宝钢钢渣在水泥生料配料中的应用研究

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利用钢渣作混合材增加水泥耐磨性的实验研究

利用钢渣作混合材增加水泥耐磨性的实验研究(副答论文)抚顺水泥股份有限公司常宏2006年7月15日利用钢渣作混合材增加水泥耐磨性的实验研究————孙丽华严丽华常宏随着水利、电力和交通运输业的蓬勃发展，对水泥耐磨性能的要求也越来越被用户和生产厂家所重视。

在以往的生产中，为了增加水泥的耐磨性，主要采用的方法是：调整熟料的矿物组成。

即适量增加C4AF和C3S的含量，限制C3A的含量，以达到耐磨性和抗干缩的目的。

但是这种方法必须重新确定符合高C4AF和C3S，低C3A的配料方案。

改变窑的煅烧制度，也不利于正常生产。

实践证明，钢渣可用于增加水泥耐磨性。

为此，我们用正常生产的熟料，加入一定比例的钢渣，进行了水泥耐磨性试验研究。

并开发出耐磨水泥品种。

钢渣的选择钢渣是炼钢生产排出的废渣，产量约占钢产量的20%。

抚顺是一个重工业城市，两大钢厂钢渣的排放量为30—40万吨/年，而且利用率低。

水泥厂如能合理利用，可变废为宝。

但是，因出渣方式的不同，钢渣的成分不稳定。

为选择一种成分稳定、对水泥性能无害且充分发挥水泥耐磨性的钢渣，我们取了钢厂的电炉渣和转炉渣，在试验小磨进行了水泥耐磨性试验。

方法如下：取正常生产的熟料和生产所用石膏，加入相同比例的两种钢渣，在试验小磨中粉磨至相同比面积，取得样品，进行物理试验及耐磨性试验。

结果如下表从表试验数据看出，加入相同比例的两种钢渣，在比面积和石膏掺加量基本相同的条件下，水泥的强度相差不大，耐磨性却有所不同。

加入电炉渣的水泥磨损量为3.09kg/m2，而加入转炉渣的水泥磨损量为2.17 kg/m2。

显然，加入转炉渣的水泥耐磨性能好与加入电炉渣的水泥。

说明，在提高水泥耐磨性上，转炉渣由于电炉渣。

在小磨试验后，我们又进行了两种钢渣的化学分析以验证两者是否符合《用于水泥中的钢渣》的标准。

数据如下：从化学分析看，电炉渣中Al 2O 3、MgO 的含量均高于转炉渣，而水泥的有效成分CaO 含量相对转炉渣低。

【资料】钢渣在水泥混凝土中的应用研究-宏艺要点汇编

3、钢渣作为辅助胶凝材料的研究
活性增加效果
类别水泥胶砂强度受检胶砂强度/MPa 活性指数/% 活性增加值/%
/7d/28d/MPa
/7d/28d/MPa
7d/28d
7d/28d
钢渣1+ 36.4/59.1
23.8/50.2
65/85
15/10
钢渣2+ 37.5/57.9
25.8/52.1
67/90
S3
390
170 810 1010 0
3.9 34.7 43.1
S4
312
168 810 1010 78
3.9 36.5 46.9
S5
195
165 810 1010 195 3.9 33.2 44.0
并委托省质监站，根据JGB/T193-2009《混凝土耐久性检验评定标准》
进行了混凝土的抗冻性、抗水渗性、抗氯离子渗透性、抗碳化性、抗硫酸盐
我国利用情况：
2、水泥及其混凝土技术传统观念的变革
2.1 应用技术中的常见误区 a、为满足快速施工的要求，过分追求水泥早强，忽视远期强度。 b、为熟料强度在28天内发挥到极致，水泥磨得细了又细。片面地认为：“强度越高的水泥，才是优质水泥”。 c、圈流粉磨水泥、产品颗粒分布集中，使用性能较差。 d、把水泥作为“胶凝材料”和“混凝土强度”的唯一来源。片面追90
268
332
5.1
8.2
25.3
48.3
8.6
24.2
50.3
采用沂东中联P·O42.5级普通硅酸盐水泥，辅助胶凝材料（SCM）为矿渣粉：钢渣粉=1:1复合而成。集料：细集料为天然河砂，表观密度为2730kg/m3，堆积密度为1500 kg/m3，吸水率6.4%，细度模数2.8。粗集料为临沂碎石，表观密度为 2740kg/m3，堆积密度为1600 kg/m3，5~25mm连续级配，做混凝土测试。

钢渣代替铁矿石生产高性能水泥熟料研究

钢渣代替铁矿石生产高性能水泥熟料研究发布时间：2021-01-21T08:49:44.186Z 来源：《中国科技人才》2021年第2期作者：贺金涛[导读] 我们想尝试利用钢铁厂产生的废弃钢渣，代替部分水泥的生产原料制作水泥。

北方水泥公司黑龙江省牡丹江市 157000摘要：钢渣是炼钢工业的废渣，其排放量为粗钢产量的15％～20％，大量排放的废弃钢渣会造成资源浪费、占用土地及污染环境等问题。

随着钢铁工业的发展，钢渣排放量会越来越大，消纳处理钢渣速度相比排放速度慢，导致其储量不断增大。

2017年我国每年钢渣排放量约8000万t，2018年中国钢产量约11亿t，钢渣产量约1.7亿t，但其利用率却只有22%，不足30%。

在资源日益紧缺的今天，如何有效、快速地处理及利用这些钢渣成为大家关注的热点。

为了寻找行之有效的综合利用方法，国内许多研究人员就钢渣的综合利用做了很多的研究工作。

关键词：钢渣；铁矿石；生产高性能；水泥熟料引言随着我国经济的快速发展，水泥在国民经济建设中需求量越来越大。

水泥行业的发展虽然加快了我国基础设施建设的进度，但同时也给我们带来了诸多的“困扰”，如原材料的大量开采对环境造成了极大的破坏。

我国钢铁行业每年会产生大量的钢渣废弃材料，而这些钢渣的化学成分与水泥原料的化学成分相似，因此，我们想尝试利用钢铁厂产生的废弃钢渣，代替部分水泥的生产原料制作水泥。

1国内外钢渣利用现状目前，国内处理钢渣的主要技术为热闷自解法、滚筒法、粒化法、风淬法、热泼法等。

在钢渣综合利用方面，我国发展得相对较晚，近些年，随着对环境保护和固体废弃物再利用的重视，钢渣在筑路、建材以及水泥混凝土等方面获得了广泛应用，但其综合利用率仅为22%。

国外发达国家对钢渣的处理和利用的研究开展得相对较早，在二十世纪初就已开展了许多钢渣的综合利用技术研究。

根据国际权威部门对日、美、英、德等十几个发达国家近几年钢渣综合利用现状的研究结果分析表明，日本、美国等发达国家的钢渣利用率已接近100%，其他国家如俄罗斯的钢渣利用率也达到了40%。

钢渣微粉在水泥混凝土中的应用研究

钢渣微粉在水泥混凝土中的应用研究硅灰、粉煤灰等矿物掺合料在混凝土中的应用，可大幅度的提高混凝土的性能。

但普遍使用的硅灰、粉煤灰等已出现了货源短缺及价格上涨等将钢渣粉作为混凝土的活性矿物掺合料，由于钢渣微粉的比表面积大、活性好、可与熟料粉混合配制水泥，同时可以作为外加剂替代水泥直接掺入混凝土中，生产性能优越的高性能混凝土，降低水泥和混凝土的成本。

1、钢渣粉的化学成分及特性1.1 钢渣粉的化学成分钢渣的化学成分组分CaO SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 MgO MnO P2O5含量40%~50% 12%~18% 2%~5% 7%~10% 5%~20% 4%~10% 1%~2.5% 1%~4% 钢渣粉的化学成分以CaO和SiO2 AI2O3、MgO FeO和Fe2O3等组分。

另外还有少量的S P和游离CaO MgO等，这些二价离子的游离金属氧化物以RO相表示，常以固溶体形式出现。

以化学成分而言，钢渣粉和水泥熟料有些相似，只是氧化物含量差别较大。

1.2 钢渣粉的特性1、将钢渣经机械磨细后，可以改变原先的晶体结构，增加颗粒表面的活化能，可以充当水泥或水泥混凝土的活性材料。

另外钢渣粉具有较好的流动性、耐久性、体积稳定性和抗碱骨料反应，混凝土中掺加钢渣粉后可提高混凝土的和易性，消除碱骨料反应。

2、钢渣微粉的水硬活性及活化措施。

钢渣的胶凝活性来源于其含有的硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐矿物，其中所含的硅酸二钙C2S硅酸三钙C3S 对强度的贡献最大。

