钢渣活性激发及其机理的研究进展.pdf

1、2 0 1 1N o 1粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S I V EU T I L I Z A T l O N钢渣活性激发及其机理的研究进展R 鹪昀r c hA d v 柚o nA n i V a t i 帆粕dM e c l l a n i s mo fS t 神IS I a gA c 6 v i 哆施惠生1”，黄昆生2，吴凯2，郭晓璐1 2(1 同济大学先进土木材料教育部重点实验室，上海2 0 1 8 0 4；2 同济大学环境材料研究所上海2 0 1 8 0 4)摘要：钢渣是炼钢时的副产品，具有和水泥熟料相类似的矿物和化学组成，因此具有潜在的活性。

2、本文介绍了目前4 种主要的钢渣活性激发方法，即预激发、物理激发、化学激发以及热力学激发。并详细地分析了各种方法的激发机理，及重点阐述了碱激发和酸激发的激发效果。最后做出预测：未来应着重采用物理和化学相结合的方法对钢渣活性进行激发。关键词：钢渣；活性；激发剂；机理中图分类号：x 7 5 7文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 8 2 4 9(2 0 1 1)0 l 舶4 8 舶钢渣是生产钢铁时的副产品。我国是世界钢铁生产第一大国，每年产生的钢渣大约为钢产量的1 0 一1 2。钢渣是在冶炼过程中由于石灰、萤石等造渣材料的加入，炉衬的浸蚀以及铁水中硅、铁等物质氧化而成的复合固溶体J。国内外剖钢渣利

3、用率存在着较大的差异，世界主要钢渣生产国家的钢渣综合利用情况如表1。表l世界上主要钢渣生产国钢渣综合利用情况由表1 可知，我国与西方等发达国家相比，钢渣的综合利用率还有很大的差距。国内很多学者已经将磨细后的钢渣微粉应用于建筑材料当中，但是整体的利用率却不高。钢渣之所以没有大量被用于土木建筑当中，主要是因为钢渣较矿渣等冶金渣较难研磨以及自身的活性较低等原因。所以利用各种方法激发钢渣活性生产低碳水泥等建筑材料，一方面可以节约能耗；另一方面也符合国家的可持续发展战略。因此钢渣的活性激发研究具有重大的现实意义。收稿日期：2 0 l O 1 2 J D 74 8 l 钢渣的潜在活性及其表征方法钢渣按冶金

4、方法可分为：转炉钢渣、电炉钢渣和平炉钢渣。受钢渣生成以及炼钢工艺等因素的影响，钢渣的化学成分含量也会随之不同。钢渣的主要化学组成见表2 1 4。6|。表2钢渣的主要化学组成C a OS i 0 2A 1 2 0 3F e 0M 9 0P 2 0 5F e 2 0 34 5 6 01 0。1 5l 57 2 03。1 31 43 9很多研究表明H 刮钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料相似的硅酸二钙(C：S)和硅酸三钙(C，S)，且钢渣中两者含量在5 0 以上。众所周知，硅酸盐水泥的活性主要来源于硅酸二钙(C：s)和硅酸三钙(C，S)，由于钢渣具有和硅酸盐水泥相同的活性矿物组成，所以钢渣具有较大的潜在活性

5、。采用快速养护方法可测定钢渣的自身水硬性，试验结果也发现钢渣确实具有一定的水硬性引。如前所述，钢渣的成分受炼钢工艺等因素的影响，其水化活性会有高低之分。一般来说，转炉渣活性要大于电炉渣，氧化渣要大于还原渣，对原钢渣(即未处理的钢渣)，一般用钢渣的碱度系数R 作为衡量钢渣粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S I V EU T I L I Z A T I o N2 0 l lN o 1活性的指标旧。通常按碱度不同，分为低碱度渣(R 2 5)。钢渣碱度越高，活性越大；陈平等1 人对于物理活化方法处理的钢渣，用钢渣微粉的勃氏比表面积来表征其活性；对化学激发处理的钢

6、渣，用胶砂强度活性指数(K：。)来表征钢渣的活性见式(1)。K 2 8=R 2 8 R 0 2 8 1 0 0(1)式中：R：。一掺3 0 钢渣胶砂试块2 8d 抗压强度；R 嘲一未掺钢渣胶砂试块2 8d 抗压强度。2 钢渣的活性激发钢渣具有和水泥熟料相类似的矿物组成，所以具有潜在的水硬性。但是其与粉煤灰、矿渣等工业废渣相比，其矿物晶体生长发育较大、晶粒致密、晶格稳定、水化缓慢，因此其活性相对较低。张树青等【7 1 人的研究表明，钢渣虽然具有一定的水硬性，但是水化较慢且极限水硬强度只有2 5 M P a。因此必须采用预激发、物理激发、化学激发以及热力学激发等方法才能有效激发钢渣的潜在活性。2 1 钢渣活性的预激发钢渣的活性激发，首先要对其进行预处理。目前对钢渣的处理主要有干法处理和湿法处理两大类。由于干法处理存在诸如一次性投资大，对环境造成不良影响等缺点，所以现在很多钢厂采用湿法处理对钢渣进行预活化处理。水淬法是湿法处理的途径之一，钢渣水淬原理是建立在液态物质基本性质基础之上的，液体具有一定的体积，但无一定的形状。水淬液体钢渣工艺是借助多排多孔的水喷嘴组成紊流自由喷射水幕，以水渣的流速