鋼渣對硅酸鹽水泥熟料形成的影響

馬麗霞

摘要：我國經濟發展推動各行各業快速發展。而在我國全面推動城市化發展的當下，水泥生產就成為建筑行業重點關注內容。可是，作為資源匱乏大國，如果使用優質材料生產水泥，無法實現長久發展。本文將鋼渣作為鐵質原料代替品，針對硅酸鹽水泥熟料形成展開研究。而研究結果，當鋼渣處于1300攝氏度煅燒溫度下，對于生料易燒性并沒有促進影響，而超過1350攝氏度后，則產生促進效果。

關鍵詞：鋼渣;硅酸鹽;水泥熟料

前言：

由氧化鐵、氧化亞鐵，以及氧化鈣、氧化硅等物質組成的鋼渣，礦物組成多為硅酸鹽礦物、鎂薔薇輝石等。由于鋼渣氧化鐵含量最高可達40%，這和水泥熟料十分接近，可以作為對部分原料的替代品，負責對水泥熟料燒制。而且鋼渣替代完成水泥熟料生產已經從理論研究走入實踐應用，目前建筑企業也逐漸提升該方法使用規模，未來將會是建筑企業發展重點內容。

1原材料

本文涉及到石灰石、鐵粉以及黏土均從市場隨機采購，鋼渣是唐轉爐鋼渣。鋼渣化學成分為41.80%氧化鈣，19.72%氧化硅，17.62%氧化鐵等。而其擁有2.05堿度系數，是作為低堿度鋼渣使用[1]。同時，因為鋼渣具有超過40%氧化鈣，所以對鐵質原料進行替代，也可以有效減少作業所需石灰石。在詳細分析XRD衍射圖譜后，可以發現阿利特為其主要晶態礦物，其余有氟鋁酸鈣、鈣鎂橄欖石等。為保持擁有一致性率值，在配料環節加入少量AR級別的氧化鋁試劑。

2試驗

2.1配料

在本次試驗中，控制KH、SM、IM值變化幅度在0.88至0.96、2.51至2.72、1.32至1.53，并對生料中礦物組成科學控制。

2.2熟料制備

制備作業嚴格參照GB/T 26566-2011《水泥生料易燒性試驗方法》。根據2.1的生料配比，對原材料準確稱量，經過充分混合后，將其粉磨到80微米，并保持篩余控制在9%到11%范圍內[2]。將8%～10%純凈水放入生料中，充分攪拌后，使用80兆帕壓力將生料壓制成片，在105高溫條件下迅速烘干。將已去除水分的干燥生料片放置在溫度950攝氏度馬弗爐，采用恒定溫度燒制30分鐘，結束后立刻送進已經準備好高溫爐內，采用1250、1300、1350、1400、1450攝氏度條件下恒定溫度燒制30分鐘。煅燒結束后，立即將其從爐內取出，放置在空氣環境中，并使用電風扇吹其表面，知道其表面溫度恢復正常室溫，獲得熟料樣品。

2.3 試驗方法

借助研磨機對熟料片充分磨至，直到其大小可以穿過80微米通過篩網，在借助乙二醇-酒精方法對熟料片內測定活性石灰質含量。使用Rigaku Dmax 2500X射線衍射儀對熟料粉末XRD圖測定，保持管壓、管流分別在40千伏與40毫安，保證步長0.01度，控制掃描速度為每分鐘8度。在制成熟料光片后，將其放置于1%硝酸酒精內，保持其處于侵蝕狀態的3秒至5秒，借助光學顯微鏡對其巖相結構進行觀測[3]。

