矿渣的利用

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大掺量矿渣粉对混凝土性能的影响
试验结果及分析 三种矿渣粉掺量下新拌混凝土的坍落度
矿渣粉的掺入能够明显改善新拌混凝土的工作性能"主要在于矿渣粉的细度与水泥相比更细"在微 观层面能够与水泥颗粒形成较好的级配效应"从而有利于浆体的流动。但矿渣粉的掺量过高达到 70%时,其工作性能反而出现了降低。
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大掺量矿渣粉对混凝土性能的影响
试验结果及分析 三种矿渣粉掺量下混凝土的抗碳化性能
矿渣粉掺量越高,混凝土试件的抗碳化性能越差。当混凝土中掺入矿渣粉时,矿渣粉的二次水化 能够消耗掉大量的氢氧化钙。当空气中的二氧化碳扩散进入试件内部时,没有了氢氧化钙的延缓 和过渡。二氧化碳能够直接碳化凝胶,从而使得试件的碳化更加严重。
2. 国家标准GB/T 18046—2017《用于水泥、砂浆和混凝土中 的粒化高炉矿渣粉》中,对比水泥的7 d抗压强度要求达到 35~45MPa、28 d抗压强度要求达到50~60 MPa。对于检测 矿渣粉活性指数的胶砂配比,要求对比水泥和矿渣粉应按质 量比例1∶1 组成。
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矿渣粉磨设备
矿渣粉国家标准技术要求
2019
矿渣利用
固废物综合利用
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CONTENTS
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矿渣综和分析 矿渣处理设备
实际案例
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发展与展望
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矿渣综述
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矿渣的应用背景
建筑需求 环境需求
① 全国各地中传统中使用的天然砂已经逐渐 不能满足现今混凝土行业的生产需求,出 现了天然砂价格上涨,质量下降等问题。
用于水泥工业的工业固体废弃物,一般细粉的水化速度比水泥慢得多,经测试表明:颗粒大小在 80μm(比表面积300 m2/kg)左右时,高炉矿渣水化90天左右才能产生与硅酸盐水泥熟料水化28 天时相应的强度;粉煤灰则需150天左右才能达到相应的强度。
对上述工业废渣进行粉磨到产品颗粒大小大部分在45μm(比表面积450 m2/kg)左右时,扩大
大掺量矿渣粉对混凝土性能的影响
试验结果及分析 三种矿渣粉掺量下分别在3,7d和28d的抗压强度
掺量的矿渣粉能够明显改善混凝土的早期抗压强度,特别是7d的抗压强度。而矿渣粉掺量达到时 70%。则造成了混凝土抗压强度的大幅度降低。主要在于过多的矿渣粉掺入后导致对应的水泥用 量大幅度降低。矿渣粉的二次水化需要水泥的碱性激发作用。当水泥用量过低时,其碱激发作用 明显降低。因此其内的抗压强度均明显低于其余两组试件。
了水化反应时的表面积,相应地可以较大幅度地提高它们的水化速度,使它们能在较短时间内产 生较高的强度。
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粉磨方案的选择
矿渣活性的激发
二是化学激发:采用对混凝土耐久性无害的 化学物质,激发矿渣水泥的活性。化学激发 方式,可分为:碱激发、硫酸盐激发等多种 激发形式。
粒化高炉矿渣单独与水拌合时,反应极慢,得不到足够的强度;但在氢氧化钙溶液的中就能够发生水化, 而在饱和的氢氧化钙溶液中反映更快,并产生一定的强度。这说明矿渣潜在能力的发挥,必须以含有氢氧 化钙的液相为前提。这种能造成氢氧化钙液相以激发矿渣活性的物质称之为碱性激发剂。
它生成碱性溶液能破坏矿渣玻璃体表面结构,使水分易于渗入并进行水化反应,造成矿渣颗粒的分散和 解体,产生由胶凝性的水化硅酸钙与水化铝酸钙。常用的激发剂有石灰和硅酸盐熟料。 常用的硫酸盐激发剂有:二水石膏; 半水石膏;无水石膏等。
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大掺量矿渣粉对混凝土性 能的影响
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大掺量矿渣粉对混凝土性能的影响
原材料及实验方法 本文对比研究了矿渣粉掺量为0,50%,和70%时矿渣粉对 于混凝土工作性能,力学性能和抗碳化性能的影响。 实验水泥采用台泥42.5R普通硅酸盐水泥"水泥和矿渣粉的 化学组成见表1。水泥的比表面积为350M^2/KG,矿渣粉比 表面积480M^2/KG。
