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热焖钢渣对水泥基本性能的影响

更新时间:2016-07-05

0 引言

钢渣是由生铁冶炼钢铁所产生的废渣。我国钢渣综合利用率低于30%[1-2],钢渣作为废弃物严重污染生态环境。为了提高钢渣利用率,研究人员尝试并优化各种处理工艺,主要有热焖法、水淬法、风淬法、热泼法等[3-4]

3.高中物理实验教学模式缺乏创新,部分教师虽然采用了翻转课堂的教学方法,但是没有较好的成效.究其原因,第一,部分高中教师没有正确理解翻转课堂的意义,虽然重视学生的合作探究过程,但是没有合理分配课堂时间,导致学生的实验时间少,在讨论过程中,也没有充分的理论依据,结果偏移了正确的实验结论.第二,学生没有养成自主探究的好习惯,教师没有合理制定小组任务,导致部分学生偷懒,利用他人的实验成果,长期下去,物理成绩持续下滑.第三,小组间目标不明确,在交流实验成果时,分歧比较大,没有养成良好的预习习惯,直接实验,实验结果具有很大的不可靠性.

热焖法是近十年国内企业大力推广的钢渣处理工艺,该法是先将炼钢炉渣冷却至一定温度(300~800 ℃),再将钢渣放入热焖罐进行喷水热焖,使钢渣龟裂破碎,同时利用f-CaO生成Ca(OH)2的过程产生膨胀应力等自解原理使钢渣粉化,其总体含量能够小于2%,渣铁分离好,可省去处理钢渣过程中的多级破碎设备,减少设备的磨损率。在所有钢渣处理技术中,只有热焖技术不受钢渣的流动性限制[5-6],且钢渣在热焖过程中,水蒸气及高温会使钢渣中的胶凝成分发生水化反应,影响钢渣活性。

高中物理知识与生活生产有着密切的联系,教师可以结合生活中的现象给学生创设问题情境,激发学生兴趣的同时培养学生的科学态度与责任.比如在学习摩擦力的时候,学生第一反映就是摩擦力阻碍物体的运动,与物体运动方向相反,教师可以给学生展示一下,物流为了上货方便,运用传送带传送货物的情境,并提问:生活中的哪些方面还利用了摩擦力有利的一面?这样既能帮助学生更好的理解摩擦力,也能让学生辩证的看待问题,积极的利用物理有利的一面为人类造福,减少或杜绝物理有害的一面,从而培养学生的科学态度与责任.让学生能够从物理本质规律出发,遵循自然规律,更好的理解科学、技术、社会和环境的关系,培养学生热爱环境、节约资源的意识.

除此之外,点曲线还提供了分别调整红、绿、蓝三色通道的功能,以便我们在调整影调的同时对画面色彩精细调整。不过在这篇教程里面,我们并不打算讨论这部分功能。

本文用钢渣取代部分水泥,测试水泥浆液扩展度、水泥胶砂强度等,分析热焖钢渣活性,为热焖钢渣的推广应用提供借鉴。

扒锅街的榕树下聚了好多人,唧唧呱呱地活像几万只鸭子在叫,我不耐烦地扯了片叶子放进嘴里嚼,脑子里想着下回要怎么才能亲到刘佳,最近他真的越来越滑头了,跟春天田里的泥鳅似的。

1 原材料

1.1 热焖钢渣

钢渣经过液态钢渣、运输至热焖车间、倾入热焖罐(渣池)、封盖洒水、热焖、开盖铲运至深加工车间等过程后,其化学成分主要为CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3、FeO、MgO、MnO等,其组成矿物有C3S、C2S、C2F、CA组成的硅酸钙相、铁酸钙相和RO相(由FeO、MgO、MnO、CaO形成固溶体)[7-9]。钢渣含有胶凝性的C3S、C2S和铁铝酸盐,但含量少,活性较低。

1.2 水泥

第一,进一步完善顶层设计。虽然我国生态文明建设已经取得了显著的成果,但是一些突出的生态环境问题仍然没有得到妥善解决,比如蓝天保卫战、长江经济带环境修复和保护以及我国日益突出的农村污染源治理等。

表1 主要技术参数

品牌SO3/%MgO/%烧失量/%氯离子/%细度/(m2·kg-1)抗折强度/MPa3d28d抗压强度/MPa3d28d红狮<3.0<3.0<3.5<0.033405.69.127.951.5三三<3.0<4.0<2.5<0.023805.28.426.148.2

表2 %

品牌SiO2Al2O3MgOCaOSO3K2OFe2O3MnO三三22.94.43.256.92.60.22.50.1红狮28.13.12.152.91.90.23.20.1

