用電廠爐渣作水泥混合材的研究

薄根偉

（桐鄉市羔羊水泥有限公司，浙江 桐鄉 314500）

0 引言

在水泥生產的過程中，加入一定量的混合材，既可以降低水泥生產時所消耗的成本，也可以減少水泥生產對環境造成的污染，并且能夠有效地改善水泥自身的性能。本文的主要目的就是分析電廠渣爐作為水泥的混合材進行實驗研究，既可以提高水泥的穩定性，同時也能夠增強水泥后期的使用效果。

1 爐渣的性質

在分析的過程中，選擇了用電廠的工業爐渣作為水泥混合材試驗中必然的主要材料。在進行分析的過程中，首先要了解爐渣的物理性能，記錄其中含有的化學成分。爐渣指的是塊煤或者是粒煤燃燒后所呈現的一種松狀或是塊狀的，并沒有經過水淬而產生的殘渣。在分析某電廠的爐渣時，其所呈現的是灰紫色，并且及干渣的比重為1.8~2.3g/cm3之間，而松散干渣的容重則為680~746kg/m3，而其中所含有的化學成分相對較多。如以下幾類：SiO2含量為62.17%，標準差為1.38，Al2O3含量為19.68%，標準差為1.03，Fe2O3含量為2.65%，標準差為0.15，FeO含量為0.07%，標準差為－，CaO含量為1.83%，標準差為0.13，MgO含量為2.67%，標準差為0.26，R2O含量為0.75%，標準差為－，SO3含量為1.12%，標準差為－，其他含量為5.73%，標準差為2.03，

多數情況下，煤渣是由礦物組成的，經過偏光顯微鏡對其對爐渣進行觀察分析，能發現爐渣組主要的組成礦物包括了玻璃相、鈣長石，而其次的組成礦物則包括了赤鐵、礦石英以及少量的鈣鋁黃長石和鈉長石。莫來石多數情況下展現的形狀為針狀，并且其交織分布于爐渣中的玻璃相和氣孔的周圍。

2 爐渣的活性以及其評定方式

分析爐渣對于水泥混合材制作所帶來的積極影響時，首先要考慮到爐渣自身的活性并且對其進行評定。由于爐渣的主要成分為鋁硅質材料，并且含有較高的酸性氧化物，其中包括了二氧化硅以及三氧化二鋁，而其中所含有的可溶性二氧化硅的含量相對高在40%以上。二氧化硅能夠與水泥熟料在進行水化時生成氫氧化鈣，為了確保整個水泥的化學穩定性得到提升，保證化學穩定性，同時也不會對水泥水化帶來負面影響。為了更好地探究爐渣在水泥中的使用作用，需要用實驗中的磨研棒對其內容進行分析，并且在爐渣中加入一定的引發劑后，可以對爐渣的強度進行實驗，得出以下數據：

其配比為爐渣、消石灰、石膏的含量分別為80%、0、20%。20℃濕空氣養護7d后，在沒有開始養護之前，其材料本身的抗折強度為0.5MPa，當養護時間為第7d時強度為1.2MPa；28℃濕空氣養護28d后，在沒有開始養護之前，其材料本身的抗折強度為0.8MPa，當養護時間為第28d時強度為2.2MPa；配比為爐渣、消石灰、石膏的含量分別為75%、20%、50%、20℃濕空氣養護7d后，在沒有開始養護之前，其材料本身的抗折強度為1.1MPa，當養護時間為第7d時強度為2.7MPa；28℃濕空氣養護28d后，在沒有開始養護之前，其材料本身的抗折強度為1.8MPa，當養護時間為第28d時強度為2.9MPa。

通過數據分析發現，爐渣在消石灰和石膏的激發劑的作用下，會產生相對較為明顯的強度，并且隨著時間的不斷發展，其強度增長的速度越來越快[1]。由此可見，如果在爐渣中加入以定量的激發劑，例如消石灰和石膏，則會對爐渣的強度帶來相對較為明顯的改變，爐渣中含有的酸性氧化劑以及氫氧化鈣。如果在條件環境下為常溫常壓的狀態中，會生成穩定性相對較強并且不溶于水的含水硅酸鈣以及鋁酸鈣。為此，要求爐渣在使用的過程中，其能夠符合水泥活性混合材的實際要求，確保活性火山灰質的綜合混合材料質量能夠得到有效地提升，從爐渣活性上對其進行評定，需要考慮到其強度比以及化學分析法，其目的是控制好爐渣的整體使用質量，并且利用強度評價爐渣的實際活性，才能夠更好地明確電廠爐渣本身所具有的活性。要求所有爐渣能夠應用在水泥混合材中，爐渣的活性系數應該不小于0.25。

