改性脱硫灰复掺钢渣制备生态胶凝材料

论文摘要

随着钢铁工业的不断发展,烧结机烟气脱硫技术日益受到人们的重视和关注,半干法因其具有流程短、占地少和操作容易等特点得以广泛应用。由于半干法脱硫副产物脱硫灰中含有大量的亚硫酸钙,未能有效利用,制约了钢铁工业的可持续发展,带来占用土地、环境污染、资源浪费等问题。生态胶凝材料因其节约矿产资源、节约土地面积、减少水泥用量及废弃物排放量等受到国内外关注。脱硫灰、钢渣、矿渣中含有大量氧化硅、氧化铝等具有潜在活性的成分,若用作胶凝材料生产原材料不仅可以缓解大量工业废渣排放对环境的压力,而且可以替代部分水泥熟料,故利用烧结烟气脱硫灰复掺钢渣矿渣等工业固体废弃物具有十分重要的意义。采用化学分析,结合粒度分布、核磁共振、红外荧光衍射、差热-热重等现代化分析测试手段,分析了烧结烟气脱硫灰的物化特性;通过正交试验及单因素试验方法研究了烧结烟气半干法脱硫灰复掺矿渣、钢渣,辅之外加剂,制备生态胶凝材料的可行性。结果表明采用分别预磨钢渣、矿渣及水泥熟料再与经低温煅烧的改性脱硫灰混磨制备的复合生态胶凝材料,具有良好的安定性、水化性能和力学性能;初凝时间、终凝时间合格。正交试验确定了一定比例和掺量的矿渣和钢渣复掺20%改性脱硫灰、20%水泥熟料和0.5%激发剂,矿渣掺量在12%-44%、钢渣掺量11%-44%之间制备的胶凝材料初凝时间、终凝时间、力学性能满足GB13592-92《钢渣矿渣水泥标准》,改性烧结脱硫灰掺量超过30%时,胶凝材料的抗压抗折强度均有所下降。运用SEM、XRD先进仪器对胶凝材料进行了其水化产物的微观分析,探讨了胶凝材料的水化机理。结果表明当矿渣与钢渣的比例为3∶2时,灰量在20%,28天净浆产物中含有大量的柱状钙矾石以及不规则的水化胶凝产物,使得体系中结构致密,提高了水泥体的强度。耐久性实验表明改性脱硫灰复掺钢渣矿渣制备的胶凝材料具有良好的耐硫酸、抗硫酸盐腐蚀、抗冻性良好的性能,但是较普通硅酸盐水泥此种胶凝材料干收缩率较大,可考虑在今后的研究中添加适量的减缩剂或膨胀剂等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 脱硫工艺及脱硫副产物介绍
• 1.2.1 脱硫工艺介绍
• 1.2.2 脱硫副产物分类
• 1.2.3 国内外脱硫副产物的利用
• 1.3 各种工业废渣及其利用
• 1.3.1 钢渣
• 1.3.2 矿渣
• 1.3.3 粉煤灰
• 1.4 碱胶凝材料
• 1.4.1 碱胶凝材料的定义及其水化性能
• 1.4.2 生态胶凝材料
• 1.5 主要内容和研究方法
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 试验方法与仪器
• 第2章 烧结烟气脱硫灰制备胶凝材料
• 2.1 实验室试验
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验仪器及设备
• 2.1.4 生态胶凝材料的制备步骤
• 2.2 烧结脱硫灰改性试验
• 2.2.1 原灰复掺工业固体废弃物制备胶凝材料
• 2.2.2 烧结脱硫灰改性条件正交试验
• 2.2.3 影响性能的几个因素讨论与分析
• 2.2.4 最佳条件验证试验
• 2.3 不同钢渣矿渣比例对胶凝材料抗压强度的影响
• 2.4 水泥熟料及改性脱硫灰掺入量对胶凝材料的影响
• 2.5 不同粉煤灰掺加量对胶凝材料抗压强度的影响
• 2.6 研制过程及机理探讨
• 2.7 本章小结
• 第3章 胶凝材料的硬化机理及微观结构
• 3.1 四种不同比例胶凝材料的配方
• 3.2 生态胶凝材料的微观分析
• 3.2.1 1#生态胶凝材料的微观分析
• 3.2.2 2#生态胶凝材料的微观分析
• 3.2.3 3#生态胶凝材料的微观分析
• 3.2.4 4#生态胶凝材料的微观分析
• 3.3 胶凝材料水化机理分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 胶凝材料的耐久性能
• 4.1 抗酸侵蚀性能
• 4.1.1 酸对水泥混凝土侵蚀机理
• 4.1.2 实验材料及方法
• 4.1.3 试验结果及讨论
• 4.2 抗硫酸酸盐侵蚀性能
• 4.2.1 硫酸盐侵蚀机理
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 抗蚀系数的确定
• 4.3 抗冻性
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 试验方法
• 4.3.3 实验结果及分析
• 4.4 干收缩性
• 4.4.1 试验材料
• 4.4.2 试验方法
• 4.4.3 试验结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