導(dǎo)語：鋼渣機(jī)制砂生產(chǎn)工藝研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

因天然河砂使用量巨大、開采過度，造成巨大的生態(tài)環(huán)境壓力，迫切需要尋找天然河砂的替代品[1-2]。鋼渣作為鋼鐵企業(yè)的固體廢棄物，屬于過燒“劣質(zhì)”熟料。鋼渣中含有C3S、C2S、C4AF等與水泥熟料相同的礦物成分，具有潛在水硬活性[3]。因鋼渣較礦渣等固體廢棄物難研磨，且水化活性較低，目前主要通過渣場堆放處理，其綜合利用率不足30%[4-5]。國內(nèi)大部分城市使用固體廢棄物生產(chǎn)混凝土空心砌塊等輕質(zhì)新型墻體材料，取代質(zhì)重、能耗高的實(shí)心黏土磚[6]。本文采用鋼渣生產(chǎn)機(jī)制砂，通過破碎、球磨、篩分出粗鋼渣砂及細(xì)鋼渣粉，采用粗、細(xì)鋼渣制備混凝土砌塊，摻入激發(fā)劑激發(fā)鋼渣水化活性，測試混凝土砌塊強(qiáng)度，分析硬化體XRD圖譜，探討鋼渣用于混凝土砌塊、砂漿、混凝土等的生產(chǎn)技術(shù)及水化特征。

1試驗(yàn)