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矿渣的应用背景
矿渣的类型
钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣。在高炉炼铁过程中,除 了铁矿石和燃料(焦炭)之外,适当数量的石灰石和白 云石作为助熔剂。生成了以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成 分的熔融物,浮在铁水表面,定期从排渣口排出,经空 气或水急冷处理,形成粒状颗粒物,这就是粒化高炉矿 渣,简称:矿渣。 每生产一吨生铁,要排出0.3~1吨 矿渣。
2. 立磨终粉磨系统设备比较少,工艺流程 相对简单,核心设备即立磨本身集烘干、 研磨、选粉为一体,物料的外循环较少, 用在物料输送上的电耗较少,系统用风 量大,非常适应高湿黏物料的研磨。比 如湿排粉煤灰、黏土等。不适用生产的 比表面积较大的矿渣微粉。
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矿渣粉磨设备
粉末设备选择依据
1. 基于以上两种粉磨系统的特点,针对不同原料及产品品质的 要求。根据矿渣粉的等级和活性要求进行选择。
在水泥中的掺量有限,一般不超过30%。
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第三阶段是对粉磨设备节能技术和矿渣微粉应用经济 技术研究的深入,得到矿渣微粉最经济的粉磨细度应 控制在400m2/kg左右。能直接供给混凝土搅拌站作 掺合料,又能与熟料、石膏粉合成高掺量矿渣水泥。
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第二阶段矿渣微粉作为高性能混凝土的高掺 合料,在建筑工程中推广使用。但要求矿渣 微粉比表面积要达到600m2/kg以上,国内 仅有几家粉磨站生产。设备进口,价值昂贵。
② 我国矿产行业资源的过度开采,产生了大 量无用的尾矿材料。
① 尾矿引起的粉尘云恶化了地区的卫生条件,因 为粉尘云降低了大气的透明度,降低了植物光 合作用的强度,并增加了居住环境和生产条件 的不舒适型。
② 含重金属的尾矿,而存在尾矿水中,这些尾矿 水流入附近的河流或渗入地下,就会严重污染 河流及地下水源。
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粉磨方案的选择
矿渣活性的激发
矿渣是一种具有“潜在水硬 性”的材料,即:其单独存 在时,基本无水硬性。但受 到某些激发作用后,就呈现 出水硬性。
1. 一是物理激发:也就是采用高细粉磨和 超细粉磨的方法。固体物料在施加机械 力作用后,其内部晶体结构会不规则化 和产生多相晶型转变,导致晶格缺陷发 生、比表面积增大、表面能增加等,随 之物料的热力学性质、结晶学性质、物 理化学性质等都会发生规律性变化。
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采矿矿渣
研究了矿渣处理的膨胀土在石 灰活化前后的微观结构和自由 膨胀参数。应用于混凝土细骨 料的研究
粉煤灰与混合料
适用于铁路地下结构,软土地基的稳定-用稳定土建造路堤。以灰为核心建造路堤, 使用灰浆建造路堤;用灰(水泥或石灰)为新的脱灰剂建造准备好的地层。为新设计的 轨道或在修复/重建中使用土灰稳定的预备地层的建造等等。
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第四阶段利用机械研磨和化学激发相结合的方法提高 矿渣的胶凝活性,利用脱硫石膏、氯化钙、电石渣等 助剂合理调控水化产物,强化水化过程,探索新的矿 渣利用形式。(全尾砂充填专用胶凝材料)
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国外矿渣的应用
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火电厂
提出了在塞尔维亚铁路网规划建设和 改造中利用粉煤灰和矿渣进行铁路子 结构建设的可能性。试验结果表明, 试验粉煤灰和灰渣混合料达到了技术 要求,具有在铁路地下结构中应用的 潜力。
火电厂每年生产大量的吨粉煤灰和矿渣,其中 只有3%用于水泥工业。约3亿吨灰渣混合物被 弃置在垃圾填埋场,占地约1600公顷,并产生 环境问题。热电厂生产的粉煤灰和矿渣在铁路 建设中的应用研究中取得了较好的效果。
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现状分析