钢渣中的主要矿物相RO相没有胶凝性，而且吸收氧化钙，使钢渣中的硅酸三钙减少。

虽然钢渣的化学成分与水泥熟料相似，但它的生成温度比硅酸盐熟料高了很多，其矿物结晶致密、晶粒较大、水化速度缓慢，只是一种具有潜在活性的胶结材料。

且钢渣中含有大量的CaO MgO成分，控制不当极易造成安定性不良的后果。

另外钢渣粉中虽然含有少量C3S、C2S料少，因此将钢渣用于水泥和混凝土中必须对其活性进行激发。

钢渣在水泥生产中的应用研究

钢渣在水泥生产中的应用研究摘要：钢渣因成分波动大、易磨性差、稳定性差等原因，导致其用于水泥熟料烧成技术没有得到广泛推广。

本文结合公司对铁质原料的需求，开展钢渣在水泥生产中的应用研究，从钢渣优选、生料易烧性分析、熟料性能研究入手，改善水泥熟料质量，提高钢渣在水泥生产中的综合利用率。

关键词：钢渣；易烧性；熟料性能引语在水泥生产中，钢渣因其潜在水硬性高、产量大、成本低，并且含有相当数量的近似水泥熟料组成的矿物而成为水泥生产中首选原材料，在熟料煅烧中可起到诱导结晶、加速助熔的作用，使水泥生产实现优质、高产和低耗。

把钢渣用作水泥生产原材料，节约了大量宝贵自然资源，保护了环境，同时降低了水泥生产成本，具有广阔的应用前景。

本文结合公司对铁质校正原料的需求，研究钢渣在水泥生产中应用的可行性，确定煅烧水泥熟料的钢渣种类；结合实际设计配料方案，多角度分析了掺入钢渣后对生料易烧性及熟料性能的影响，解决了钢渣在水泥工业中应用时均化和粉磨的难题，已在所属单位实现了产业化和推广应用，控制生产成本的同时保证产品质量，具有一定的实践指导意义。

1原材料选择本文所选用所有原燃料物理化学性能和放射性等指标均符合相应标准要求，综合考虑成本等因素最终确定如下原燃料：钙质材料选用公司自备矿山单独生产和均化的石灰石；硅铝质材料选用公司附近砂岩和页岩；对比用铁质材料选用当地产铁粉；钢渣由公司附近两家钢厂提供，其中0-6YA是A钢厂提供的0～6mm 尺寸的钢渣，0-10YB是B钢厂提供的0～10mm尺寸的钢渣。

各材料化学分析见表1。

表1 原材料化学成分分析2钢渣基本性能研究2.1钢渣粉磨性能试验将0-10YB和0-6YA分别置于电热干燥箱中，在105 ℃的条件下烘干24 h直至恒重，分别称取50kg，经球磨机粉磨30min后称重；将粉磨后的钢渣过0.6mm 标准筛筛出大颗粒难磨物相（0.6mm筛上颗粒）并称重，得出0-6YA和0-10YB中难磨物相的重量见表2。

钢渣在生料配料中的应用及其经济性分析

铁质校正原料用于立窑生产，得成功。获
今天，寻求一种廉价的铜矿渣代用材料，成为已为又一个重要课题。年，们又将钢渣用于生料配去我
料，次获得成功。再
固溶体（４尖晶石Ｍｇ・１，１）ＯＡｚＯ
新生成的无定形ＳＯ反应活性高，ＣＯ便迅ｉ：遇ａ速发生反应。但在常规配料时，由于在此温度下ＣＣ尚未分解出ＣＯ，随着温度的升高ＣＣａＯａａＯ分
ＦＯ主要存在于橄榄石相中，再加上还有一定量的ｅＭｇＯ、Ｍｎ与之共存，其熔点更低。据试验，在Ｏ１０￣热２２０Ｃ加０分钟橄榄石则全部熔化。因此，渣钢不仅是一种铁质校正原料，同时又是一种矿化剂，ＦＯ与Ｍｎ等均能够降低物料的液相生成温度及ｅＯ液相粘度，高了ＣＳ与ＣＯ在液相中的扩散度，提：ａ促进了ＣＳ的形成及晶体的发育成长。（）渣中含有１～％的ＰＯ，Ｃ０ＰＯ２钢％２：ｓ在ａ一２ｓ二元系统中有ＣＰ・：ＣＰ・ＣＰ・ＣＰ四个化合物。ＣＰ于５０～６０ｃ时形成，具有水硬性；：５０ｃ不ＣＰ于７０～５８０ｃ时形成，仅有微弱的水硬性；ＣＰＣＰ于０ｃ、１０００～１５￣形成，有很强的水化能力。此外，００Ｃ下具ＰＯ还是８一ＣＳ的晶格稳定剂，它能够阻止ｐ— ：：ＣＳ在在６５Ｃ发生晶型转变成＾—ＣＳ防止熟料发：７￣ｙ，

钢渣及其在水泥行业的应用

・Hale Waihona Puke ４０・４材料导报
２１００年１１月第２专辑ｌ４卷６
钢渣及其在水泥行业的应用
韩长菊，晓杰，杨周惠群，唐越
（昆明冶金高等专科学校建材学院，昆明６０３）５０３
摘要
关键词
钢渣是炼钢过程中产生的废渣，国有效利用率仅ｌ，我Ｏ对环境污染严重。钢渣富含ＣＳＣＳ等矿３、２
ＡｂｔａｔｓｒｃＳｅｌｌｇｉａｋｎｆｓｅｒｓｄｅｇｎｒｔｄｉｈｒｃｓｆｓｅｌｋｎ．Ｉｏｌｔｓｏｒｅｖｒｎｔｅａｓｉｄｏｓｗａｔｅｉｕｅｅａｅｔｅｐｏｅｓｏｔｅｎｍａｉｇｔｐｌｅｕｎｉ — ｕｏ
ＨＡＮｈｎｊ，ＹＡＮＧＸｉｊ，ＨＯＨｕｑｎＡＮＧｅＣａｇｕａｉＺＵｉｕ，ＴｏｅＹｕ
（ｃｌｙｏｉｉｇＭａｅｉｌＦａｕｔｆＢｕｌｎｔｒ，ＫｕｍｉｇＭｅａｌｒｙＣｌｇ，Ｋｕｍｉｇ６０３）ｄａｎｎｔｌｇｏｌｅｕｅｎｎ５０３
近８～９，高于钢渣中的含量，限制了钢渣在水００远远又
泥中的用量。
１１２钢渣的矿物组成．．转炉钢渣的主要矿物组成是硅酸二钙（２）硅酸三钙ＣＳ、
（。）ＲＣｓ、０相（ＯＦＯ和Ｍｎ的固溶体）Ｍｇ、ｅＯ及少量游离氧
Ｒ０・ｉ，着碱度的逐渐提高，次发生以下取代反ｓ０。随依

钢渣在水泥的应用

钢渣在建筑行业资源化利用的研究现状资源生物学院钢铁冶金系杨桂明115611023摘要：简要介绍了钢渣的化学成分、矿物组成和胶凝性能，分析了钢渣活性激发方式并论述了钢渣在水泥和混凝土中的应用。

关键词：钢渣活性水泥混凝土Research Progress of Steel Slag Utilization in Architecture Industry Abstracts: This article briefly introduces the chemical composition, mineral composition and cementitious activity of steel slag. Excitation mode of slag activity and its applications in cement industry are included.Key words: steel slag，activity，cement，concrete0. 引言钢渣是炼钢过程中产生的废渣，排放量较大。

大量钢渣的存放不仅占用土地，还会对环境造成很大危害。

全球每年约产5000万t钢渣，20世纪70年代初美国的钢渣就已达到排用平衡。

欧洲每年产钢渣约1200万t，其中65％已得到高效利用。

经过日本钢铁联盟资源化委员会的努力，1996年底，日本的钢渣有效利用率就已达95％，到2004年基本实现了100％利用。

[1~3]我国积存钢渣已有l亿t以上，各大钢厂对钢渣利用进行了广泛研究，取得了一定成效，但有效利用率还比较低，约为10％。

从目前发展趋势来看，钢渣的资源化利用途径主要集中在建筑行业，且以在水泥和混凝土中的应用作为发展的重点。

[4]1. 钢渣的性质1.1 化学成分和矿物组成目前的钢铁工业中，由于炼钢原料和冶炼工艺不同，所排放的钢渣物化性能是不同的。

按照工艺划分，钢渣可以分为平炉钢渣、转炉钢渣和电炉钢渣。

钢渣用作水泥基材料的问题研讨

第27卷第6期2005年6月武汉理工大学学报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVol.27 No.6 Jun.2005钢渣用作水泥基材料的问题研讨朱明,胡曙光,丁庆军(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070)摘要: 碱度在1.6以上的钢渣是一种具有一定水化活性,又在不同程度上存在风化膨胀不稳定性的矿物集合体,将其用作水泥基材料的关键是活性的开发与膨胀的抑制。