3試驗結果

3.1溫度影響

常規鐵質原料配料（簡稱“常規配料”）以及作為鐵質原料配料代替品的鋼渣（以下“鋼渣配料”），經過充分燒制后獲得熟料樣品活性石灰質含量科學測定。在保持相同率值條件下，在煅燒溫度低于1250攝氏度，鋼渣燒制熟料活性石灰質，相較于常規配料在熟料活性石灰質要低，其原因是石灰石用量減少，降低活性石灰質含量[4]。而在溫度條件下，活性石灰質并未與硅酸二鈣形成與硅酸三鈣C3S。而在1300攝氏度影響下，熟料樣品出現鋼渣氧化鈣要遠超出同等條件下的鐵粉配料制成樣品。所以，在煅燒溫度低于1300攝氏度時，不僅無法做到促進鋼渣以及熟料燒制結果，嚴重情況還會對燒成反應產生負面影響。而在溫度提升至1350攝氏度至1450攝氏度，這是因為鋼渣樣品在活性石灰質方面，會在1350攝氏度至1450攝氏度，產生熟料燒成具有明顯意義促進效果。但是在煅燒溫度逐漸提升，這種積極促進反而會呈現下降趨勢。選擇不同生料配比，針對不同溫度條件下，進行煅燒熟料樣品使用XRD測試。從測試數據中，可以發現雖然幾組在樣品中都可以表現為均勻晶型，多是水泥礦物以及活性石灰質。而在不同溫度條件下，雖然下煅燒樣會呈現衍射圖譜并檢查，但是在1250攝氏度下，阿利特并沒有較高衍射峰，但是活性石灰質卻與貝利特產生強烈衍射峰。當煅燒溫度不斷升高的同時，阿利特衍射峰逐漸上升，但是活性石灰質以及貝利特存在衍射峰減弱問題。在1450攝氏度煅燒產品中，并不能準確把握活性石灰質衍射峰。但在相同率值下科學配料，保持相同煅燒溫度1450攝氏度條件下，摻雜鋼渣的樣品要在阿利特衍射峰方面比不摻雜鋼渣樣品現象更為明顯，尤其是1250攝氏度1300攝氏度沖擊下，衍射峰效果更為敏感，可以理解為鋼渣推動阿利特低溫運行形成，在這方面要強于鐵粉。

3.2熟料晶體

當常規配料選擇進行燒制熟料。如果礦形狀不規范較，多會產生晶體連生，造成部分晶體過分生長，同時，礦晶體多為硅酸二鈣包括至其中[5]。鋼渣配料選擇進行燒制熟料時，其晶體無論是尺寸還是分布相對均勻，晶體具有例如五邊或六邊生長情況，粒徑會保持在15微米至30微米。在實際經營中，連生晶體并不常見。這些問題是因為鋼渣作業實際就存在硅酸三鈣諸多礦物，保障可以在熟料燒制時，將其成為晶核使用，避免因晶體成核產生強烈勢能壁壘，保障晶體擁有良好發育情況。鋼渣擁有氟化鈣、氧化鎂等多種礦物，讓熟料液相形成有效促進效果。但當KH值較低熟料樣品，難以發現活性石灰質;但在KH值較高時，活性石灰質可以較為容易從熟料樣品中找到。不同熟料的活性石灰質會存在以顆粒狀為主的成堆分布，或者零星分布的活性石灰質。

4試驗總結

當煅燒時間在1300攝氏度下，鋼渣配料并不會產生促進生料易燒性提升。但在1350攝氏度條件下，則會呈現較為強烈促進效果。當鋼渣應用于生料配料中，對于熟料燒成中物相產生消失并無直接影響，對于阿利特產生具有較強促進效果。而且鋼渣配料燒制而成的熟料相較于鐵粉制成熟料，其阿利特結晶更加完整，分布不分散、均勻，有效降低包裹物數量。應用鋼渣不僅不會影響硅酸鹽水泥熟料質量，在一定程度上也可以起到提升熟料應用質量效果，對于建筑行業混凝土生產具有較強指導價值。

結論：

本文因篇幅有限，針對內容僅涉及到生料易燒性能以及阿利特來兩方面內容，作為參考內容略顯不足。企業在利用鋼渣進行水泥熟料生產時，一定要嚴格控制各項數據，以科學手段合理調整試驗步驟。同時，也要做好與技術人員溝通工作，針對問題技術處理、解決，從而保證實驗具有實際意義。希望本文可以作為相關企業施工作業參考內容使用，為我國建筑行業發展貢獻力量。

參考文獻：

[1]王文林，曹蕾，顧紅霞，等.鋼渣熱燜工藝及其對水泥性能的影響[J].硅酸鹽通報，2020，39;284（05）：231-237.

[2]王景然，柯昌明，張錦化.提鈦尾渣對硅酸鹽水泥水化性能的影響[J].硅酸鹽通報，2020，39;284（05）：164-169.

[3]廖成皓，陳穎，周端勝，等.石粉-鋼渣混凝土力學及收縮性能研究[J].公路，2020，65（01）：226-230.

[4]汪坤、李穎、張廣田.含鋼渣的低熟料混凝土耐久性及水化機理研究[J].中國冶金，2020，30（10）：95-100.

[5]傅博、馬夢凡、申旺、程臻赟、江堯.氣化渣對硅酸鹽水泥強度和微觀結構的影響研究[J].硅酸鹽通報，2020，39;287（08）：168-172.