表3 主要矿物组成 %

品牌C3SC2SC3AC4AF三三51.1417.849.58.42红狮59.1314.257.511.21

1.3 减水剂

试验所用的减水剂为厦门建筑科学研究院生产的聚羧酸系高效减水剂,其基本技术参数如表4所示。

表4 减水剂基本技术指标

固含量/%密度/(g·cm-3)氯离子/%硫酸钠/%pH值20.121.10.040.706.2

2 试验方法

进行水泥的流动性实验和胶砂力学性能实验,其主要内容为:

1) 流动性:流动度试验参照《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB/T 8077—2012)进行,根据初试实验,选定水胶比为0.30,钢渣和水泥的总质量为300 g。

2)力学性能:抗折强度和抗压强度参照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671—1999)。水胶比为0.5,标准砂与胶凝材料比为3∶1,水泥与钢渣掺量配比见表5。

水泥为P.O 42.5R水泥,品牌分别为红狮和三三,其主要技术指标见表1,化学成分见表2,矿物成分见表3。

表5 水泥与钢渣掺量配比

热焖钢渣掺量/%水泥/g热焖钢渣/g045005422.522.5104054515382.567.5203609025337.5112.530315135

3 实验结果与分析

3.1 聚羧酸减水剂相容性能

聚羧酸减水剂是第三代减水剂,由于生产减水剂的主要原材料种类多,因此减水剂的相容性差异很大,本文通过流动性实验(钢渣掺量为0时)检查减水剂与水泥的相容性,结果见图1。

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图1 水泥流动性

3.3.3 钢渣对两种水泥力学性能影响的对比分析

3.3.1 钢渣对三三水泥的力学性能影响

3.2 钢渣掺量对水泥的流动性影响

3.2.1 钢渣掺量对三三水泥的流动性影响

如图1所示,三三的流动性曲线在图中整体位于下方,随着钢渣掺量的增加,总体的流动性变化不大,即表明钢渣对水泥的流动性影响不明显,其减水剂最佳掺量为1.1%,此时流动度在230~240 mm。

3.2.2 钢渣掺量对红狮水泥的流动性影响

8月下旬播种,肥力水平中上等的田块,低山每亩2000株左右(行株距 65×50 cm),二高山每亩2000-3000株(行株距 65×50-60×37 cm)。肥力水平高与肥料投入充足的田块适当稀植,反之适当增加移栽密度,如播种期在8月底至9月底之间,则每推迟10d,移栽密度增加1000株。

3.2.3 钢渣对两种水泥流动性影响的对比分析

从图1中可以看出钢渣掺量对水泥浆的流动性影响很小,说明钢渣对减水剂的相容性表现良好,几乎和水泥一样。

在减水剂和钢渣掺量都为0时,红狮水泥流动度整体较三三水泥稍大;水泥流动性随着减水剂掺量增加逐渐提高,当减水剂掺量为0.7%时,掺了热焖钢渣的两种水泥流动度几乎相同;当减水剂掺量继续增大,红狮水泥的流动性增大趋势较三三水泥明显,两种水泥均在减水剂掺量为0.9%时产生突变;随着减水剂掺量继续增大,流动度增大不明显,并分别在减水剂为1.1%(三三水泥)和1.2%(红狮水泥)时达到最佳。

[1] 周群.绿色钢铁点渣成金[N].中国冶金报, 2015-06-04(007).

3.3 水泥胶砂基本力学性能

不同钢渣掺量下水泥抗压及抗折性能如图2所示。

图2 胶砂强度

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从图2可以看出,三三水泥胶砂28 d的抗压强度随着钢渣掺量增加而逐渐减小,趋势明显,同时抗折强度基本上也是随着钢渣掺量增加而降低,但是在钢渣掺量25%范围内降低趋势不是很明显。究其原因,主要是钢渣经过热焖后,C3S、C2S含量少,在水泥石体系中主要起填充作用,参与水化反应相对较少。

3.3.2 钢渣对红狮水泥的力学性能影响

钢渣对红狮水泥胶砂力学性能影响的趋势与三三水泥相近,抗折强度在钢渣掺量10%范围内甚至有升高的趋势,随着掺量增加,总体仍是呈现降低趋势。其原因仍是C3S和C2S含量少,在水泥石体系中主要起填充作用,参与水化反应相对较少。

根据图1可知,钢渣掺量为0时,随着减水剂掺量增加,水泥净浆的流动性逐渐增大;当减水剂掺量为0.9%时,水泥净浆扩展度达到突变,且随着减水剂的增加,扩展度增加不明显。

