微铬铁渣用于水泥掺和料的性能研究

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1、微铬铁渣用于水泥掺和料的性能研究汪发红水中和青海建筑职业技术学院武汉理工大学摘要：微铬铁渣属于铬铁渣范畴，传统铬铁渣无害化处理与资源化利用研宄过程中将它与其他铬铁渣混合处理，导致它的研宄结果科学性不高，从而限制了微铬铁渣的资源化和规模化安全利用水平。本文以青海某厂微铬铁渣为研究对象，对它的特性和作为水泥掺合料进行了初步研宂，研宂结果表明:微铬铁渣有别于传统意义上的铬铁渣;掺微铬铁渣水泥在水化、硬化过程中能将水溶性Cr6*化合物闹化在水泥中，最佳掺量为40%;微铬铁濟作为水泥掺合料是安全的，可作为建筑材料长期使用。关键词：微铬铁渣;铬铁渣;水

2、泥混合材;0前言在有色金属硅铬铁合金的冶炼过程中排出的一种含铬冶炼废渣，俗称铬铁渣m。铬铁渣屮的六价铬具有较大的毒性，且极易溶于水，对水源和土壤造成严重污染［2-4］。近年来，虽然在铬铁渣无害化处理与资源利用方面国内外也取得了一些和关成果，如利用铬铁渣煅烧水泥、作水泥混合材、作铺路材。但由于冶炼不同铬铁合金产生的渣的成分、渣型均不同，传统铬铁渣无害化处理与资源化利用研究过程中都没冇对高碳铬铁渣、微碳铬铁渣、硅铬合金渣等渣型分别针对性处理，导致研宄结果科学性不够高，从而限制丫铬铁渣的资源化和规模化安全利用水平。本文以青海某厂微铬铁渣为研究对象

3、，针对性的研究微铬铁渣的物理性能和水泥掺和料应用性能，将对铬铁渣无害化处理与资源化利用有积极意义。1试验1.1原材料分析微铬铁渣是石灰石及铬矿等原料在1400°C左右冶炼低铬不锈钢时产生的废渣，经缓慢冷却至室温而得粉状固体，颜色浅白色。图1为取自青海某厂的微铬铁渣。试验中微铬铁渣的比表面面积粉磨至600m/kg。微铬铁渣的和对密度为3192kg/m。1.1.1微铬铁渣的化学成分分析从表1屮可以看出，微铬铁渣的主要化学成分为:Ca0(49.70%)，Si02(29.91%),Mg0(7.72%),A12O3(7.11%),Cr2O3(4.03

4、%)o其中Ca0的含量达到了49.70%,这是与其它铬渣不同之处。因为在这种生产工艺中加入更多量的焦炭，制备的高碳铬铁中含有更高含量的铬铁合金(或纯度更高的铬铁合金)。同时由于加入过量的焦炭，而焦炭中含有硫化物，故在生产工艺中会加入适当石灰或钙基脱硫物导致微铬铁渣屮的Ca0含量大于其它铬铁渣。参照国家标准对粒化高炉矿渣的碱度计算公式:M=(Ca0+Mg0)/(Si02+Al203),得出M=1.53>1，属丁•碱性铬铁渣。我国标准规定，矿渣的质量系数K需〉1.2，方能作为活性混合材，且K值越大，则活性越高。参照国家标准(GB/T203-20

5、08)对粒化高炉矿濟的质量系数(K)的计算方法，K=(CaO+Al2O3+Mg0)/(Si02+Mn0+Ti02)<>计算铬铁渣的K=2.15,远远>1.2,说明从化学成分角度考虑，微铬铁渣具有良好的胶凝活性。1.1.2微铬铁渣矿物分析从图2可以看出微铬铁渣的主要矿物组成为:硅酸二钙(C2S)、氧化镁(MgO)、二氧化硅(Si02)、钙铝黄长石(Ca2AlA)、镁铝尖晶石(MgA1A)、钙镁硅酸盐[(Ca7Mg(Si0,)J]o从图中可以看出矿物含量最多的为C2S。d=0.2727的C、S矿物相为P-C2S,在常温不存在的介稳的高温型矿物，

6、结构具有热力学不稳定性，再加之

7、3_(^中的钙离子具有不规则配位，使其具有较高的活性。从以上的化学组成分析和物和组成分析看，微铬铁渣具有一定的活性和潜在的水硬性。但由于微铬铁渣形成过程中不一定经过急冷或水淬处理，所以大部分C2S为丫-C2S,故活性有限。图1青海某厂微铬铁渣下载原图表1微铬铁渣化学成分下载原表从以上分析初步认为，微铬铁渣可作为水泥混合材使用。本试验采用祁连山水泥042.5水泥，水泥的相对密度为3125kg/m,标准稠度用水量为127g。主要成分和基木性能分别见表2和表3。1.2作为水泥混合材的试验研宄1.2.1微铬铁渣标准稠

8、度用水量试验不同微铬铁渣取代量时，水泥标准稠度用水量的试验结果如图3所示。微铬铁渣水泥的标准稠度用水量随着微铬铁渣掺量的增加而不断降低。这是因为微铬铁渣等量取代水泥后，由于微铬铁濟的细度比水泥颗粒细，微铬铁濟的填充作用和微集料效应使微铬铁渣填充在水泥颗粒的空隙中，置换出中间的水分，因而使拌合物的表面水量相应增加，增加丫水泥颗粒的润滑作用，促进丫浆体流动性的改善。表2普通硅酸盐水泥的化学组成下载原表表3普通硅酸盐水泥的物理力学性能下载原表图3微铬铁渣标准稠度用水量下载原图1.2.2微铬铁渣蒸压安定性试验对微铬铁渣样品进行游离氧化钙滴定测试，试

9、验结果表明在样品中没有游离氧化钙。从微铬铁渣的XRD图中可以看出含有一定量的Mg0,所以要进行蒸压安定性试验。在饱和水蒸气条件下提高温度和压力使水泥中的方镁石在较短的吋间内全部水