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）

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。

2.1 作水泥生料焙烧

有些钢渣配料中有接近百分之五十的氧化钙，所以在水泥生料中加入钢渣，相当于加入了部分石灰石，可以相应的提高石灰饱和度，在水泥熟料煅烧过程中，钢渣中的硫化三碳可以作为晶种使用，这时会促进硫化二碳和氧化钙反应生成硫化三碳，这种方法可以极大缩短水泥熟料焙烧时间，用钢渣配料焙烧水泥熟料，可以设计不同的实验对水泥熟料进行性能分析，根据大量的而且种类各不相同的实验研究，在水泥熟料焙烧过程中加入钢渣配料，并不会对水泥性能产生负面的影响，更为重要的是，钢渣配料还可以加速固相反应硫化二碳、硫化三碳，等等一些矿物质的形成，在水泥熟料中加入百分之十的钢渣配料焙烧，再加入石膏粉研磨，用这种方法制作得到的水泥，性能好，质量好，物理性质良好，可以满足使用的条件和准则。同时我们对钢渣配料在水泥中焙烧过程中的作用和机理做出了研究和分析:在水泥熟料的焙烧过程中，钢渣配料起到了石灰质和铁成分的作用，可以作为石灰质或者铁成分的替代品，据调查，将百分之八钢渣配料加入到水泥生料中，就可以达到完全替代铁组成成分的作用，在这同时，可以相应的减少百分之五的石灰成分的加入量，以钢渣作为水泥焙烧时的原料，可以很大程度上提高水泥的质量和性能，提高石灰饱和度，降低硅氧率，极大程度提高烧结性能。

2.2 用钢渣替代部分水泥配料

硫化二碳和硫化三碳多存在于中高碱性的钢渣中，当然还有水硬性矿物质，和铝硅酸盐的玻璃体等，这种钢渣进行粉碎可以直接生产水泥，建筑行业中有一种常见的硅酸盐水泥，由转炉钢渣，加适量高炉渣、水泥熟料、石膏粉，再加入少量的激发剂制作而得的。建筑行业中还有两种常见的钢渣水泥，二百和四百号混凝土，具有高强度耐磨、抗腐蚀性能，抗渗透和抗冷冻能力极强，在民用建筑中多作为楼梯、梁、板等设置的建设工作，令国人骄傲的是，有一种防水混凝土建材，有微膨胀性，还有很好的防渗漏性，也属于钢渣水泥的一种。钢渣配料作水泥熟料生产的另一种重要的性能还有，生产土聚水泥，有一种新研发的碱激发胶凝水泥，以天然的铝硅酸盐为主要材料，掺有多种非晶体矿物质相的铝硅酸盐聚合物，主要原料还有工业生产过程中的固体废料，在和黏土和硅酸盐混合反应后，能够在低温条件下硬化，也可以作为一种化学陶瓷材料使用，应用广泛，制作工艺较简单，根据研究数据进行分析，我们可以知道，以钢渣配料生产土聚水泥，有诸多优点，例如凝结速度很快，养护温度不需要很高的条件，实现常温固化，并且，用这种工艺制作而得的水泥比普通的硅酸盐水泥抗压强度更高，质量更好，也因此被建筑行业中的技术人员更为广泛的应用。

2.3 用作水泥活性的混合材

将钢渣应用到混合材使用，已被国家列为重点研究项目，生产钢渣矿产水泥是其中较有代表性的一项项目，用一定比例的钢渣、矿渣、水泥熟料混合，再配以适量的其他种类的激发剂磨成粉末所制作而得钢渣矿产水泥。钢材配料有一定的潜在活性，需要通过不同的技术方法进行激发才可以显现出来，作为水泥混合材配料使用，水泥生产过程中使用的钢渣配料其中的组成成分硫化三碳占的比重较大，是主要的组成成分，也因为硫化三碳所占比例较大，在钢渣处理时最好采用急冷技术。通过查阅资料表明，硅酸二钙和硅钙石不锈钢钢渣主要的矿物质组成成分，具有很高的耐磨和耐腐蚀性，有很高的胶凝活性，若想制作符合标准的复合水泥，可以根据比例掺入一定量的不锈钢钢渣，稳定态的重金属在不锈刚钢渣中存在，而且这种重金属的进出率远在标准进出率以下，安全性能极高，也是不锈钢钢渣做混合材的优势。在实际的施工过程中，由于技术人员操作水平不一，设备水平不一，致使各种组成成分在研磨之后的粗细程度不同有些颗粒较粗的钢渣，矿渣晶体，不容易发挥他们的胶凝性能，因此，这种水泥不符合现代建筑行业对水泥质量的高要求条件。

3 钢渣配料在混凝土行业中的应用

钢渣配料表面比较粗糙，棱角较多，外形不够规整,但是混凝土与钢渣为主要组成成分，强度比平均水泥强度要高，结构更加紧密，密度更大，钢渣中其中一种矿物组分耐磨性较好并且有较强的耐磨性，抗冻性能较高，混凝土的耐久性综合取决于以上性能，如果想改变混凝土的流动性，也可以在其中掺入适量的钢渣，但是这会延长混凝土的凝结时间并且随着掺入的钢渣量的增大，延长时间会随之增大。

4 钢渣配料对水泥物理性质的影响

从图中进行分析，A、B、C、D、等折线依次代表钢渣的粗细程度，A为最粗，其余依次递减，不难看出，随着干缩应变数据的增大，细钢渣失水率显著降低，同样的可以总结出干缩应变的规律，随着钢渣直径增大，干缩应变数据随之增大，失水率为2%时，干缩应变增长速度最快，达到最大失水率才增长速度才接近缓和，由此可得出，钢渣膨胀率会随钢渣的粒径大小而改变，细钢渣能够显著的减小碎石收缩作用，细钢渣加入越多，效果越明显。

5 结束语

水泥产业是大规模的项目，是大规模的资源依赖型行业，水泥行业又吸纳工业固体废物，规模之大，可想而知，而现如今我国国内环境形式严峻，资源日益紧张，如今国内对于施工效率的要求也是越来越严格，从技术上讲，工作人员应该对钢渣研磨程度等有利于水泥使用方面下大力度研究，我国各大钢铁厂的首要任务也由需求量转到了节能减排方面，而中国对钢渣配料和水泥的生产技术在日益提高，某些技术已走在国际前沿，相信通过各方面技术人员的共同努力，一定能开辟钢渣资源利用的新途径。