化学助剂对矿渣的机械化学复合激活影响的研究.pdf

2013 NO 3 粉 煤 灰 综 合 利 用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION 专 题 研 究化学助剂对矿渣的机械化学复合激活影响的研究A Study on the Influence of Grinding Aids to the Mechanochemical Activation of the Slag张 雄，郇 坤，冯 蕾（同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 ；同济大学 建筑材料研究所，上海）摘 要：通过采用小磨试验、模糊聚类分析方法等研究了硫酸盐、甲基硅油等化学助剂对矿渣的机械活化影响、化学助剂对矿渣活性激发的影响以及化学助剂对矿渣其他性能的影响。得到如下结论：当 畅 a 畅 时，S，G，F，B，L，J，A 助剂的效果比较接近，可以较好地降低矿渣 m 筛余，提高比表面积，因此优选作为改善矿渣粉磨的助剂进行试验；助磨效果较好的 种助剂为 L、G 和 F，复合助剂提高粉磨效率的顺序依次为：k k k k k，复合后助磨剂对矿渣细度和比表面积的提高均要好于单体；助磨剂有助于矿渣水泥的活性，而对后期活性指数影响较小且复合激发剂对活性指数的增强效果均优于单体激发剂；加入矿渣和各种激发剂后，对矿渣水泥的流动度没有不利的影响；与纯水泥相比，各矿渣水泥标准稠度用水量略有下降。关键词：单体助剂；复合助剂；机械活化；矿渣活性激发 中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：（）收稿日期：工业的发展产生了大量的矿渣，而矿渣具有潜在的胶凝性。因此激活其潜在的胶凝性，并将矿渣应用到工程中不仅可以降低水泥用量而且有效的利用了工业废渣，实现了低碳环保。矿渣的激发有多种形式。首先包括碱激活、硫酸盐激活，活性铝激活等在内的化学激活是激发矿渣活性的主要手段之一，其次还有机械激活、以及机械化学复合激活。其中机械化学激活逐渐为科研人员所重视 。研究发现，粉磨中助剂的机械力活化对矿渣的主要作用可以归纳有以下几个方面：首先是颗粒平均粒径的减小，细颗粒含量的增多，粒度分布的变化；其次是颗粒形貌伸长度、粗糙度和分数维增大，圆度和面积充满度减小；矿渣颗粒晶格缺陷增加，表面化学键破坏程度加大，硅氧根聚合程度下降等。最终宏观上表现为矿渣微粉颗粒群细度和比表面积的增长以及活性的提高。，因此可以选择合适的对矿渣有化学激活作用的助剂在粉磨过程中加入作为激活矿渣的一种方法，即利用机械力化学对矿粉表面进行改性，并结合试剂的化学激活，将机械和化学作用复合起来。本文共选择了 大类有机和无机助剂，通过试验比较和数学分析找出激发效果良好的单体助剂，并进行复配；研究助剂对矿渣的激活和水化进程的影响。1 试验原材料与方法1 1 原材料（）矿渣：取自上海崛荣实业有限公司，化学分析见表。（）水泥：采用上海吴淞水泥厂的熟料和二水石膏，以 和 的比例混合磨制成纯硅酸盐水泥。表 原材料成分分析试样SiO FeOAlO剟CaOMgOfCaoLoss矿渣创 热 C 怂 熟料创 热 耨 C C l 怂 石膏煙 热 耨/C （）化学试剂：包括多种有机和无机试剂。三乙醇胺、乙二醇、硬脂酸钠、水合硫酸铁、硫酸铵、铝酸钠、水玻璃、甲基硅油等为化学纯；羟基硅油和萘系减水剂为工业级纯度。其中羟基硅油由上海树脂厂生产，它是一种端基带羟基的聚硅氧烷化合物，具有直链线性大分子，结构如下：粉 煤 灰 综 合 利 用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION2013 NO 3专 题 研 究 主链为极性 SIO 组成，两端的羟基使其具有一定的反应活性。外观呈淡黄色透明油状液体，粘度 厘沲（），羟基含量 。具有良好的疏水性、润滑性和低的表面张力。实验时，以 的比例与水混合。1 2 试验方法（）小磨试验 矿渣入磨前烘干，且过孔径 mm的方孔筛去掉大颗粒；助剂在粉磨前按一定掺量（均按占矿渣的质量百分数）掺入矿渣，因为掺量一般较小，故将待磨矿渣平铺，粉状助剂均匀撒在矿渣表面后搅拌均匀；液体助剂则通过可喷装置均匀喷洒在矿渣表面后使用。每次粉磨矿渣 kg，粉磨掺入不同助剂的矿渣之前要用纯矿渣进行洗磨。粉磨一定间隔时间，从磨机中均匀取出少量试样进行细度和比表面积的测定。（）模糊聚类分析方法 模糊聚类方法是通过建立模糊相似关系而后将客观事物予以分类的方法。设直积空间 X Y 中的一个模糊关系为 R，称为从 X 到Y 的一个模糊关系，即存在映射：R：X Y，R 的隶属函数R（x，y），函数值R（x，y）代表有序对（x，y）具有关系的程度。如果R（x，y）只取 、两值，则它变成普通关系。如果 X Y，则成 R 为 X上的二元关系（模糊关系）。对数据进行模糊聚类分析的主要步骤如下：设有m 个待分类的样本：X，X，Xm；每个样本就对应着一组描述它的各种特性的数：t，t，tn，称这组数