国内矿渣
A
利用沿革
第一阶段粒化高炉矿渣主要是作为水泥混合
材使用。以混合粉磨为主。矿渣由于难磨,
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矿渣处理设备
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矿渣处理
辊压机+球磨机联合粉磨系统
1. 出球磨机物料的颗粒形貌好、 粒分布较合理,矿粉品质好, 易水化。
2. 避免矿渣及其他工业废渣的磨 蚀性都较大,尤其是钢渣。
3. 辊压机+球磨机联合粉磨系统较 采用立磨系统的吨产品电耗高, 烘干热耗低。
矿渣粉磨 设备
立磨终粉磨系统
立磨终粉磨也是效率比较高的系统,因 其粉磨电耗低、并且集烘干、粉磨、选 粉为一体,工艺流程简单,广泛应用在 水泥生料及煤粉等的制备中。电耗高, 维护成本高。
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粉磨方案的选择
粉磨要求
1. 现在成熟的辊压机技术配套球磨机组成 联合粉磨系统,生产PO 42.5级水泥时 粉磨系统电耗可以达到25 kWh/t以下, 生产比表面积420 m2/kg左右的矿渣微 粉时,粉磨系统电耗可以达到50 kWh/t 以下。
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展望
在混凝土中,矿渣的利用形式有很多种,可以大量应用在混凝土中。我们的建筑行业可以大 宗消纳废弃矿渣,但是在利用充分的同时要考虑注重混凝土的性能。 矿渣粉的应用可以改善和提高水泥或混凝土性能,只有矿渣粉活性达到等级指标,配制的混 凝土才能强度高,提高建筑物寿命。如果矿渣粉活性指标是虚拟的假指标,没有达到技术标 准要求,配制的混凝土不可能达到预期强度,建筑物必将短命。 矿渣的利用形式必将丰富,也应该从不同角度,不局限于建筑应用,考虑道路,桥梁等的应 用。
尾矿属选矿、开矿后的废弃物,是工业固体废弃物中的主要 组成部分,是在矿产中开采、分选矿石之后排放的,且暂时不 能被利用的固体或粉状废料,尾矿包括矿山尾矿和选厂尾矿, 其中的矿山尾矿又包括已经开采出的“伴生围岩”和矿山开 采中途剔除的“低品位矿石”选厂尾矿包括采用一定工艺, 机械洗选矿石之后排放的矿物料(尾矿),这些尾矿将被用输送 管道输送至尾矿库内存放。
1. 广西玉林地区调研发现,部分企业在配制胶砂时将对比水泥 和矿渣粉按质量比例7∶3 组成,而且对比水泥的7 d抗压强度 不足35 MPa、28 d抗压强度不族50 MPa。
2. 按照上述的方法测试的矿渣粉的活性指数虽然达到了“S95 级”,但是,当这种实际未达到标准的矿渣粉用到建筑物中 时,必定带来安全隐患
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大掺量矿渣粉对混凝土性能的影响
混凝土配比 按表2所示配合比成型的100mm×100mm×100mm混凝土 试件,试件成型24h后拆模放置标准养护室分别养护至对 应的试验龄期进行试验,试验中矿渣粉掺量分别为0,50%, 和70%。
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大掺量矿渣粉对混凝土性能的影响
实验处理
将密封处理的试件放入碳化箱内,保持温度 20摄氏度, 相对湿度70%,二氧化碳浓度20%。碳化到龄期后"取试件 "劈开待测试件(将的酚酞酒精溶液滴至碳化部分后沿沿碳 化表面每隔10mm的距离用钢尺测定未显示红色区域的厚 度"即为混凝土的碳化深度"碳化深度测量精确到0.5mm。
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结论和展望
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结论
矿渣粉由于其良好的性能"被大量应用在水泥混凝土中"特别是配制大体积混凝土和低热混凝土 时(矿渣粉作为单掺矿物掺合料时"其掺量一般在,以内"能够明显地改善混凝土的各项性能。 水泥企业应该将矿渣与熟料等其他组份物料分开,将矿渣单独粉磨、熟料与石膏及其他混合 材一起粉磨,然后再根据市场需求,提供各种具有不同特殊性能和用途的水泥产品,实现水 泥产品性能的个性化发展,配制合成不同强度等级的矿渣水泥或复合水泥,更好地满足客户 的不同使用要求。这就是 “分别粉磨”工艺。 单独粉磨矿渣微粉有利于矿渣活性系数的提高, 不仅实现了一吨熟料生产三吨水泥的目标,而且解决了熟料供给紧张的问题;同时在保证水 泥质量的前提下,降低了水泥生产成本。(北京市PG水泥二厂)
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