鋼渣配料對水泥熟料的物理性能及水化產物的影響

趙 靜

（駐馬店市豫龍同力水泥有限公司， 河南 駐馬店 463200）

1 鋼渣介紹

工業煉鋼過程中所排放的廢渣性能會根據冶煉工藝的不同而不同，如果依據工藝不同來劃分種類，可分為平爐鋼渣、轉爐鋼渣、電爐鋼渣，鋼渣和水泥熟料的化學組成成分相似，包括氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鐵等，但是二者組成成分所占的比重都各不相同，有的甚至差異很大。由于冶煉工藝不同，所排放的鋼渣酸堿度也各不相同，如果依據酸堿度劃分種類，也可分為橄欖石渣、薔薇輝石渣、硅酸二鈣渣等等。鋼渣重要組成成分有硅酸二鈣、硅酸三鈣，這兩種化合物能夠決定鋼渣的膠凝行，而且可以發生水化反應。硅酸鹽熟料煅燒溫度僅在一千四百攝氏度左右，而鋼渣需要在一千六百攝氏度以上才可以生成，而且由于溫度過高，生成的鋼渣中，礦物質結晶密度很大，所結晶體的晶粒也較大，膠凝性能會相對較低，發生水化反應的速度也會變得緩慢。鋼渣由于組成成分不同也顯示出不同的活性，而這種活性需要特定的物質來激發才能顯現出來，激發方法根據不同的工藝有物理激發、化學激發和熱力激發等方法，技術人員可以根據不同的具體情況選擇合適的方法。

2 鋼渣在水泥方面的應用

鋼渣配料能夠影響水泥熟料的物理性質，因而在水泥行業中，鋼渣的應用也比較廣泛，最常見的有三種，作為水泥的生料焙燒，生產熟料鋼渣水泥，作為水泥活性混合材料。

2.1 作水泥生料焙燒

有些鋼渣配料中有接近百分之五十的氧化鈣，所以在水泥生料中加入鋼渣，相當于加入了部分石灰石，可以相應的提高石灰飽和度，在水泥熟料煅燒過程中，鋼渣中的硫化三碳可以作為晶種使用，這時會促進硫化二碳和氧化鈣反應生成硫化三碳，這種方法可以極大縮短水泥熟料焙燒時間，用鋼渣配料焙燒水泥熟料，可以設計不同的實驗對水泥熟料進行性能分析，根據大量的而且種類各不相同的實驗研究，在水泥熟料焙燒過程中加入鋼渣配料，并不會對水泥性能產生負面的影響，更為重要的是，鋼渣配料還可以加速固相反應硫化二碳、硫化三碳，等等一些礦物質的形成，在水泥熟料中加入百分之十的鋼渣配料焙燒，再加入石膏粉研磨，用這種方法制作得到的水泥，性能好，質量好，物理性質良好，可以滿足使用的條件和準則。同時我們對鋼渣配料在水泥中焙燒過程中的作用和機理做出了研究和分析:在水泥熟料的焙燒過程中，鋼渣配料起到了石灰質和鐵成分的作用，可以作為石灰質或者鐵成分的替代品，據調查，將百分之八鋼渣配料加入到水泥生料中，就可以達到完全替代鐵組成成分的作用，在這同時，可以相應的減少百分之五的石灰成分的加入量，以鋼渣作為水泥焙燒時的原料，可以很大程度上提高水泥的質量和性能，提高石灰飽和度，降低硅氧率，極大程度提高燒結性能。