1.1原材料。鋼渣：廣西力合城市礦產(chǎn)再生資源科技有限公司原料堆場，粘結(jié)顆粒，質(zhì)地堅(jiān)硬，主要化學(xué)成分見表1。鋼渣的堿度系數(shù)為2.1，大于GB/T20491—2006《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》中堿度系數(shù)≥1.8的要求，說明該鋼渣中具有較多的活性礦物成分。該鋼渣的MgO含量較高，但對鋼渣粉進(jìn)行體積安定性檢測發(fā)現(xiàn)其安定性合格。水泥：華潤水泥（封開）公司生產(chǎn)的P•O42.5水泥；石膏：蒼梧順風(fēng)鈦白粉有限責(zé)任公司生產(chǎn)的β型半水鈦石膏粉，灰白色，粉碎后過100目方孔篩，主要化學(xué)成分為CaO、SO3及少量TiO2、Al2O3、SiO2等，pH值為6.13；粉煤灰：廣西欽州藍(lán)島環(huán)保材料有限公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，其主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3及少量CaO、MgO等，pH值為10.05；石：梧州某礦山生產(chǎn)的碎石，粒徑為5～10mm。1.2鋼渣的有害成分分析。由于鐵礦石的化學(xué)成分復(fù)雜，加上冶煉過程要加入某些添加劑，一些有害元素會隨鋼渣排放出來，可能會對人體或生態(tài)環(huán)境造成污染、傷害。對鋼渣的有害元素含量及其浸出液進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。由表2可見，鋼渣的有害元素含量及浸出液濃度均低于GB5085.6—2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)毒性物質(zhì)含量鑒別》和GB5085.3—2007《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中的標(biāo)準(zhǔn)值，說明鋼渣原材料及鋼渣機(jī)制砂、鋼渣粉等可安全用于砂漿、混凝土、砌墻磚等建筑制品中。浸出液的pH值為10.91，呈堿性，可為硅酸鹽礦物水化提供良好的堿性水化環(huán)境，加速激發(fā)鋼渣的水化活性。1.3鋼渣機(jī)制砂的制備。大塊鋼渣經(jīng)噴淋潤濕在顎式破碎機(jī)中2次破碎后，出料粒度為20~40mm，送入隔膜式跳汰機(jī)，在隔膜的鼓動作用下鋼渣顆粒按密度分層，細(xì)而重的鋼渣顆粒沉集在儲料斗中排出后即是鋼渣機(jī)制砂，粗而輕的顆粒經(jīng)濕式球磨得粉料顆粒為30~80目的料漿；料漿經(jīng)搖床分離不同密度的粉粒，達(dá)到帶重金屬的渾水漿液與普通漿液分離的目的，隨后料漿進(jìn)入帶式陶瓷壓濾機(jī)壓濾成為含水率約6%的鋼渣粉。另外還可將其送入回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)中干燥，將其含水率降至1%以下，與適量的粉煤灰、石灰石等進(jìn)行二次球磨制備顆粒為500目（粒徑約為25μm）的礦渣微粉。鋼渣機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝見圖1。圖1鋼渣機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝流程本生產(chǎn)工藝具有以下特征：（1）2次破碎與粉磨能及時將磨細(xì)的鋼渣顆粒分離出來，提高塊狀鋼渣的破碎、粉磨效率，降低能耗及耐磨部件的損耗，避免鋼渣出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象，獲得顆粒級配良好的鋼渣機(jī)制砂和鋼渣粉。（2）鋼渣經(jīng)跳汰機(jī)可將鋼渣顆粒按密度分離成不同產(chǎn)品。（3）鋼渣噴淋潤濕、跳汰、搖床用水、壓濾用水經(jīng)沉淀池處理后可循環(huán)重復(fù)利用，無污水排放。（4）該工藝不僅可以生產(chǎn)鋼渣機(jī)制砂，副產(chǎn)鋼渣粉，通過摻入粉煤灰、石灰石粉混合均勻粉磨后還可生產(chǎn)粒徑為500目的礦渣微粉。1.4試驗(yàn)方法。（1）鋼渣有害元素含量及浸出液濃度：按照GB5085.6—2007、GB5085.3—2007進(jìn)行測試。（2）砌塊抗壓強(qiáng)度：將鋼渣粉、鋼渣機(jī)制砂、石按比例配制，采用石膏、水泥作膠凝材料，激發(fā)鋼渣機(jī)制砂中的硅酸鹽礦物活性，用靜壓砌塊成型機(jī)壓制成型，壓制壓力10MPa，脫模壓力12MPa，鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊規(guī)格為240mm×115mm×90mm。當(dāng)砌塊養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后，按照GB/T4111—2013《混凝土砌塊和磚試驗(yàn)方法》測試其抗壓強(qiáng)度。（3）XRD分析：取部分砌塊樣品研磨并通過200μm方孔篩篩取粉末，用日本株式會社RigakuMiniflex600X射線衍射儀對樣品進(jìn)行物相分析，X光管為Cu靶，管電壓40kV，管電流40mA，測量方法采用2θ掃描，樣品掃描范圍10°～90°。