在现有研究的基础上,对钢渣用作水泥基材料时体积膨胀的诱因与抑制措施、钢渣活性的激发等问题进行了较为详细的探讨。

认为对钢渣采用机械活化与化学激活并举的措施不失为一条有效的途径。

关键词: 钢渣; 水泥基材料; 安定性; 胶凝活性中图分类号: T Q 172.4文献标志码: A文章编号:1671 4431(2005)06 0048 04Investigation on Applying S teel Slag to C ementbased MaterialsZ H U Ming,H U Shu guang,DIN G Qing j un(K ey Labor ator y for Silicate M aterials Science and Eng ineering of M inistry of Education,Wuhan U niversit y of T echnolog y,W uhan 430070,China)Abstract: Steel slag of alkalinity abo ve 1.6is a kind of mineral agg regation,w ith pro per hydration activ ity and unsteadyrotten ex pansion,the key use of it in cementing matrix is the development o f activity and the r estraint of expansion.Based o n existing resear ch,this study present the following problems in details:a)t he inducement and restraint measur es of voluminal ex pansion w hen steel slag was used in cementing matrix ,and b)the motivation of steel slag activ ity.T he study indicated the me chanical act ivation and the chemical activation used in steel slag are effective measures.Key words: steel slag ; cementing matr ix; stability; cementitious activity收稿日期:2005 03 28.作者简介:朱明(1960 ),男,副教授.E mail:zhuming04@钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣,一般为粗钢产量的12%~20%。

