钢渣对硅酸盐水泥熟料形成的影响

马丽霞

摘要：我国经济发展推动各行各业快速发展。而在我国全面推动城市化发展的当下，水泥生产就成为建筑行业重点关注内容。可是，作为资源匮乏大国，如果使用优质材料生产水泥，无法实现长久发展。本文将钢渣作为铁质原料代替品，针对硅酸盐水泥熟料形成展开研究。而研究结果，当钢渣处于1300摄氏度煅烧温度下，对于生料易烧性并没有促进影响，而超过1350摄氏度后，则产生促进效果。

关键词：钢渣;硅酸盐;水泥熟料

前言：

由氧化铁、氧化亚铁，以及氧化钙、氧化硅等物质组成的钢渣，矿物组成多为硅酸盐矿物、镁蔷薇辉石等。由于钢渣氧化铁含量最高可达40%，这和水泥熟料十分接近，可以作为对部分原料的替代品，负责对水泥熟料烧制。而且钢渣替代完成水泥熟料生产已经从理论研究走入实践应用，目前建筑企业也逐渐提升该方法使用规模，未来将会是建筑企业发展重点内容。

1原材料

本文涉及到石灰石、铁粉以及黏土均从市场随机采购，钢渣是唐转炉钢渣。钢渣化学成分为41.80%氧化钙，19.72%氧化硅，17.62%氧化铁等。而其拥有2.05碱度系数，是作为低碱度钢渣使用[1]。同时，因为钢渣具有超过40%氧化钙，所以对铁质原料进行替代，也可以有效减少作业所需石灰石。在详细分析XRD衍射图谱后，可以发现阿利特为其主要晶态矿物，其余有氟铝酸钙、钙镁橄榄石等。为保持拥有一致性率值，在配料环节加入少量AR级别的氧化铝试剂。

2试验

2.1配料

在本次试验中，控制KH、SM、IM值变化幅度在0.88至0.96、2.51至2.72、1.32至1.53，并对生料中矿物组成科学控制。

2.2熟料制备

制备作业严格参照GB/T 26566-2011《水泥生料易烧性试验方法》。根据2.1的生料配比，对原材料准确称量，经过充分混合后，将其粉磨到80微米，并保持筛余控制在9%到11%范围内[2]。将8%～10%纯净水放入生料中，充分搅拌后，使用80兆帕压力将生料压制成片，在105高温条件下迅速烘干。将已去除水分的干燥生料片放置在温度950摄氏度马弗炉，采用恒定温度烧制30分钟，结束后立刻送进已经准备好高温炉内，采用1250、1300、1350、1400、1450摄氏度条件下恒定温度烧制30分钟。煅烧结束后，立即将其从炉内取出，放置在空气环境中，并使用电风扇吹其表面，知道其表面温度恢复正常室温，获得熟料样品。

2.3 试验方法

借助研磨机对熟料片充分磨至，直到其大小可以穿过80微米通过筛网，在借助乙二醇-酒精方法对熟料片内测定活性石灰质含量。使用Rigaku Dmax 2500X射线衍射仪对熟料粉末XRD图测定，保持管压、管流分别在40千伏与40毫安，保证步长0.01度，控制扫描速度为每分钟8度。在制成熟料光片后，将其放置于1%硝酸酒精内，保持其处于侵蚀状态的3秒至5秒，借助光学显微镜对其岩相结构进行观测[3]。

