钢渣-尾矿蒸压砖性能影响因素研究.pdf

粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S EU T I L I Z A T I O N2 0 1 5N O 3钢渣一尾矿蒸压砖性能影响因素研究S t u d yo fI n f l u e n c eF a t o r so i lA u t o c l a v e dS t e e lS l a gt a i l i n gB r i c k李红卫1，李鹏冠2，赵风清2(1 石家庄建设工程安全监督管理站，石家庄0 5 0 0 1 1；2 河北科技大学化工学院，石家庄0 5 0 0 1 8)摘要：以通过研究几种关键工艺参数对钢渣一尾矿蒸压砖性能的影响，确定了适宜的工艺条件：成型水量为9；成型压力为2 0 M P a；养护条件为1 6 0。C 恒温3 h。以本工艺生产尾矿一钢渣蒸压砖，钢渣掺量从原来的1 1 提高到3 0，水泥用量由原来的7 下降到5，产品抗压强度达到1 5 M P a 以上。为钢渣、尾矿的处理及资源化利用提供了一条有效途径。关键词：钢渣，尾矿，工艺参数，蒸压砖，抗压强度中图分类号：T U 5 2 2 1+9文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 5)0 3 0 0 2 7 0 3钢渣是炼钢过程中产生的一种固体废弃物，其对环境的危害日益严重，已经引起地方各部门的广泛重视。2 0 1 3 年我国钢产量约7 8 亿t，钢渣产量约占粗钢产量的1 1 1 5。目前积存的钢渣已有5 亿t 以上，多数仍然处于简单堆存和随意排放状态。大量存放的钢渣占用大量的土地资源，并引起渣场周围的水体污染。此外，由于渣场都是露天存放，会产生大量扬尘，造成周围环境污染，危害人体健康。J。工业发达国家2 0 世纪初期就开始关注钢渣的利用价值。近年来美国、德国、日本等国家的钢渣利用率都在9 5 以上，而我国钢渣综合利用率仅为3 0，与工业发达国家存在明显的差距。建筑行业需要大量的建筑材料，而钢渣的化学成分与水泥熟料相似，具有潜在的胶凝活性。这使得钢渣在建筑领域中的应用成为可能。将钢渣、尾矿和水泥按一定比例混合，通过蒸汽养护制成蒸压砖，既可保护环境，又能降低生产成本。但是钢渣在替代部分尾矿和水泥的过程中，改变了蒸压砖的宏观和微观结构。此时，制备工艺参数显著影响了蒸压砖的性能。因此，本文通过调整物料成型水量、成型压力、蒸压温度和蒸压时间等工艺参数，研究了工艺参数对钢渣一尾矿蒸压砖性能的影响，在此基础上进行了工艺参数优化，为钢渣、尾矿的处理及资源化利用提供了一条有效途径。收稿日期：2 0 1 5 一O 卜1 91 材料与方法1 1 试验原料及仪器试验中钢渣、尾矿均来自唐山某矿业公司；水泥为市售4 2 5 级标准水泥；钢渣安定性处理剂V S-I，采用市售化工原料配制。钢渣、尾矿化学成分见表1，钢渣粒径分布见表2。表1 钢渣、尾矿化学成分品种C a OM g oS i 0 2F e 2 0 3A 1 2 0 3其他粒径m m 0 60 6-0 30 3 0 2 2O 2 2-0 1 50 1 5-0 0 8 8 0 0 8 8分布率O 13 61 3 82 8 71 38 4试验中主要仪器为3 M S 0 1-5 0 5 0 型试验磨、N J 一1 6 0 A 型水泥净浆搅拌机、N Y L 一3 0 0 A 型压力试验机和C s 型高温蒸压釜。1 2 试验方法将钢渣放人球磨机中粉磨6 0 m i n，与水泥、尾矿按质量计量比3 0：7：6 3 混合，加入1 5 的助剂V S I(占钢渣质量的百分比)。称取一定比例的水，与物料在搅拌机中混合均匀。然后按照一定压力压制成型，试块尺寸为5 0 r a m x 5 0 m m x 5 0m m。密封静置1 d 后放入蒸压釜，按照合适的养护制度进行蒸压养护。经自然冷却后出釜，观察试块外观情况并进行强度测试。2 7 2 0 1 5N O 3粉煤灰综合利用F L Y A S HC O M P R E H E N S I、，EU T I L I Z A T I o N2 结果与讨论2 1 物料成型水量对蒸压砖性能的影响按照钢渣、水泥、尾矿质量计量比为3 0：7：6 3，成型压力2 0 M P a。在“升温2 h 一恒温4 h(釜内1 8 0 蒸压)一自然冷却”的蒸压养护制度下，改变物料成型水量，对试块进行强度测试，结果如图1 所示。成型水量图1成型水量对蒸压砖性能的影响由图1 可知，随着物料成型水量的增加，试块抗压强度呈先上升后下降的趋势。在用水量为9 时，试块强度到达最高值2 3 5 M P a。这是由于用水量较低时，水化不完全，从而导致试块强度较低。当用水量逐步增加时，胶凝材料水化速度提高，生成胶凝性矿物增多，从而抗压强度上升。但是当用水量继续增加，会有过量