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鋼渣浸水陳化處理時(shí)間分析研究

文檔作者：鄒浩娜，馮勇文檔來源：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月20日
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2016 No．1粉煤灰綜合利用FLY ASH COM吧RE既NSIVE UTⅡJZA7I。IoN鋼渣浸水陳化處理時(shí)間分析研究木 Research on the Time of the Steel Stag Soaking in Water in the Process of Aging Treatment鄒浩娜，馮 勇(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊830052)摘要：將鋼渣按粒徑不同分為7組，利用蒸餾水對鋼渣進(jìn)行浸泡，浸水溫度控制在常溫(25。c±2℃)下。通過測試浸水溶液的PH值變化，來分析鋼渣中f-CaO、f-Mgo析出情況，從而判斷不同粒徑鋼渣浸水陳化所需的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼渣粒徑越大，比表面積越小，陳化所需要的時(shí)間就越短。粒徑在4．75ram以上的鋼渣在水中浸泡大約4天時(shí)間就可以陳化達(dá)到穩(wěn)定；粒徑小于4．75ram的鋼渣所需陳化的時(shí)間就比較長，從數(shù)據(jù)上分析，至少需要12天時(shí)間才能基本保持陳化穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：鋼渣；粒徑；浸水陳化法；陳化處理時(shí)間中圖分類號(hào)：TF534．1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005—8249(2016)01—0024-03鋼渣是鋼鐵企業(yè)在冶煉鋼鐵的過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣。在美國和日本等發(fā)達(dá)國家鋼渣的利用率幾乎達(dá)到了100％【l’2)，在歐洲鋼渣的利用率也達(dá)到了65％122上∞J。直到2013年為止我國的鋼渣利用率僅僅才達(dá)到20％左右M J，這一方面是因?yàn)槲覈鴮︿撛难芯坷闷鸩捷^晚，另一方面也是因?yàn)殇撛陨韋-CaO和f_Mgo含量較高，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)體積安定性不良，使鋼渣的利用變得困難H’6’。鋼渣中的RO相是非活性的穩(wěn)定相，因此降低鋼渣中f-CaO、f-MgO的含量是解決鋼渣體積安定性不良的關(guān)鍵"J。對于鋼渣陳化處理的研究，學(xué)界比較傾向于改善煉鋼工藝、優(yōu)化鋼渣處理工藝、陳化處理方法、碳酸化處理方法和摻加硅灰等礦物摻合料的方法口j。其中對鋼渣進(jìn)行浸水陳化、蒸汽陳化和蒸汽加壓陳化是最簡單的處理方法，但是蒸汽陳化和蒸汽加壓陳化進(jìn)行鋼渣陳化的成本較高，不適用于較大規(guī)模量鋼渣陳化。為了能夠用低成+基金項(xiàng)目：新■維吾爾族自治區(qū)2015年自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鋼渣替換部分天然骨科應(yīng)用于地鐵盾構(gòu)圓管片制備的關(guān)鍵技術(shù)研究”(201521IA018)。第一作者：鄒浩娜(1991～)，女，碩士研究生。主要從事新型建筑材料研究。E—mail：1554258651@qq．corno通訊作者：馮勇《1971一)。男．教授。工學(xué)博士，主要從事土木工程施工、管理及新型建筑材料研發(fā)工作。E—mail：471866129@qq．corn。收稿日期：2015—08—29·24·本、簡單方法對鋼渣進(jìn)行陳化處理，減少其中含有的f-CaO和f—Mgo，讓鋼渣替換天然骨料利用變?yōu)榭赡?。本文對不同粒徑的鋼渣進(jìn)行常溫(25℃±2℃)浸水處理試驗(yàn)研究，通過鋼渣浸泡在蒸餾水中溶液pH值的變化來分析不同粒徑鋼渣陳化處理所需的時(shí)間長短，為鋼渣大規(guī)模再利用積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)。l原材料鋼渣：寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司煉鋼工業(yè)廢渣，粒徑19ram以下，表觀密度為3373kg／m3，吸水率為1．9％。其化學(xué)成分見表I。試驗(yàn)用水：蒸餾水。表l鋼渣的化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)) ／％CaO Tire Si02 MsO S03 MnO A]203 P205 Na2042．65 17．50 13．1l 8．85 3．37 3．27 3．05 0．89 0．12試驗(yàn)器材：PH值測試儀為PHB一10型筆式PH計(jì)；1000mL燒杯7個(gè)；塑料保鮮膜。2試驗(yàn)過程及結(jié)果2．1鋼渣浸水陳化試驗(yàn)原理鋼渣浸泡在蒸餾水中，f-CaO、f—Mgo會(huì)隨著浸泡時(shí)間增長慢慢從鋼渣中析出并溶解到水中。