3试验结果

3.1温度影响

常规铁质原料配料（简称“常规配料”）以及作为铁质原料配料代替品的钢渣（以下“钢渣配料”），经过充分烧制后获得熟料样品活性石灰质含量科学测定。在保持相同率值条件下，在煅烧温度低于1250摄氏度，钢渣烧制熟料活性石灰质，相较于常规配料在熟料活性石灰质要低，其原因是石灰石用量减少，降低活性石灰质含量[4]。而在温度条件下，活性石灰质并未与硅酸二钙形成与硅酸三钙C3S。而在1300摄氏度影响下，熟料样品出现钢渣氧化钙要远超出同等条件下的铁粉配料制成样品。所以，在煅烧温度低于1300摄氏度时，不仅无法做到促进钢渣以及熟料烧制结果，严重情况还会对烧成反应产生负面影响。而在温度提升至1350摄氏度至1450摄氏度，这是因为钢渣样品在活性石灰质方面，会在1350摄氏度至1450摄氏度，产生熟料烧成具有明显意义促进效果。但是在煅烧温度逐渐提升，这种积极促进反而会呈现下降趋势。选择不同生料配比，针对不同温度条件下，进行煅烧熟料样品使用XRD测试。从测试数据中，可以发现虽然几组在样品中都可以表现为均匀晶型，多是水泥矿物以及活性石灰质。而在不同温度条件下，虽然下煅烧样会呈现衍射图谱并检查，但是在1250摄氏度下，阿利特并没有较高衍射峰，但是活性石灰质却与贝利特产生强烈衍射峰。当煅烧温度不断升高的同时，阿利特衍射峰逐渐上升，但是活性石灰质以及贝利特存在衍射峰减弱问题。在1450摄氏度煅烧产品中，并不能准确把握活性石灰质衍射峰。但在相同率值下科学配料，保持相同煅烧温度1450摄氏度条件下，掺杂钢渣的样品要在阿利特衍射峰方面比不掺杂钢渣样品现象更为明显，尤其是1250摄氏度1300摄氏度冲击下，衍射峰效果更为敏感，可以理解为钢渣推动阿利特低温运行形成，在这方面要强于铁粉。

3.2熟料晶体

当常规配料选择进行烧制熟料。如果矿形状不规范较，多会产生晶体连生，造成部分晶体过分生长，同时，矿晶体多为硅酸二钙包括至其中[5]。钢渣配料选择进行烧制熟料时，其晶体无论是尺寸还是分布相对均匀，晶体具有例如五边或六边生长情况，粒径会保持在15微米至30微米。在实际经营中，连生晶体并不常见。这些问题是因为钢渣作业实际就存在硅酸三钙诸多矿物，保障可以在熟料烧制时，将其成为晶核使用，避免因晶体成核产生强烈势能壁垒，保障晶体拥有良好发育情况。钢渣拥有氟化钙、氧化镁等多种矿物，让熟料液相形成有效促进效果。但当KH值较低熟料样品，难以发现活性石灰质;但在KH值较高时，活性石灰质可以较为容易从熟料样品中找到。不同熟料的活性石灰质会存在以颗粒状为主的成堆分布，或者零星分布的活性石灰质。

4试验总结

当煅烧时间在1300摄氏度下，钢渣配料并不会产生促进生料易烧性提升。但在1350摄氏度条件下，则会呈现较为强烈促进效果。当钢渣应用于生料配料中，对于熟料烧成中物相产生消失并无直接影响，对于阿利特产生具有较强促进效果。而且钢渣配料烧制而成的熟料相较于铁粉制成熟料，其阿利特结晶更加完整，分布不分散、均匀，有效降低包裹物数量。应用钢渣不仅不会影响硅酸盐水泥熟料质量，在一定程度上也可以起到提升熟料应用质量效果，对于建筑行业混凝土生产具有较强指导价值。

结论：

本文因篇幅有限，针对内容仅涉及到生料易烧性能以及阿利特来两方面内容，作为参考内容略显不足。企业在利用钢渣进行水泥熟料生产时，一定要严格控制各项数据，以科学手段合理调整试验步骤。同时，也要做好与技术人员沟通工作，针对问题技术处理、解决，从而保证实验具有实际意义。希望本文可以作为相关企业施工作业参考内容使用，为我国建筑行业发展贡献力量。

参考文献：

[1]王文林，曹蕾，顾红霞，等.钢渣热焖工艺及其对水泥性能的影响[J].硅酸盐通报，2020，39;284（05）：231-237.

[2]王景然，柯昌明，张锦化.提钛尾渣对硅酸盐水泥水化性能的影响[J].硅酸鹽通报，2020，39;284（05）：164-169.

[3]廖成皓，陈颖，周端胜，等.石粉-钢渣混凝土力学及收缩性能研究[J].公路，2020，65（01）：226-230.

[4]汪坤、李颖、张广田.含钢渣的低熟料混凝土耐久性及水化机理研究[J].中国冶金，2020，30（10）：95-100.

[5]傅博、马梦凡、申旺、程臻赟、江尧.气化渣对硅酸盐水泥强度和微观结构的影响研究[J].硅酸盐通报，2020，39;287（08）：168-172.