同样如图1所示,红狮的流动性曲线在图中整体位于上方,与钢渣掺量为0时相比,水泥净浆的流动性差异随着钢渣掺量增加变化不大,说明红狮水泥的流动性能不受钢渣掺入量影响,其减水剂最佳掺量为1.2%,此时流动度最高可达280 mm。

从图2可以看出,在钢渣掺量(0~30 %)相同时,红狮水泥的胶砂强度高于三三水泥,体现出红狮水泥整体品质优于三三水泥,这主要是由于红狮水泥水泥熟料百分比高达92.09%,明显高于三三水泥的86.9%,且C3S的含量为59.13%,同样高于三三水泥51.14%的含量。

随着钢渣掺入,两种水泥胶砂的抗折强度和抗压强度整体趋势是下降的,其下降速率基本相同,在钢渣掺量30%范围内,强度下降在30%以内。经过热焖后的钢渣由于其C3S、C2S含量少,参与水化反应少,对水泥胶砂强度形成影响甚微,因此,在水泥石体系中主要起填充作用。

4 结论

通过试验分析热焖钢渣对水泥浆的流动性和水泥胶砂强度的影响,可得如下结论:

1) 三三水泥和红狮水泥对聚羧酸减水剂相容性良好,钢渣掺量对水泥浆的流动性影响很小,热焖钢渣与减水剂的相容性良好,几乎和水泥一样。

2) 热焖钢渣在掺量0~30%范围内,减水剂的最佳掺量分别为为1.1%(三三水泥)和1.2%(红狮水泥)。

3) 经过热焖后的钢渣由于其C3S、C2S含量少,对水泥胶砂强度影响甚微,在水泥石体系中,主要起填充作用。

通过拍照和Image J图像处理软件[26],测定土壤表面(1 m×1 m)覆盖的各露石尺寸和面积,具体的工作流程见图1。嵌入土体的不影响土表平整的石体则以土体内部碎石计算[27]。小于5 mm的岩石碎片被认为与沙子具有相同的物理性质[28],而且受图像分辨率的限制,5 mm以下的碎石在图像中不易辨别,因此岩石尺寸的下限设定为5 mm。岩石粒度分类标准为:5~20 mm,20~75 mm,75~250 mm,250~600 mm和大于600 mm。

[参考文献]

从表3的矿物成分可知,三三水泥含有水泥化学反应最快的C3A明显高于红狮水泥,且C3A水化需水量大,与高效减水剂的相容性差,对水泥净浆流动性不利[10]。由表1可知三三水泥较红狮水泥更细。水泥太细对水泥净浆的流动度会有不利影响,因此,红狮水泥流动性优于三三水泥。

[2] KOUROUNIS S,TSIVILIS S,TSAKIRIDIS P E,et al. Properties and hydration of blended cement with steelmaking slag [J].Cement and Concrete Research, 2007, 37(6): 815-822.

[3] 易承波.热闷钢渣胶凝特性及其制备高性能混凝土的研究[D].广州: 暨南大学, 2011.

远看,菊花是粉紫色的。它是那么的优雅,又是那样的可爱;近看,粉红色的花瓣中还有一点点惹人喜爱的嫩黄色。小小的花朵,玲珑可爱,就像一只只粉紫色的小蝴蝶。

[4] 谷金生, 薛军.钢渣热闷技术及再利用分析[J].鞍钢技术, 2010(5):56-62.

[5] 付俊.钢渣热闷技术的应用论述[J].冶金渣论坛, 2015(5):23-26.

[6] 侯贵华, 李伟峰, 郭伟,等.转炉钢渣的显微形貌及矿物相[J].硅酸盐学报, 2008,36(4): 436-443.

[7] 贺宁.钢渣中RO相的分选[D].西安: 西安建筑科技大学, 2013.

[8] 唐明述, 袁美栖, 韩苏芬, 等.钢渣中MgO、FeO、MnO结晶状态与钢渣的体积安定性[J].硅酸盐学报, 1979, 7 (1): 35-46.

[9] 李建新, 余其俊, 韦江雄.钢渣高温重构中RO相的转变规律[J].武汉理工大学学报, 2012,34(5):19-24.

[10]吴启帆,包燕平,林路,等.热闷钢渣的矿物学特征及其硅酸钙相析出规律[J].钢铁研究学报,2015,27(8):29-33.

采用SPSS 21.0统计学软件对数据进行处理,计数资料以百分数(%)表示,采用x2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

田尔布,连跃宗,瞿鑫鑫,张超杰
《常州工学院学报》2018年第1期文献

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