钒渣作为水泥混合材的研究

钒渣作为水泥混合材的研究
姚立红;刘生超;徐浩;秦浩
【摘要】钒渣是石煤灰渣直接酸浸提钒产生的工业废渣,具有一定的活性.本试验研究钒渣作为水泥混合材对水泥物理性能的影响.通过设定合理的配比方案和小磨试验,寻找钒渣作为混合材的最佳掺量,根据小磨试验结果指导大磨生产.大磨试验结果表明,钒渣可以作为水泥混合材使用,钒渣掺量为6％时可以增加混合材掺量,降低水泥的单位生产成本.
【期刊名称】《水泥工程》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】3页(P87-89)
【关键词】钒渣;水泥;混合材;强度
【作者】姚立红;刘生超;徐浩;秦浩
【作者单位】葛洲坝集团水泥有限公司,湖北荆门448000;葛洲坝集团水泥有限公司,湖北荆门448000;葛洲坝集团水泥有限公司,湖北荆门448000;葛洲坝集团水泥有限公司,湖北荆门448000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.4
葛洲坝老河口水泥有限公司拥有一条Φ4.8m× 74m水泥熟料新型干法生产线，年产水泥260万t。

公司致力于节能降耗，充分利用废物废渣，生产绿色环保型水泥产品。

公司周边有较丰富的钒渣资源，研究其作为水泥混合材不仅可以减少环境污
染，节约土地资源，还可以变废为宝，实现工业固体废弃物资源综合利用，符合国家的产业政策，有利于企业的健康可持续发展。

各原材料的化学成分见表1，根据《用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法（GB/T 12957—2005）》检验标准，钒渣活性试验结果见表2。

钒渣活性：44.0/58.2=75.6%，可以看出钒渣可作为活性混合材使用。

设计熟料与钒渣的小磨试验配合比，钒渣掺入量在0～16%之间，试验小磨规格型号为Φ500mm× 500mm。

钒渣对水泥强度的影响关系见图1，小磨试验结果见
表3。

由图1和表3可见，钒渣掺入量在0～6%之间，水泥强度随着钒渣掺入有所降低；随着钒渣进一步增加，掺量超过6%以后，钒渣对水泥强度减弱作用越来越明显。

另外，钒渣作混合材加入到水泥中，水泥的标准稠度、凝结时间等其它物理性能指标均符合GB 175—2007标准的要求。

通过大磨试生产寻找合适的混合材配比，以便更好利用混合材活性，降低水泥生产成本。

2.1 试生产方案
方案一配比是：熟料∶石膏∶石灰石∶粉煤灰∶煤矸石
=59%∶5%∶16%∶10%∶10%。

方案二配比是：熟料∶石膏∶石灰石∶粉煤灰∶
煤矸石∶钒渣=57%∶5%∶16%∶8%∶8%∶6%。

分别按方案一和方案二两种质量配比方案配料，并分别在Φ3.2m×12m水泥磨进
行粉磨，连续生产3 d，取样检验水泥的物理性能。

质量控制指标：水泥细度≤1.5%（80μm筛余），w（SO3）=（2.2±0.2）%，
其它指标符合普通硅酸盐水泥GB 175—2007标准。

2.2 生产实施
试生产技术方案确定后，开始在大磨上组织生产。

方案一和方案二生产数据分别见
表4和表5。

由表4和表5可见，加入不同种混合材，钒渣掺入量控制在6%对强度减弱不是很明显，几种混合材之间可以起到“叠加作用”，保证了水泥质量的稳定性。

用钒渣作混合材，水泥的凝结时间有所延长，初凝时间延长30 min左右，终凝时间延长40 min左右，但都符合国标要求。

也有利于道路施工对水泥凝结时间的特殊要求；用6%钒渣取代部分其它水泥混合材，在水泥强度基本不变的情况下，可以多掺入2%左右混合材，有利于降低水泥的单位生产成本。

加入钒渣后，水泥的凝结时间有所延长，分析原因可能是钒渣中含有水溶性杂质，溶解后进入水泥浆体，与Ca(OH)2等生成难溶性物质并沉积于水泥颗粒表面，阻碍了水分的渗入，从而延缓了水泥的水化速度。

与未加钒渣的方案比较，掺入钒渣的水泥3 d抗压强度略低，28 d抗压强度略高，原因是粉煤灰和矸石渣的早期活
性优于钒渣，其含有的CaO与SiO2水化反应较快；掺有钒渣的水泥水化反应较慢，加之掺有钒渣的水泥熟料比例相对较少，使得掺钒渣的水泥早期强度偏低。

随着水化反应的继续进行，钒渣中较多的活性SiO2与熟料水化析出的Ca(OH)2参
与二次反应的作用更加明显，生成更多的水化产物C-S-H凝胶；钒渣中的酸性氧
化物（SiO2+ Al2O3+Fe2O3）高达90%以上，可以降低水化碱度，加快水化反
应进程，提高水泥强度[1-2]，同时水泥混合材多掺产生的“叠加效应”也有利于
提高水泥强度，因而方案二在多掺2%混合材的情况下，后期28 d强度并不比方
案一的强度低。

（1）钒渣可以作为水泥混合材加入到水泥生产中，不影响水泥的安定性、凝结时间等其它物理性能，可以生产出符合国家标准的优质合格水泥。

（2）随着钒渣掺量的递增，水泥强度整体呈下降趋势，超过一定量后下降明显。

研究表明，用6%钒渣取代部分其它水泥混合材，可增加2%左右混合材掺量，减
少了熟料用量，水泥直接生产成本降低3元/t。

（3）钒渣作为混合材使用，延长了水泥的凝结时间，改善了水泥的施工性能，能满足特殊工程尤其是道路施工对水泥凝结时间的要求，满足了市场所需。

该新型装置已成功应用在葛洲坝集团Φ4.2m× 13m的圈流球磨粉磨系统中，与整体式出料篦板相比，结构简单、检修、拆装、更换方便，曲线式扬料板使内圈物料不会阻碍外圈物料的滑落，下料顺畅，使用效果良好，得到了使用厂家的好评。

【相关文献】
[1]焦向科，张一敏.高硅钒尾矿作水泥混合材的试验研究[J].新型建筑材料，2012（9）.
[2]施正伦，周宛渝，方梦详，等.石煤灰渣酸浸提钒后残渣作水泥混合材的试验研究[J].环境科学学报.2011，31（2）.。