钢渣粉在水泥基材料中应用研究综述　

第40卷第9期2021年9月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.40㊀No.9September,2021钢渣粉在水泥基材料中应用研究综述邹㊀敏1,沈㊀玉2,刘娟红1(1.北京科技大学土木与资源工程学院,北京㊀100083;2.中交二公局第三工程有限公司,西安㊀710016)摘要:目前,钢渣废弃物堆存造成了严重的环境污染和资源浪费,钢渣资源化利用迫在眉睫㊂将钢渣粉应用于水泥基材料中,不仅可以提高固废资源利用率,还可以减少天然资源的消耗,替代水泥降低CO 2的排放㊂本文介绍了钢渣的物理化学特性㊁胶凝性能和活性激发方式,综述了钢渣粉在混凝土复合胶凝材料㊁全固废胶凝材料㊁充填胶结材料㊁干混砂浆四个领域的资源化利用现状㊂从凝结时间㊁和易性㊁力学性能㊁耐久性和体积稳定性等方面分析了钢渣粉对水泥基材料性能的影响㊂掺入适量的钢渣粉,可有效改善水泥基材料的性能,特别是在调控拌合物和易性与提升耐久性方面有显著优势㊂最后,提出了将钢渣粉应用在水泥基材料中存在的问题和未来的研究发展方向㊂关键词:钢渣粉;水泥基材料;胶凝活性;和易性;耐久性;力学性能中图分类号:TU528.041㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)09-2964-14Review on Application of Steel Slag Powder in Cement-Based MaterialsZOU Min 1,SHEN Yu 2,LIU Juanhong 1(1.College of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;CC-SHEC Third Highway Engineering Co.,Ltd.,Xi an 710016,China)Abstract :At present,the stacking of steel slag has caused serious environmental pollution and resource waste,so the utilization of steel slag resources is ing steel slag powder in cement-based materials can not only improve the utilization rate of solid waste resources,but also reduce the consumption of natural resources and reduce CO 2emission by acting as a substitute for cement.The physical and chemical properties,cementitious properties and active excitation modes of steel slag were introduced.The resource utilization of steel slag powder in concrete composite cementitious materials,solid waste cementitious materials,filling cementitious materials and dry mixed mortar was reviewed.The effect of steel slag powder on the properties of cement-based material was analyzed from the aspects of setting time,workability,mechanical properties,durability and volume stability.Adding proper amount of steel slag powder effectively improves the properties of cement-based materials,especially in regulating the workability of mixes and enhancing the durability.Finally,the existing problems of the application of steel slag powder in cement-based materials and the future research direction were proposed.Key words :steel slag powder;cement-based material;cementitious activity;workability;durability;mechanical property ㊀收稿日期:2021-03-27;修订日期:2021-05-08基金项目:中央高校基本科研业务费(FRF-BD-20-01A,FRF-BD-20-01B)作者简介:邹㊀敏(1998 ),女,硕士研究生㊂主要从事绿色高性能混凝土方面的研究㊂E-mail:188****8317@通信作者:刘娟红,博士,教授㊂E-mail:juanhong1966@ 0㊀引㊀言钢渣是钢铁冶炼过程中的一种工业废渣,其排放量约占粗钢产量的15%[1]㊂目前,我国的钢产量多年稳居世界第一,粗钢产量达到全球产量的1/2[2]㊂但是70%左右的钢渣未得到有效利用[3],其废弃堆存量逐年增加,占用大量宝贵的土地资源,严重破坏周边生态环境㊂钢渣资源除了通过企业内循环自消纳外,还被应用于建筑材料㊁道路工程㊁阻燃工程㊁农业肥料㊁制备微晶玻璃㊁海洋工程中[4-5]㊂钢渣在建筑材料中的应用通常有钢渣骨料和钢渣粉两种方式,由于钢渣骨料安定性的离散程度大,少量安定性不良的骨料就可能使㊀第9期邹㊀敏等:钢渣粉在水泥基材料中应用研究综述2965硬化混凝土发生表面损伤或结构性破坏,近年来将钢渣骨料作为混凝土骨料导致的工程质量问题频发㊂相比于钢渣骨料,钢渣粉在建筑材料方面的综合利用更为广泛㊂在国家发展改革委㊁科技部等十部门最新发布的‘关于十四五大宗固体废物综合利用的指导意见“中,也明确指出扩大钢渣微粉作混凝土掺合料在建设工程等领域的利用㊂但由于钢渣自身特殊的物理化学性质,处理工艺㊁冶炼工艺不同带来的差异,钢渣粉仍存在早期水化活性低㊁凝结时间长等亟待有效解决的问题[6-7]㊂本研究综述了钢渣粉及其在水泥基材料中资源化利用的研究成果,分析指出了目前存在的问题,提出了发展趋势,为今后钢渣粉在水泥基材料中的进一步研究和应用提供技术指导和参考㊂1㊀基本特性钢渣冶炼工艺和处理工艺的复杂多样化,导致了钢渣种类多㊁渣况差异大的现象㊂根据冶炼工艺可将钢渣分为转炉钢渣㊁电炉钢渣和平炉钢渣,根据处理工艺可将钢渣分为热焖渣㊁热泼渣㊁滚筒渣等[8-9]㊂1.1㊀物理化学特性国内外研究结果表明,各种钢渣成分含量波动较大,但化学组成基本相同[10-13]㊂钢渣的化学组成主要包括CaO㊁SiO2㊁Al2O3㊁Fe2O3㊁MgO[11,13],在组成上与水泥熟料相似,但CaO和SiO2的含量低于硅酸盐水泥,这意味着钢渣中硅酸钙的含量较低㊂钢渣的矿物组成主要包括硅酸二钙(C2S)㊁硅酸三钙(C3S)㊁少量游离的氧化钙(f-CaO)㊁铁铝酸四钙(C4AF)以及MgO㊁CaO㊁TeO和MnO等(统称为RO相)金属氧化物[11,13-15]㊂钢渣中的主要矿物相会随钢渣碱度的变化而变化㊂徐光亮等[16]认为低碱度转炉钢渣的主要矿物相为橄榄石㊁镁蔷薇石㊁RO相和C2S㊂侯贵华等[14]认为高碱度钢渣主要矿物相为C2S㊁铁铝钙和镁铁相固溶体,此外还含有少量的C3S㊁f-CaO和MgO㊂饶磊[17]研究发现:钢渣碱度从4.0开始降低的过程中,矿物相中的C3S㊁铁酸二钙(C2F)㊁方镁石含量逐渐减少,C2S含量呈现先升后降的趋势;当碱度降至2.5时,方镁石消失,蔷薇辉石开始析出;RO相含量随碱度降低逐渐上升㊂1.2㊀水化特性钢渣中的C2S和C3S具有一定活性,可水化生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH)晶体,该过程与硅酸盐水泥水化过程相似㊂但钢渣中活性相对较高的硅酸盐矿物及铁铝酸盐矿物仅占40%~70%,并且在钢渣生成过程中,高温融熔导致C3S结构更加致密,钢渣的胶凝性能远低于硅酸盐水泥熟料[13]㊂王强[18]借助等温差分量热仪对比了钢渣粉和纯硅酸盐水泥的水化放热速率,发现钢渣粉水化第二放热峰比纯硅酸盐水泥晚12h左右出现,且峰值仅为水泥的1/12,说明钢渣粉中的活性成分含量远低于纯硅酸盐水泥㊂齐立倩[19]也进行了相似的比对,发现随着钢渣粉掺量的增加,钢渣水泥体系的放热速率下降,累积放热量逐渐减小㊂这是因为钢渣中C3S含量较少,体系中Ca2+达到饱和并且饱和后与OH-结合形成CH晶体析出的时间变长㊂因此,钢渣早期反应速率较慢,初凝时间较长㊂但钢渣水泥的后期水化速率要大于纯硅酸盐水泥㊂这是因为随着水化反应的进行,C-S-H凝胶会吸附在水泥颗粒表面,阻碍了未水化的水泥颗粒与水接触,这层表面屏障层的厚度决定了水泥水化进一步反应的难易程度㊂与纯硅酸盐水泥相比,钢渣的水化活性低,生成的C-S-H凝胶含量少,后期屏障层更薄,水分更容易进入被包裹的水泥颗粒的表面,因此后期水化速率大于纯硅酸盐水泥㊂1.3㊀活性激发为了克服钢渣活性低㊁早期抗压强度不足的劣势,可通过适当的活化处理方式来激发钢渣的潜在活性㊂常用的活化技术包括物理激发㊁化学激发和复合激发㊂物理激发也称机械激发,主要方式是机械研磨㊂段思宇等[20]研究发现,细颗粒的钢渣中富集更多的Ca㊁Si元素㊂钢渣的胶凝特性正是来源于CH㊁C2S㊁C3S等矿物,用超音速蒸汽粉碎机粉磨钢渣,可优化钢渣颗粒的化学组成,得到活性更高的细颗粒钢渣㊂Zhang等[21]发现:钢渣微粉的胶凝活性随着粒径的减小,呈现先增后减的趋势;使用行星式球磨机研磨80min时的钢渣活性最佳,当研磨时间超过80min时,钢渣微粉易发生团聚,对胶凝活性激发有负面影响[22]㊂王强等[23]用61μm孔径的筛子筛出转炉钢渣粉中的粗颗粒,将这部分粗颗粒磨细后,发现其早期和后期活性均有一定程2966㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷度的提高,但与钢渣原样相比仍有很大差距㊂因此,机械激发对提高钢渣粉中粗颗粒活性的效果并不明显㊂Liu等[24]提出在钢渣取代量大㊁细度高的情况下,提高钢渣细度能有效增强钢渣水泥的后期胶凝性能,但对早期胶凝性能并无改善㊂综合而言,机械研磨可通过提高钢渣中活性矿物的比例来达到激发潜在胶凝活性的效果㊂但在研磨过程中要注意研磨方式和研磨时间的选取,控制不当时容易造成负面影响,并且研磨后的钢渣颗粒活性提升空间不大,对早期活性低的缺陷并无改善㊂化学激发是通过酸㊁碱㊁盐和矿物掺合料等物质来破坏矿物晶体,释放出Ca2+和硅氧四面体[SiO4],促使形成更多的C-S-H凝胶和钙矾石(AFt)晶体,不断填充硬化体中的孔隙,从而达到提高强度的目的[25]㊂张浩等[26]研究表明,硫酸和醋酸都对钢渣活性有较好的激发作用,28d的活性指数分别可达91.2%~97.3%和89.4%~93.2%㊂酸对体系中部分碱性物质的中和作用,促进了未水化的钢渣进一步溶解并进行水化反应㊂适量的磷酸溶液通过去除钢渣微粉中的f-CaO,对钢渣微粉的孔结构起到显著的改善作用[27]㊂但过多的酸性激发剂会破坏体系中的碱性环境,从而产生消极作用[1],因此碱激发的研究和实际运用都更为广泛㊂崔贺龙[28]通过试验得出四种碱性激发剂的激发效果排序为水玻璃(Na2SiO3)>Na2CO3㊁NaOH>Na2SO4㊂钢渣单独做胶凝材料时,即使采用水玻璃激发,早期抗压强度仍然不高[29]㊂张浩等[30]研究发现,Na2SiO3和NaOH对钢渣胶凝材料的早期抗压强度影响较大,CH对28d抗压强度影响更显著㊂王强[18]通过微观分析发现,NaOH溶液(pH=13.0)能促进钢渣的水化,但其中的RO相㊁Fe3O4和C2F仍保持惰性,并且这种促进作用在28d后减弱,对提高钢渣长期水化活性的作用有限㊂虽然化学激发能适当提高钢渣的活性,但远未达到可在水泥基材料中大量使用的程度㊂此外,化学激发剂高昂的成本也是制约化学激发技术推广运用的一大阻碍㊂单一的激发技术难以达到最佳激发效果,因此不少学者提出复合激发技术㊂王毓[25]将碱激发和矿物激发复合,发现复掺的效果整体上明显好于单掺㊂当硅灰和Na2SiO3复掺且掺量都为1%(质量分数)时,水化产物的结构更加密实且完整,与未激发的钢渣相比,3d强度提高了128%,7d强度提高了92%,28d强度提高了46%㊂宋学锋等[31]将碱激发与蒸汽养护结合,在蒸汽养护下钢渣碱激发反应进程加速,试块的早期强度提高较快,但后期强度略低于标准养护下的试块㊂不同的活化处理方式,对于钢渣粉和含钢渣粉的复合胶凝材料的水化过程㊁水化产物以及硬化体早期和后期抗压强度有不同程度的影响㊂因此,应综合早后期性能,选用适当的活化方式㊂但目前激发技术还存在着机械激发能耗大,化学激发剂资源有限㊁价格昂贵㊁种类和掺量无标准规定,复合激发技术难易程度不同等问题,未能在建筑工程中得到大量的推广㊂因此寻求激发效果更加显著㊁操作更加简单㊁价格更加低廉的活性激发技术,是今后的重点研究方向之一㊂2㊀钢渣粉制备水泥基材料2.1㊀钢渣粉制备混凝土复合胶凝材料我国从20世纪70年代开始了关于钢渣粉在水泥与混凝土中应用的研究,但当时混凝土矿物掺合料与外加剂技术还未成熟,钢渣粉作为一种低活性的矿物掺合料难以进入四组分混凝土中㊂因此当时的研究重点是将钢渣作为水泥混合材使用,并相继颁布实施了一系列国家标准‘钢渣矿渣水泥“(GB13590 