溶解到水中的CaO、M。gO與水反應(yīng)生成Ca(OH)：、Mg(OH)2，使萬方數(shù)據(jù)粉煤灰綜合利用FIjY ASH COI舊酬圈田￡NSIVE IIrⅢ．砭ATION 2016 NO．1溶液的PH值升高，根據(jù)溶液PH值的變化情況，可以推斷出f-CaO和f-MgO的析出情況，從而判斷不同粒徑的鋼渣陳化速度的快慢。當(dāng)溶液pH值穩(wěn)定到一定時(shí)期后，由于空氣中的CO：溶解于水中與Ca(OH)：相互反應(yīng)生成不溶于水的碳酸鹽，造成水溶液pH值又逐漸下降。2．2試驗(yàn)方法為便于對比分析，取粒徑為19ram一16mm、16mm～13．2mm、13．2ram～9．5mm、9．5mm～4．75ram、4．75ram一2．36mm、2．36ram～1．18mm、<1．18mm的鋼渣各3009共7組樣品，將7組樣品分別浸泡在盛有800mL蒸餾水的燒杯中，并用塑料保鮮膜將燒杯口封上防止空氣進(jìn)入。用pH測試儀每隔12h連續(xù)觀測14d測定每組溶液的pH值變化情況。2．3試驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)分析(1)19ram～16ram的鋼渣pH值從開始浸泡初始值為10．7，隨后每天上升0．1，第4天時(shí)達(dá)到最大值11．1，第9天時(shí)pH值降至10．9并穩(wěn)定在10．9直到第14天；16ram一13．2mm的鋼渣從浸泡初始值10．5達(dá)到最大值11．0僅用了3d時(shí)間，但從第8天到第14天pH值始終穩(wěn)定在11．0；13．2mm～9．5mm的鋼渣在浸泡2d后就從初始值10．9達(dá)到最大值11．3，在第4天出現(xiàn)明顯下降，從第9天到第14天穩(wěn)定在11．2；9．5mm一4．75mm的鋼渣從初始值11．4到最大值11．8也用了4d時(shí)間，從第10天開始就基本穩(wěn)定在11．8；4．75mm一2．36ram、2．36rmn～1．18ram、<1．18ram粒徑的鋼渣在第4天也出現(xiàn)了下降，但最后達(dá)到最大值的時(shí)間都在第1l天。說明19mm一16ram、16ram一13．2ram、13．2ram～9．5mm、9．5mm～4．75mm粒徑的鋼渣比4．75mm一2．36ram、2．36ram～1．18mm、<1．18ram粒徑的鋼渣更容易達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。(2)連續(xù)觀測14d發(fā)現(xiàn)，每組樣品的pH值都呈現(xiàn)增大趨勢，隨著粒徑減小，pH值變化幅度分別為0．4、O．5、0．3、0．4、0．5、0．6、0．6，燒杯壁上泛堿程度也隨粒徑減小而變得更明顯，說明相同質(zhì)量的鋼渣，粒徑越小，比表面積越大，鋼渣與水的接觸面積就越大，f-CaO、f-MgO與水反應(yīng)生成的Ca(OH)：、Mg(OH)：就越多。由于本試驗(yàn)所用原材料中CaO含量較高，因此認(rèn)為造成鋼渣體積安定性不良的因素是f-CaO。所以粒徑小的鋼渣PH值增加的就越快，同時(shí)說明了鋼渣粒徑越小f-CaO析出量越大，陳化速度就越慢。而粒徑大的鋼渣由于其比表面積小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較密實(shí)，f—CaO被牢牢包裹在里面很難析出，所以粒徑大的鋼渣就很容易陳化達(dá)到穩(wěn)定。(3)在浸泡到第4天時(shí)，溶液PH值均有不同程度的下降，考慮到鋼渣浸泡一段時(shí)間后溶液會(huì)達(dá)到飽和，試驗(yàn)在第6天時(shí)進(jìn)行了一次換水，將溶液中5009混合液用蒸餾水替換出來，19ram～16mm、16mm～13．2mm、13．2mm一9．5mm、9．5mm一4．75ram組在換水之后pri沒有超過換水前的pH值，但隨后又呈現(xiàn)下降趨勢，說明溶液雖然沒有飽和，但是f-CaO已經(jīng)不能再析出；4．75mm～2．36mm、2．36ram～1．18mm、<1．18ram組的pH值均在換水之后達(dá)到了新的最大值，達(dá)到最大值的時(shí)間在浸泡11—12d的時(shí)候，說明溶液并沒有飽和。每組樣品溶液在第4天時(shí)pH值下降，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)鋼渣表面有白色物質(zhì)附著，是因?yàn)橐徊糠諧a(OH)：與空氣中的CO：發(fā)生反應(yīng)生成了不溶物質(zhì)CaCO，，使溶液的pH值有所降低，所以說粒徑大于4．75mm的鋼渣在沒換水(4d)之前就已經(jīng)陳化達(dá)到了穩(wěn)定，而粒徑小于4．75ram的鋼渣所需陳化的時(shí)間就比較長，從數(shù)據(jù)上分析，至少需要12d時(shí)間才能基本保持陳化穩(wěn)定。試驗(yàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)匯總見表2和圖1。-4D，lq lt'麗●16一13．：帕▲r 13 2_9鈿 ．．．．．稿◆H：：．’倚5 42．7：5黼m ／卜’+◆+—，●o“ } 2．36。1．1＆哪，H-●●●‘●●√ ●1+

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