2.2 用鋼渣替代部分水泥配料

硫化二碳和硫化三碳多存在于中高堿性的鋼渣中，當然還有水硬性礦物質，和鋁硅酸鹽的玻璃體等，這種鋼渣進行粉碎可以直接生產水泥，建筑行業中有一種常見的硅酸鹽水泥，由轉爐鋼渣，加適量高爐渣、水泥熟料、石膏粉，再加入少量的激發劑制作而得的。建筑行業中還有兩種常見的鋼渣水泥，二百和四百號混凝土，具有高強度耐磨、抗腐蝕性能，抗滲透和抗冷凍能力極強，在民用建筑中多作為樓梯、梁、板等設置的建設工作，令國人驕傲的是，有一種防水混凝土建材，有微膨脹性，還有很好的防滲漏性，也屬于鋼渣水泥的一種。鋼渣配料作水泥熟料生產的另一種重要的性能還有，生產土聚水泥，有一種新研發的堿激發膠凝水泥，以天然的鋁硅酸鹽為主要材料，摻有多種非晶體礦物質相的鋁硅酸鹽聚合物，主要原料還有工業生產過程中的固體廢料，在和黏土和硅酸鹽混合反應后，能夠在低溫條件下硬化，也可以作為一種化學陶瓷材料使用，應用廣泛，制作工藝較簡單，根據研究數據進行分析，我們可以知道，以鋼渣配料生產土聚水泥，有諸多優點，例如凝結速度很快，養護溫度不需要很高的條件，實現常溫固化，并且，用這種工藝制作而得的水泥比普通的硅酸鹽水泥抗壓強度更高，質量更好，也因此被建筑行業中的技術人員更為廣泛的應用。

2.3 用作水泥活性的混合材

將鋼渣應用到混合材使用，已被國家列為重點研究項目，生產鋼渣礦產水泥是其中較有代表性的一項項目，用一定比例的鋼渣、礦渣、水泥熟料混合，再配以適量的其他種類的激發劑磨成粉末所制作而得鋼渣礦產水泥。鋼材配料有一定的潛在活性，需要通過不同的技術方法進行激發才可以顯現出來，作為水泥混合材配料使用，水泥生產過程中使用的鋼渣配料其中的組成成分硫化三碳占的比重較大，是主要的組成成分，也因為硫化三碳所占比例較大，在鋼渣處理時最好采用急冷技術。通過查閱資料表明，硅酸二鈣和硅鈣石不銹鋼鋼渣主要的礦物質組成成分，具有很高的耐磨和耐腐蝕性，有很高的膠凝活性，若想制作符合標準的復合水泥，可以根據比例摻入一定量的不銹鋼鋼渣，穩定態的重金屬在不銹剛鋼渣中存在，而且這種重金屬的進出率遠在標準進出率以下，安全性能極高，也是不銹鋼鋼渣做混合材的優勢。在實際的施工過程中，由于技術人員操作水平不一，設備水平不一，致使各種組成成分在研磨之后的粗細程度不同有些顆粒較粗的鋼渣，礦渣晶體，不容易發揮他們的膠凝性能，因此，這種水泥不符合現代建筑行業對水泥質量的高要求條件。

3 鋼渣配料在混凝土行業中的應用

鋼渣配料表面比較粗糙，棱角較多，外形不夠規整,但是混凝土與鋼渣為主要組成成分，強度比平均水泥強度要高，結構更加緊密，密度更大，鋼渣中其中一種礦物組分耐磨性較好并且有較強的耐磨性，抗凍性能較高，混凝土的耐久性綜合取決于以上性能，如果想改變混凝土的流動性，也可以在其中摻入適量的鋼渣，但是這會延長混凝土的凝結時間并且隨著摻入的鋼渣量的增大，延長時間會隨之增大。

4 鋼渣配料對水泥物理性質的影響

從圖中進行分析，A、B、C、D、等折線依次代表鋼渣的粗細程度，A為最粗，其余依次遞減，不難看出，隨著干縮應變數據的增大，細鋼渣失水率顯著降低，同樣的可以總結出干縮應變的規律，隨著鋼渣直徑增大，干縮應變數據隨之增大，失水率為2%時，干縮應變增長速度最快，達到最大失水率才增長速度才接近緩和，由此可得出，鋼渣膨脹率會隨鋼渣的粒徑大小而改變，細鋼渣能夠顯著的減小碎石收縮作用，細鋼渣加入越多，效果越明顯。

5 結束語

水泥產業是大規模的項目，是大規模的資源依賴型行業，水泥行業又吸納工業固體廢物，規模之大，可想而知，而現如今我國國內環境形式嚴峻，資源日益緊張，如今國內對于施工效率的要求也是越來越嚴格，從技術上講，工作人員應該對鋼渣研磨程度等有利于水泥使用方面下大力度研究，我國各大鋼鐵廠的首要任務也由需求量轉到了節能減排方面，而中國對鋼渣配料和水泥的生產技術在日益提高，某些技術已走在國際前沿，相信通過各方面技術人員的共同努力，一定能開辟鋼渣資源利用的新途徑。