1992)和行业标准‘低热钢渣矿渣水泥“(YB/T057 1994)㊁‘钢渣道路水泥“(YB4098 1996)㊁‘钢渣砌筑水泥“(YB4099 1996)等,其中最具代表性的是‘钢渣矿渣水泥“(GB13590 1992),现已改称为‘钢渣硅酸盐水泥“(GB13590 2006)㊂不同标准对于钢渣掺量的要求见表1㊂钢渣硅酸盐水泥是以钢渣㊁粒化高炉矿渣㊁硅酸盐水泥熟料按照一定比例混合,配以石膏等激发剂混合粉磨而成的㊂由于当时的活化技术和粉磨技术还不成熟,三者易磨性的差异导致了粉磨后各物料粗细程度不均,较粗的钢渣㊁矿渣颗粒难以发挥胶凝性能[32]㊂在依赖水泥等级来控制混凝土强度的年代,此类水泥难以达到建筑行业对高强度等级水泥的要求,因此并未得到广泛应用㊂但近年来,随着钢渣处理技术的不断提升,钢渣粉的性能得到大幅改善㊂王倬[33]对比了用于水泥和混凝土中的钢渣粉与矿粉的技术指标,发现一级钢渣粉在参数上均可满足S75级矿粉的要求,已经达到作为活性混合材的要求㊂㊀第9期邹㊀敏等:钢渣粉在水泥基材料中应用研究综述2967表1㊀不同标准对于钢渣掺量的要求[34-42]Table1㊀Requirements of steel slag content for different standards[34-42]标准名称标准状态钢渣含量要求‘钢渣矿渣水泥“(GB/T13590 2006)替代钢渣的最少掺入量不少于30%, (GB13590 1992)被‘钢渣硅酸盐水泥“钢渣和高炉矿渣粉的总掺量不少于60%‘钢渣硅酸盐水泥“(GB13590 2006)现行钢渣掺加量不少于30%‘低热钢渣矿渣水泥“(YB/T057 1994)作废钢渣的最少掺入量不少于30%,钢渣和高炉矿渣的总掺量不少于60%‘低热钢渣硅酸盐水泥“(JC/T1082 2008)现行钢渣掺加量不少于30%‘钢渣道路水泥“(YB4098 1996)被‘钢渣道路水泥“(JC/T1087 2008)替代钢渣的掺入量不少于30%,钢渣和高炉矿渣粉的总掺量不少于60%‘钢渣道路水泥“(JC/T1087 2008)现行取消了钢渣和高炉矿渣粉的总掺量不少于60%的规定,同时保留了钢渣的掺入量不少于30%的要求‘钢渣道路水泥“(GB25029 2010)现行钢渣掺入量ȡ10%且ɤ40%‘钢渣砌筑水泥“(JC/T1090 2008)替代钢渣的最少掺入量不少于40% (YB4099 1996)被‘钢渣砌筑水泥“‘钢渣砌筑水泥“(JC/T1090 2008)现行对钢渣掺量无规定近年来,矿物掺合料已经成为配制高强㊁高耐久性混凝土必不可少的组成部分㊂钢渣的化学组成与水泥熟料相似,磨细后的钢渣粉具有胶凝性能,因此可作为矿物掺合料应用到混凝土生产中㊂相比于作为混合材制备特种水泥,钢渣粉作为混凝土掺合料得到了更广泛的应用㊂王倬[33]在钢渣-水泥复合微粉的胶砂试验中得出:钢渣单掺量应该不高于15%(质量分数);钢渣和矿渣复掺时,总掺比应控制在50%(质量分数)内,且钢渣占比应小于25%(质量分数)㊂董涛[43]将水泥熟料和石膏粉磨至比表面积为360m2/kg后,与钢渣粉均匀混合,也得出了相似的结论,当钢渣掺入量超过30%(质量分数)时,试件早期强度明显降低,初凝和终凝时间显著增长㊂武伟娟[44]通过制备水胶比为0.4的净浆,发现水化12h后,浆体结构密实度随钢渣掺量增加而降低,当钢渣掺量达到40%时,浆体无法硬化成型㊂近年来大量的试验结果[45-47]都表明,过高的钢渣粉掺量会对浆体的成型和强度发展产生负面作用㊂为了进一步发挥钢渣粉的胶凝活性,提高钢渣粉在水泥和混凝土中的掺量,近年来,不少专家㊁学者对含钢渣粉的多元复合胶凝材料做了大量探索㊂赵计辉[48]总结了钢渣粉与几种常见矿物掺合料的复合作用:钢渣与矿渣复合水化时能达到1+1>2的效果;钢渣与粉煤灰的叠加效应取决于二者之间的比例;钢渣与石英粉之间无叠加效应,只有在低掺量的石英粉发挥填充效应时,浆体强度有少许提高;钢渣与硅灰的复合叠加效应只在硅灰掺量较低时产生㊂因此,目前使用较为广泛的正是钢渣-矿渣复合体系,甚至形成了以钢渣和粒化高炉矿渣粉为主要原料,掺入少量石膏粉磨而成的钢铁渣粉㊂Liu等[49]对超细高炉矿渣粉-水泥-钢渣粉三元胶凝体系的力学性能和水化机理进行了研究,发现体系中各组分对强度发展速度的影响和对强度的贡献率均不同㊂钢渣在早期反应程度低,延缓了整体水化进程;矿渣粉在各个阶段都具有较高的反应活性,提高了整体水化程度㊂李健生等[50]也进行了相似研究,将钢渣和矿渣粉当作主要胶凝组分,P㊃O52.5水泥当作碱性激发剂,并掺入4%(质量分数)的活性硅铝质原料,制备出了满足强度要求的早强型钢渣矿渣胶凝材料㊂黄阳等[51]选用了攀钢高碱度(碱度系数为2.5)的含钒钢渣与粉煤灰组成复合胶材,取代30%的基准水泥㊂试验表明,质量比为3ʒ7的钢渣粉与粉煤灰组成的复合胶凝材料的活性指数高于纯钢渣粉和粉煤灰,这是由于粉煤灰中的玻璃体被高碱度的钢渣激发后,协同钢渣中的C2S和C3S产生活性效应㊂但当粉煤灰占比提升,复合胶材的活性指数将降低,早期活性指数低于70%,因此钢渣粉对提高复合胶凝材料的活性有重要意义㊂Liu等[52]将钢渣与硅灰混合研磨制备复合矿物掺合料,发现研磨后的钢渣颗粒上均匀吸附一层硅灰㊂硅灰对CH的消耗有显著贡献,还可增强钢渣微粉与周围C-S-H凝胶的连接,复合矿物掺合料的整体活性随着硅灰含量的增加而提高㊂齐立倩[19]在30%钢渣和70%的水泥复合胶凝体系中,复掺3%(质量分数)的CaCO3和2%(质量分数)的生石灰,硬化体的3d抗压强度提高了59.9%,28d抗压强度提高了2968㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷17.8%㊂这是由于,CaCO3充当了水化产物C-S-H凝胶的晶核,促进了早期水化反应,生石灰的加入可产生更多AFt,两者共同作用使得浆体结构更加密实㊂侯克伟[46]将钢渣与煤矸石按质量比6ʒ4混合,并且在800ħ恒温加热2h后掺入P㊃O42.5水泥中㊂当混合料掺量不超过30%(质量分数)时,硬化体强度均可达到P㊃O32.5水泥的要求㊂目前,对于含钢渣粉的多元复合胶凝材料的水化㊁硬化过程,结构和性能都有较为充分的研究㊂‘用于水泥和混凝土中的钢渣粉“(GB/T20491 2017)㊁‘钢渣粉混凝土应用技术规程“(DG/T J08 2013 2007)㊁‘钢渣粉混凝土“(T/ZACA025 2020)等标准的发布,进一步完善了标准体系架构㊂在产业方面,年产30万t㊁60万t等不同规模的钢渣微粉生产线相继投入市场㊂我国在钢渣粉作为混凝土掺合料领域,已有理论㊁技术㊁标准体系等多方面的支持㊂利用钢渣粉制备混凝土复合胶凝材料对于钢渣资源化利用㊁代替水泥降低CO2的排放和减少混凝土成本方面都具有重要意义,可大力推广㊂随着研究的深入进行,这项技术将逐渐成熟,钢渣将会如同矿渣一样被人们普遍接受与使用㊂2.2㊀钢渣粉制备全固废胶凝材料为了进一步降低水泥熟料的用量,促进工业固废资源化利用,实现环保㊁节能㊁降低成本的目的,我国从20世纪80年代逐渐开始了低熟料以及无熟料钢渣水泥的研究[53]㊂时至今日,对于钢渣基全固废胶凝材料的水化机理研究已有显著成果㊂倪文等[54]选取了一种钙铝含量高㊁铁含量低㊁碱度高的电炉还原渣,与矿渣和石膏磨细混合,配制出了可用于高性能混凝土的全固废复合胶凝材料,其28d胶砂抗压强度达到39MPa㊂通过多种微观测试技术综合分析得出:这种复合胶凝材料之间的协同作用一部分源于复盐效应生成的AFt 类复盐,这种纳米级的针棒状晶体对硬化体有显著的增韧效果;另一部分则归功于电炉还原渣和石膏复合对矿渣活性的激发,使得矿渣可持续水化,最终形成了密实的层状复合结构㊂其中C-S-H凝胶紧密包裹着针棒状的AFt晶体(如图1),这正是抗压强度的主要来源㊂杜惠惠等[55]对水淬高钛高炉渣-钢渣-石膏基胶凝材料进行了研究,认为脱硫石膏中的SO2-4可作为激发剂,促进水淬高钛高炉渣与钢渣协同水化,产生了大量针棒状AFt晶体和非晶态的C-S-H凝胶,网状凝胶紧密包裹着晶体,进一步提高了复合体系的稳定性㊂马旭明等[56]也进行了相似的研究,认为在钢渣-矿渣-脱硫石膏组成的无熟料胶凝体系中,钢渣水化为体系提供了有利的碱性环境,脱硫石膏作为一种硫酸盐激发剂促进了矿渣水化,而矿渣与OH-㊁SO2-4反应又对钢渣的持续水化和脱硫石膏的溶解有促进作用㊂徐东等[57]发现,在钢渣-矿渣-脱硫石膏的三元复合胶凝材料体系中加入碱渣,可以进一步促进各组分发挥最大优势㊂其中矿渣可以提供持续生成C-S-H凝胶所需的活性硅氧四面体[SiO4],和生成AFt及Friedel盐(FS)所需的铝氧四面体[AlO4];钢渣除了发挥自身胶凝活性外,还带有少量的铝酸盐,与脱硫石膏和碱渣中的氯盐反应生成AFt和FS;在最终的水化产物中,针棒状AFt 和六方板状的FS密实填充在C-S-H凝胶孔隙之中,对强度发展起到重要贡献㊂段思宇[58]用20%的粉煤灰超微粉㊁70%的钢渣超微粉和10%脱硫石膏微粉,按照水胶比0.18制备出的净浆试块,其28d抗压强度可达39.6MPa㊂三者之间的协同效应来源于粉煤灰促进了钢渣的二次水化,脱硫石膏中的SO2-4可对粉煤灰起到活化作用㊂综上所述,在多种微观测试及分析技术,如X线衍射(XRD)㊁扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)㊁能量色散谱(EDS)㊁傅里叶红外光谱(FT-IR)㊁热重-差热分析法(TG-DTA)和X线光电子能谱(XPS)等的辅助下,对于钢渣基全固废胶凝材料各组分之间的协同作用机理㊁水化产物的形成机理和发展过程㊁水化各阶段的结构形貌变化和强度来源已有了显著研究成果㊂但要运用于实际工程中,还缺乏对生产工艺㊁配合比设计㊁长期性能方面的研究,与形成一种可运用于市场的钢渣基全固废胶凝材料产品还相距甚远㊂不断完善生产技术,优化原材料配比,并在工程运用中验证其可靠性和可行性是发展钢渣基全固废胶凝材料的重要研究方向㊂近年来,在大宗工业固废综合利用的领域中,展开了较多针对单一种类固废的探索,但缺乏对多固废协同作用的研究[55]㊂钢渣基全固废胶凝材料制备技术正是建立在多固废协同作用的研究上,以钢渣-矿渣-石膏体系为主,通过钢渣粉和石膏不断激发矿粉的潜在活性来实现胶凝性能㊂随着大宗固废资源化需求愈发迫切,多种冶炼渣㊁工业副产石膏的综合利用能力都急需提升㊂以这些盐类和碱类固废为原料,依据钢渣基全固废胶凝材料的制备技术,进行多种全固废胶凝材料的研发是今后的研究发展方向之一㊂㊀第9期邹㊀敏等:钢渣粉在水泥基材料中应用研究综述2969图1㊀电炉还原渣-矿渣-石膏体系不同水化龄期的场发射扫描电镜(FE-SEM)照片[54] Fig.1㊀FE-SEM images of electric furnace reducing slag-slag-gypsum cementitious system at different hydration ages[54]2.3㊀钢渣粉制备充填胶结材料钢渣基胶凝材料早期强度不足和安定性不良的问题阻碍了其在结构混凝土中的广泛应用,但矿井填充对强度要求不高,并且钢渣的低膨胀性能够抵消充填体的微收缩,提升后期强度㊂与硅酸盐水泥这种传统的充填胶结剂相比,充填成本大幅度降低,因此钢渣基胶结材料在矿山充填领域占有更大的市场[59]㊂耿毅[60]创新性地将钢渣㊁矿渣作为主要原材料,研发出了用于矿山采空区的新型充填胶凝材料,并用于建成年产60万t的矿渣-钢渣新型矿山充填胶凝材料生产线㊂刘满超[61]经过正交试验,得出了钢渣粉㊁矿渣粉各35.5%㊁硅酸盐水泥10%㊁矿物调控剂19%的最佳钢渣-矿渣基充填胶凝材料配比,在胶砂比为1ʒ4~1ʒ8㊁充填料浆质量浓度为67%~73%时,充填体28d强度可达1.60~5.24MPa,满足矿山采空区充填要求㊂与硅酸盐水泥充填体相比,可以降低43.95%的成本,并且在力学强度和流动性方面都有更好的表现㊂董培鑫等[62]选取全尾砂为骨料,12%水泥熟料作为碱激发剂㊁2%脱硫石膏作为酸激发剂和1%工业芒硝作为盐类激发剂复合激发,20%钢渣微粉和65%矿渣微粉作为活性材制备充填体㊂当胶砂比为1ʒ6时,70%质量浓度的全尾砂充填体28d强度可达2.78MPa,实现了钢渣废弃物的资源化利用㊂董越等[63]提出:在复合充填胶凝材料中,钢渣粉的取代量在10%~20%时,有利于充填体强度的持续增长;当取代量持续增长时,充填体的吸水量将会升高,收缩率逐渐减小㊂王雪等[64]研究了钢渣粉与钾盐矿尾液的固化机理,认为钢渣可以作为钾盐矿充填料的胶结剂㊂正是钢渣粉反应缓慢㊁持久的特点,使得制备出的充填料前期8h内流动度可达200mm以上,后期28d抗压强度可达到1MPa以上㊂目前,利用钢渣粉㊁矿渣粉等具有胶凝活性的工业固废取代传统硅酸盐类胶结材料,已经成为制备新型矿山充填胶结剂的发展趋势,并且在性能和成本上有更优的表现㊂接下来,急需利用这种新型的充填胶结材料来创建示范工程,这样不仅可以在实际工程中检验这种新型充填胶结材料的可行性㊁可靠性和长期性能,还可以为推广该应用提供典范案例㊂2.4㊀钢渣粉制备干混砂浆钢渣粉的潜在胶凝活性在适当激发下可以替代部分水泥,因此钢渣粉在干混砂浆中的应用研究也引起了人们的普遍关注㊂冯春花等[65]用钢渣粉和钢渣砂制备干混砂浆,硬化后的砂浆强度等级可满足M5㊁M7.5及M10以上要求㊂经过测试发现:钢渣粉取代量小于40%时,对砂浆安定性和强度无不良影响,钢渣粉水化。

