煤基固废复合改性剂高温重构钢渣的性能及机理研究

摘要：

为了促进钢渣(steel slag,SS)和煤基固废的综合利用,研究了煤基固废复合改性剂(CMCSR)(煤气化渣-硅钙渣-煤田区域水库底泥)对高温重构钢渣(SHTM)的胶凝性能和体积稳定性的影响,采用X 射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)等测试方法,对重构钢渣的物相组成、微观结构及高温重构机理进行分析.结果表明:CMCSR可以提高钢渣的胶凝性能,显著降低了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)含量.当重构温度为1 250℃,CMCSR掺量为25%时,重构钢渣28d活性指数比原钢渣可提高16.1%,重构钢渣中f-CaO的含量由4.04%降至1.90%,满足《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491-2017)中f-CaO含量≤3%的要求.CMCSR掺量由15%增加至35%,重构钢渣中形成透辉石(CMS2)、钙铝黄长石(C2 AS)、C3 A等硅铝基矿物.高温重构过程促使RO相(CaO-FeO-MnO-MgO固溶体)中的FeO转变为镁铁尖晶石(MgFe2 O4)和磁铁矿(Fe3 O4).重构温度为 1 250℃,掺 25%CMCSR的重构钢渣形成结晶良好、粒径可达10 μm以上椭圆形的C2S颗粒.掺入煤基固废复合改性剂的高温改性钢渣,其体积稳定性、胶凝活性和易磨性得到了有效改善,从而为钢渣的低能耗细磨加工进行制品开发,或在水泥和混凝土中的直接应用提供了可能,实现了煤基固废与冶金固废的协同利用.

关键词：钢渣(SS)、复合改性剂、高温重构(HTM)、胶凝性能、体积稳定性

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分类号：TU522.3(建筑材料)

资助基金：国家重点研发计划;河北省自然科学基金;河北省科技重大专项项目;国家重点实验室开放基金;中铁建设集团有限公司科技研发计划;中铁建设集团有限公司科技研发计划;邯郸市科学技术研究与发展计划项目

在线出版日期：2023-10-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：12215-12224