釩渣作為水泥混合材應(yīng)用于水泥的工業(yè)生產(chǎn)中不僅是對廢棄資源的綠色利用而且是對企業(yè)生產(chǎn)成本有效降低，經(jīng)過實踐結(jié)果表明釩渣作為水泥混合材添加可使得水泥生產(chǎn)成本降低，使得水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益得到一定程度提升。