钢渣粉在水泥混凝土中的应用研究

钢渣微粉在水泥混凝土中的应用研究摘要：钢渣粉作为混凝土的活性掺合料可以改善混凝土的工作性能。

本文综述了钢渣微粉的组成及其特性，揭示了其水硬活性和活化措施，包括机械活化、化学活化、热力学活化及相分离活化等，并分析了钢渣微粉对混凝土的性能影响。

关键词：钢渣粉活化混凝土The research in the application of the steel slag powderin the concreteAbstract：The workability of the concrete can be improved by the application of the steel slag powder used as reactive additive. The component and properties were introduced and the mechanism of the concrete hydration with steel slag powder was revealed. The methods, which can activate the steel slag powder, including mechanical activation, chemical, thermodynamics and phrase disengagement methods was introduced and the effect of the steel slag powder on the properties of the concrete was analyzed.Keyword：steel slag powder activation concrete前言我国钢铁产业每年排放大量的固体废渣，其中钢渣的排放量达到近亿t。

大量钢渣的存放不仅占用土地，还会污染周围的环境。

对于水泥混凝土行业，我国的水泥产量居世界之首[1-2]。

不锈钢渣用于生产水泥的配方设计和研究

国民经济快速发展，我国对不锈钢产品的需求不断
增加，不锈钢产量逐年高速度增长。其应用领域也不断
扩大，但不锈钢产量逐年高速度增长的同时，产生的不锈
钢钢渣的数量也迅速增加。国内不锈钢生产企业对钢渣还没有有效的处理措
产的辅助胶凝材料。基于发展循环经济和将不锈钢渣无
害化处理及资源利用同步进行的构想，我们对不锈钢渣作为水泥生产的辅助胶凝材料并加工出符合国家标准的水泥产品进行了配方设计的试验研究。
粒化高炉矿渣的质量系数Ｋ需＞１．２时才能作为活性
２．８３４１．８１９３５１．０６５２．５Ｏ６．１９
０．４００．４２９１．７９１．６８２．４６９３３６
水泥、钢渣的化学成分及物理性能见表
１、表２。１．２试验方法
项目
Ｐ・Ｉ５２．５
比表面积，
（ｍ２／ｋｇ）
４Ｏ３
比重／
（ｇ／ｃｍ）
３．１ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ４
．
筛余／％
００４５ｍｍ
１１．０
容重
／（Ｎ／ｍ。）
１１８０１３
０．０８０ｍｍ
ＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ
不锈钢渣用于生产水泥的配方设计和研究