3 爐渣對水泥性能的影響

在分析爐渣對水泥性能所帶來的不同影響時，為了提高研究的整體效益，應考慮到在制作水泥中需要加入多少量的爐渣，明確爐渣的比重以及容重等，根據水泥的配比以及熟料的標準。隨著水泥比重會隨著爐渣參量的不斷增加進而不斷減少，并且進行延長。其中出現了以下數據能夠對爐渣對水泥性能的影響進行深入分析：

爐渣摻量10%時，其細度為0.2%，標準稠度為25.54%，比重為3.12g/cm3凝結時間分為初凝和終凝，其中初凝為1:0.5（h:min），終凝為2:19（h:min）；爐渣摻量20%時，其細度為5.0%，標準稠度為26.67%，比重為2.87g/cm3凝結時間分為初凝和終凝，其中初凝為2:18（h:min），終凝為3:39（h:min）；爐渣摻量30%時，其細度為5.0%，標準稠度為27.82%，比重為2.79g/cm3凝結時間分為初凝和終凝，其中初凝為2:56（h:min），終凝為4:59（h:min）；在水泥中摻入一定爐渣，可以發現水泥硬化的過程中，其熟料的水化以及爐渣活性組分氫氧化鈣的反應存在著非常密切的關系。在進行混合后，首先應考慮到的就是熟料中的水礦物水化，爐渣中有一些含有活性的二氧化硅以及三氧化二鋁。由此可見，爐渣應用在水泥中，作為混合材進行整體研究時，其后期的增長率相對大。

爐渣摻量為15%時，抗壓強度/相對強度增長率在3d時其為22.1MPa/41.00%，7d為34.3MPa/63.76%，28d為53.8MPa/100%，90d為58.2MPa/108.16%，180d為62.34MPa/115.4%；爐渣摻量為20%時，抗壓強度/相對強度增長率在3d時其為20.1MPa/40.60%，7d為30.3MPa/62.56%，28d為52.7MPa/100%，90d為56.1MPa/102.17%，180d為61.24MPa/111.4%；爐渣摻量為30%時，抗壓強度/相對強度增長率在3d時其為15.7MPa/30.23%，7d為26.8MPa/57.98%，28d為45.32MPa/100%，90d為48.2MPa/102.16%，180d為51.23MPa/110.4%。

而通過上述數據進行分析發現，以28dISO測法能夠得出得抗壓強度，其增長率約為100%，而如果摻入地爐渣含量在15%~30%期間，那么水泥三天內的強度增長率則可以達到33%~41%之間，而后半年的增長強度則可以達到111.6%~115.4%之間，由此可見，其整體的使用效果相對好[2]。

4 用電廠爐渣作水泥混合材的應用價值

4.1 增強穩定性

分析爐渣對水泥性能所帶來的不同影響。在水泥制作中，將爐渣作為水泥材料中的一部分，適當地加入到其中，能夠提高水泥的穩定性。通過本文的上述例子進行分析，爐渣本身屬于人工制作的火山灰質混合料，這一材料的使用與我國國家對于水泥制作中的相關標準要求相吻合。不僅如此，爐渣的整體物理構造處在一種相對空疏的狀態，也就是說爐渣中有很多不同的孔隙，這些孔隙能夠讓熟料中的氧化鈣在最短時間內水化，并且氧化鈣會直接生成氫氧化鈣，由于爐渣中的孔隙具有非常大的膨脹空間，為此能夠直接消除由于氧化鈣所帶來的破壞作用進而，直接增強水泥在使用時的穩定性。

4.2 降低生產所消耗的成本

當爐渣摻入后水泥自身的標準稠度有了非常明顯提升。水泥在進行水化時，有一部分水其所呈現的狀態是一種游離的狀態，使得水泥石結構本身存在著相對不致密的現象，其孔隙率在不斷地增加，直接影響到了水泥早期的強度，而是隨著熟化水熟料水化的過程中機會生成氫氧化鈣，這是一種堿性的介質，會在爐渣的使用過程中與空氣、水相融合，進而生成水化物，不斷的降低水泥本身所含有的堿度。其進一步地促進了熟料的整體水化效果，也使得水泥石的孔隙被逐步填滿，能夠直接增加水泥石本身的致密性，使水泥的后期自身的增長率、增長幅度斷地提升[3]。

5 結語

綜上所述，爐渣作為水泥的混合材料，其在使用時不僅僅直接擴大了水泥混合材的來源，也能夠將爐渣這一個原本相對于有害的材料變廢為寶，降低水泥在生產時所需要消耗的生產成本，提高水泥材料的使用效果，滿足目前社會發展的需求。