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊配比及抗壓強(qiáng)度。將鋼渣機(jī)制砂、鋼渣粉、石、水泥、石膏按比例混合制備鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊，其配比及28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可知，單摻水泥（2#）的抗壓強(qiáng)度為單摻石膏（1#）的1.6倍；復(fù)摻水泥、石膏（4#）的抗壓強(qiáng)度是單摻石膏（1#）的2.2倍、單摻水泥（2#）的1.4倍，說明水泥作激發(fā)劑效果優(yōu)于石膏，但水泥、石膏復(fù)摻效果最佳。這是因?yàn)樗嗨笊傻腃a（OH）2和石膏水化生成的CaSO4•2H2O可激發(fā)鋼渣機(jī)制砂中硅酸鹽礦物的潛在水化活性，CaSO4•2H2O又可與水化鋁酸鈣生成鈣礬石，加速水化進(jìn)程，激發(fā)鋼渣機(jī)制砂活性[7]。摻入鋼渣粉的砌塊（3#）抗壓強(qiáng)度高于未摻鋼渣粉砌塊（2#），這是因?yàn)轭w粒較細(xì)的鋼渣粉比機(jī)制砂更易水化，且可充當(dāng)填料，骨料堆積更緊密，砌塊密實(shí)度增大。鋼渣機(jī)制砂表面粗糙，凹凸面較多，摻入鋼渣粉后可有效填充鋼渣機(jī)制砂周圍孔隙，提高砌塊密實(shí)度。摻入石子較多的砌塊（6#）和未摻石子的砌塊（7#），其抗壓強(qiáng)度均大幅降低，這是由于摻入石子過多時，鋼渣機(jī)制砂含量降低，粗細(xì)骨料比例不符合骨料最緊密堆積原理，砌塊密實(shí)度較低，具有膠凝性能的硅酸鹽礦物含量降低；而鋼渣機(jī)制砂用量大，且未摻入粗骨料時，依舊不能滿足骨料最緊密堆積原理，其結(jié)構(gòu)疏松，砌塊密實(shí)度更低，骨料的比表面積增大，需摻入大量水泥參與水化反應(yīng)方可激發(fā)鋼渣機(jī)制砂水化活性。2.2鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊的生產(chǎn)工藝。按m（鋼渣機(jī)制砂）∶m（鋼渣粉）∶m（石）∶m（水泥）=55%∶5%∶30%∶10%制備鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊。成型壓力對鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響見表4。表4成型壓力對混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度的影響由表4見，隨著成型壓力的增大，鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度呈遞增趨勢；但壓力達(dá)12MPa后，砌塊抗壓強(qiáng)度增長變緩，過高的成型壓力會增大生產(chǎn)成本及脫模難度。成型壓力為12MPa時已能獲得外形規(guī)整、棱角清晰、表面光滑的砌塊，且抗壓強(qiáng)度滿足MU5強(qiáng)度等級要求。2.3鋼渣砌塊XRD分析。由圖2可見，鋼渣機(jī)制混凝土砌塊的主要礦物成分為碳酸鈣和鎂方解石及少量硅酸鈣和微量的斑銅礦。斑銅礦是隨鋼渣排放而帶出，碳酸鹽礦物來源于鋼渣砌塊中的石子和鋼渣。在XRD圖譜中未發(fā)現(xiàn)明顯的氫氧化鈣衍射峰，主要是在反應(yīng)過程中消耗掉了。分析硅酸鹽礦物成分發(fā)現(xiàn)其主要為γ-C2S，γ-C2S晶體較α-C2S、β-C2S穩(wěn)定，水化活性弱于α-C2S、β-C2S，圖23#砌塊28d齡期的XRD圖譜是鋼渣水化活性低難激發(fā)的主要因素。另外，XRD圖譜上還發(fā)現(xiàn)衍射強(qiáng)度極低的鉛、鋇、錫、鎢等物質(zhì)的衍射峰，經(jīng)有害元素含量及浸出液濃度分析，含量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值（見表2）。

3結(jié)論

（1）破碎壓濾工藝可同時生產(chǎn)鋼渣機(jī)制砂及鋼渣粉，生產(chǎn)效率高，能耗低、污染少，機(jī)制砂顆粒級配良好，且可循環(huán)利用廢水，適用于生產(chǎn)鋼渣機(jī)制砂。（2）鋼渣的有害元素含量及浸出液濃度均低于GB5085.6—2007、GB5085.3—2007規(guī)定的限值，可安全用于生產(chǎn)建筑制品。（3）復(fù)摻水泥、石膏的鋼渣機(jī)制砂混凝土砌塊抗壓強(qiáng)度是單摻水泥的1.4倍、單摻石膏的2.2倍，且滿足MU5強(qiáng)度等級的砌塊要求。（4）成型壓力加大可提高砌塊的抗壓強(qiáng)度，但成型壓力達(dá)到12MPa，砌塊抗壓強(qiáng)度增長效果不再明顯。過高的成型壓力會提高生產(chǎn)成本及脫模難度，因此，鋼渣機(jī)制混凝土砌塊的成型壓力以12MPa為宜。

作者:李錫松 楊成軍 單位:廣西建筑工程質(zhì)量檢測中心

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