钢渣活化技术及其在水泥生产中的应用

#经验交流#钢渣活化技术及其在水泥生产中的应用蒋元海(苏州建筑材料设计研究院,215004)摘要对苏州钢铁厂的转炉钢渣进行特种活化技术处理,并与水泥熟料、矿渣、石膏等材料混磨试配,测定其物理性能。

研究结果表明,经活化技术处理后的钢渣具有较好的水化活性,所配制的钢渣矿渣硅酸盐水泥强度可达到425#。

本文分析了钢渣在活化过程中的活化机理,指出钢渣活化技术是钢渣综合利用的一种新技术。

关键词:钢渣,活化技术,钢渣水泥1前言研究表明,转炉钢渣中一般含有5%~ 9%的金属铁和14%~20%的含铁磁性物质。

目前国内外钢铁工业采用各种方法破碎转炉钢渣,以提取钢渣中的铁和铁磁性物质,作为炼铁原料回收利用。

一般情况,破碎的块度愈小,提取金属铁和含铁磁性物质的比例也愈高,剩余的低铁渣,尽管其中含CaO 的量为40%~50%,仍可代替石灰石作为炼钢和炼铁的熔剂原料,但由于其中易于富集磷、硫等有害元素,钢铁企业的回收量一般不会太高,因此这种低铁渣有待于在其它领域中开发利用。

同时,钢渣在渣场的自然堆放过程中易于风化成碱性粉尘,对周围环境造成的严重污染,以及大面积的堆场建设需大量资金,并侵占良田,使钢渣的处理成为各大钢铁企业的一大难题[1~4]。

本文就钢渣的活化技术进行了试验研究,提出了钢渣活化新技术。

2试验原材料采用苏州钢铁厂的转炉钢渣,天然二水石膏;高炉矿渣和水泥熟料,它们的化学成分一并列入表1。

表1原材料的化学成分(%)原料Cao SiO2A l2O3Fe2O3FeO M gO P2O5M nO So3f-CaO 转炉钢渣57.315.6 3.7 3.111.0 5.9 1.2 1.3 4.0 4.7粒化矿渣40.137.211.20.707.50.20石膏29.917.20.950.450.930.3139.2水泥熟料62.321.5 5.76 5.12 2.8 1.4 2.9试验中的高炉矿渣也采用苏州钢铁厂的原料,水泥熟料的强度标号为530#。

钢渣配料对水泥熟料的物理性能及水化产物的影响

Cement production 水泥生产17钢渣配料对水泥熟料的物理性能及水化产物的影响赵静（驻马店市豫龙同力水泥有限公司，河南驻马店 463200）中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）09-0017-01 摘要：近年间，社会正处于飞速发展阶段，国民经济需求不断提升，在建筑工程方面，出现一些有特性的工程，这些工程对水泥性能也有不同的要求，实验室对不同水泥进行物理性能实验，从基本物理学性能就可以看出不同水泥的质量差异。

在建筑行业水泥被广泛应用，因此水泥的质量好坏更加决定了建筑的质量，对水泥质量性能准确的检测，也有利于技术人员更好更方便的发现问题，解决问题。

同时我们也应该从实际出发，在实践过程中积累经验。

关键词：钢渣；水泥；性能；质量1 钢渣介绍工业炼钢过程中所排放的废渣性能会根据冶炼工艺的不同而不同，如果依据工艺不同来划分种类，可分为平炉钢渣、转炉钢渣、电炉钢渣，钢渣和水泥熟料的化学组成成分相似，包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁等，但是二者组成成分所占的比重都各不相同，有的甚至差异很大。

由于冶炼工艺不同，所排放的钢渣酸碱度也各不相同，如果依据酸碱度划分种类，也可分为橄榄石渣、蔷薇辉石渣、硅酸二钙渣等等。

钢渣重要组成成分有硅酸二钙、硅酸三钙，这两种化合物能够决定钢渣的胶凝行，而且可以发生水化反应。

硅酸盐熟料煅烧温度仅在一千四百摄氏度左右，而钢渣需要在一千六百摄氏度以上才可以生成，而且由于温度过高，生成的钢渣中，矿物质结晶密度很大，所结晶体的晶粒也较大，胶凝性能会相对较低，发生水化反应的速度也会变得缓慢。

钢渣由于组成成分不同也显示出不同的活性，而这种活性需要特定的物质来激发才能显现出来，激发方法根据不同的工艺有物理激发、化学激发和热力激发等方法，技术人员可以根据不同的具体情况选择合适的方法。

2 钢渣在水泥方面的应用钢渣配料能够影响水泥熟料的物理性质，因而在水泥行业中，钢渣的应用也比较广泛，最常见的有三种，作为水泥的生料焙烧，生产熟料钢渣水泥，作为水泥活性混合材料。

利用钢渣生产节能快硬高强型水泥的研究

利用钢渣生产节能快硬高强型水泥的研究
利用钢渣生产节能快硬高强型水泥的研究主要包括以下几个方面：
1. 钢渣的性质分析：对钢渣的化学成分、物理特性进行分析，确定其适用于水泥生产的能力和潜力。

2. 钢渣的预处理：钢渣一般需要进行破碎、磨细等处理，以获得适当的颗粒度和活性，提高其与水泥原料的相容性。

3. 钢渣的矿化处理：通过添加适量的矿化剂，如石膏、石灰等，调节钢渣的化学成分和矿物组成，促进水泥反应的进行，提高水泥的早期强度和硬化速度。

4. 钢渣与水泥熟料的配合比例：根据钢渣和水泥熟料的性质和特点，确定合适的配比，以实现最佳的水泥性能和节能效果。

5. 钢渣水泥的性能测试：对钢渣水泥进行强度、收缩、抗渗透、耐久性等性能测试，评估其与普通水泥相比的性能优劣。

6. 钢渣水泥的工程应用研究：通过施工实践，评估钢渣水泥在实际工程中的应用效果和经济效益。

通过以上的研究，可以开发出具有优异性能的钢渣水泥，实现钢渣的高值利用，同时减少水泥生产过程中的能耗和环境排放，达到节能减排的目的。

钢渣在水泥生产中的运用

钢渣作为混合材或矿物掺合料的应用1前言1.1研究背景以及意义随着社会和经济的飞速发展，人类的生活水平和质量得到了很人的提高，但是我们赖以生存的环境却在口益恶化。

我们生活和生产中排放了越来越多的垃圾和废物。

特别是其中的工业废渣、废弃物，不仅占用了大量的土地，对生态环境也造成了巨大的危害，而且还给人类的生活和健康带来了极大的危害。

因此，如何处理工业废渣，保护生态环境已成为我们目前迫切需要解决的问题。

水泥作为发展国民经济的主要原材料，水泥产业作为发展国民经济的支柱产业在处理工业废渣上有其特殊的优势。

某些工业废弃物含有对水泥熟料烧成有利的离子，某些冶炼工业废渣经过了高温锻烧，在成渣过程中加入了石灰，经过高温成渣反应，改变了物料中的2SiO ， 2Al 3O ：等氧化物的积聚状态，生成了一些和水泥矿物相同或者相近的矿物，经过水淬处理，形成以玻璃体为主的固体。

这些玻璃体和熟料矿物，在适当条件下，可促进水泥熟料烧成。

废渣中含有的某些微量元素，有可能改变熟料矿物的微观结构，提高水硬活性。

所以资源化、有利化利用工业废渣现在也被作为水泥研究的主要课题之一，同时这也是水泥生产绿色化和高性能化的结合点。

在国家重点基础研究发展规划项目(973项目)一一“高性能水泥制备和应用的基础研究”的实施过程中，陈益民教授等水泥混凝土专家做了将工业废渣(钢渣、磷渣、赤泥)作为水泥原料配料烧制水泥熟料方面的工作，并获得了很多宝贵的研究成果。

但是，这些研究成果只是证明了某些工业废渣作为水泥工业原料配料的可行性，至于更进一步的研究还需要继续进行。

钢渣作为炼钢过程的副产品，具有难磨的特性。

所以当其作为水泥原料配料时势必会给水泥烧成过程中带来较大的钢渣颗粒。

具体研究方法是在水泥生料中掺加不同粒径的钢渣颗粒，同时并配以不同的掺量分析并研究其对水泥生料易烧性、水泥熟料矿物形成以及熟料性能的影响，试图寻找出合适的掺量范围。

以此来解决由于易磨性不好给水泥生产所带来的问题。

钢铁冶炼渣在水泥及混凝土生产中的应用

17Metallurgical smelting冶金冶炼钢铁冶炼渣在水泥及混凝土生产中的应用付骁，蔡金文，沈飞，马爱元*（六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州六盘水 553004）摘要：本文简要介绍了在水泥及混凝土生产中的应用，概述了我国钢铁冶炼渣的产量大、处理困难、综合利用等问题，指出钢铁冶炼渣在水泥生产、水泥熟料煅烧、混凝土生产中的应用是钢铁冶炼渣高价值利用的主要途径，并能在一定程度上降低混凝土材料的生产成本，有效解决钢铁废渣的堆积及排放问题，使得经济效益最大化，实现低碳环保的作用。

关键词：钢铁冶炼渣；混凝土；水泥中图分类号：TQ172.44 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）21-0017-2收稿日期：2020-11基金项目：贵州省大学生创新创业训练计划项目（S202010977056）,国家级大学生创新创业训练计划项目（202010977024），贵州省教育厅科技拔尖人才支持项目（黔教合KY 字[2018]066），贵州省教育厅科技拔尖人才支持项目（黔教合KY 字[2018]066），六盘水市科技计划项目（52020-2018-0304），六盘水师范学院科技创新团队（LPSSYKJTD201801），六盘水师范学院重点学科建设项目（LPSSYZDPYXK201708）。

通讯作者：马爱元，男，生于1988年，副教授，研究方向：冶金固体废弃物资源综合利用。

钢渣是炼钢过程中的一种熔渣，我国钢渣的总产量约为粗钢总产量的12%，2020年全国粗钢产量超过9亿，钢渣累积总量近10亿t，但其综合利用率仅为10%。

随着时代的发展，钢渣的堆积量也越来越多，并且钢渣综合利用率较低，堆存或掩埋钢渣不仅仅浪费资源，而且占用了有限的土地，造成土壤以及地下管线、管道堵塞以及自来水、河水污染等诸多问题。

目前国内资源紧缺，如何高效解决钢渣综合利用问题已成为一个热门的研究主题，为找到合理的综合利用方法，诸多的研究者进行了大量关于钢渣处理的研究工作。

宝钢钢渣对水泥混凝土性能的影响

宝钢钢渣对水泥混凝土性能的影响徐兵;张国防【摘要】主要研究了宝钢钢渣对水泥混凝土性能的影响.经安定性分析和混凝土试配确定宝钢钢渣在水泥混凝土中的合理掺量为:电炉热泼渣代25％碎石、转炉滚筒渣代45％砂、钢渣微粉代20％矿粉.研究结果表明,钢渣微粉和钢渣粗细骨料在一定掺量范围内配制得到的水泥混凝土力学性能明显优于未掺钢渣的普通水泥混凝土,而且随着龄期增长,其优势更为明显.微观分析表明,钢渣能细化水泥混凝土内部孔隙,提高混凝土内部界面结构的致密性,且钢渣对水泥混凝土微观结构的改善程度随着龄期增加而增强.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2013(040)005【总页数】4页(P73-76)【关键词】混凝土;钢渣微粉;钢渣骨料;微观分析【作者】徐兵;张国防【作者单位】宝钢发展有限公司,上海201999;同济大学,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TU528.041;X799.1钢渣主要来自金属炉料中Si、Mn、P等元素氧化后生成的氧化物，被浸蚀、剥落的炉衬材料，为了调整炉渣性质而向炉内加入的造渣材料如石灰、莹石、白云石等[1]。

近10年来，宝钢逐步完善滚筒渣处理工艺，目前已完成第4代滚筒渣处理装置研发和投运，除电炉渣部分采用热泼工艺、转炉渣部分采用热闷工艺处理外，大部分钢渣采用滚筒渣处理工艺，滚筒渣的安定性较已淘汰的浅盘水淬处理所得钢渣有明显改善，这为宝钢钢渣在混凝土中应用提供了条件。

我国在钢渣应用于混凝土方面已有近20年研究，钢渣微粉已纳入JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》，相关研究应用发现，钢渣骨料可提高混凝土力学性能、耐久性能和耐磨性[2-5]，但没有关于同时应用钢渣微粉和钢渣粗细骨料配制混凝土的分析研究。

为实现宝钢钢渣在混凝土中的大掺量应用，在控制钢渣安定性风险的前提下，对钢渣微粉、钢渣粗细骨料部分替代水泥和粗细骨料后混凝土性能的影响进行分析研究。

1 原材料（1）水泥：海豹P·O42.5，28 d抗压强度为 50.9 MPa。

宝钢钢渣在混凝土材料中资源化应用技术研究

宝钢钢渣在混凝土材料中资源化应用技术研究
宝钢钢渣在混凝土材料中资源化应用技术研究
通过对宝钢不同种类的钢渣化学成分和矿物岩相组成的X射线分析、钢渣微粉安定性、钢渣粒料稳定性、钢渣集料的磨耗值、放射性和碱度等基础特性的试验研究分析;进一步探讨了钢渣微粉、钢渣型砂、钢渣集料用于钢渣粉混凝土、钢渣透水混凝土、钢渣配重混凝土等新型混凝土及其制品在建筑工程中应用特点和性能;提出了钢渣在混凝土中资源化综合利用的发展路径.
作者：金强贺鸿珠杨刚张超王幼琴 JIN Qiang HE Hongzhu YANG Gang ZHANG Chao WANG Youqin 作者单位：金强,杨刚,张超,王幼琴,JIN Qiang,YANG Gang,ZHANG Chao,WANG Youqin(中冶宝钢技术服务有限公司,上海,200941)
贺鸿珠,HE Hongzhu(上海建筑建材业市场管理总站,上海,200032)
刊名：宝钢技术英文刊名：BAO-STEEL TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010 ""(3) 分类号：X705 关键词：节能环保钢渣混凝土。

钢渣在水泥工业的应用原理

钢渣在水泥工业的应用原理1. 引言水泥工业是世界上最重要的工业部门之一，其产品广泛应用于建筑、道路、桥梁等基础设施建设中。

随着水泥需求的不断增长，如何降低生产成本、提高产品质量成为水泥生产企业面临的重要挑战。

钢渣作为一种重要的工业废渣，其在水泥工业中的应用越来越受到关注。

本文将介绍钢渣在水泥工业中的应用原理。

2. 钢渣的特性钢渣是指在钢铁冶炼过程中产生的副产品，其主要成分为氧化铁、氧化钙、氧化硅等。

钢渣具有高硬度、高密度、高熔点等特点，其化学成分对于水泥的性能优化有重要作用。

3. 钢渣在水泥生产中的应用钢渣在水泥生产中主要应用于以下几个方面：3.1 代替部分水泥熟料钢渣可以代替部分水泥熟料成为水泥的主要原料，从而降低生产成本。

钢渣中的氧化铁、氧化钙等物质可以与水泥中的硅酸盐反应，生成水泥石化合物，提高水泥的强度和硬度。

3.2 调节水泥的硬化时间钢渣中的氧化铁、氧化钙等物质对水泥的硬化速度有一定的调节作用。

适当调节钢渣的掺量可以延缓水泥的硬化时间，提高施工的灵活性。

3.3 提高水泥的耐久性钢渣中的氧化钙、氧化镁等物质可以填充水泥基质中的孔隙空间，降低水泥的渗透性和吸水率，从而提高水泥的耐久性。

3.4 节约自然资源钢渣的应用可以降低对天然原料的需求，节约自然资源。

同时，钢渣的回收利用也有利于环境保护和可持续发展。

4. 钢渣应用的技术要点在钢渣应用于水泥工业中，需要注意以下几个技术要点：4.1 钢渣的筛选和粉磨钢渣经过筛选和粉磨处理后，可以得到适当粒度的颗粒，便于与水泥熟料进行混合。

4.2 钢渣的掺量控制钢渣的掺量控制需要根据水泥产品的要求和钢渣的特性进行合理调配，以保证水泥的质量。

4.3 钢渣与水泥熟料的混合方式钢渣可以与水泥熟料进行干法或湿法混合。

不同的混合方式对于水泥产品的性能可能会有一定影响，需要根据实际情况选择合适的混合方式。

4.4 水泥品质的监控在钢渣应用过程中，需要对水泥产品的品质进行监控和测试，确保产品符合相关标准和要求。