转炉钢渣矿物相的研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文转炉钢渣矿物相的研究专业：材料学硕士生：黄瑞涛指导教师：侯新凯教授摘要转炉钢渣中含有大量的惰性矿物，严重影响钢渣作为胶凝材料的活性。将钢渣中惰性矿物选除，以求改善钢渣粉的活性成为新技术发展的方向。分选惰性矿物后的高活性钢渣粉，其水化活性与熟料相比还是较低。为探求进一步提高钢渣粉活性的技术思路，论文将钢渣中硅酸盐矿物与中间相矿物分离，测定这两类矿物的水化放热特征，意在找到制约钢渣粉水化活性的主要因素。以气力分选去除惰性矿物，分离中位径为20μm，细粉中惰性矿物含量由原钢渣粉中的33.38%减少至15.68%。细粉经湿法磁选-湿式粉磨-湿法磁选

2、后，尾矿中惰性矿物含量减少至7.67%。研究水杨酸甲醇溶液（SAM）与熟料硅酸盐矿物溶解反应机理，提取出足量SAM溶解水泥熟料的晶体产物并培养单晶体，用XRD单晶结构分析确定为水杨酸钙（C14H10O4Ca∙2H2O），属于单斜晶系的非心Cc空间群，不对称单元中Ca与水杨酸中6个羧基O和2个水分子O形成八配位的八面体结构。FTIR检测到该晶体3487cm-1处的结合水，3519cm-1处羧基的-OH伸缩振动峰消失，羰基伸缩振动峰从1656cm-1迁移至1548cm-1。该晶体的13CNMR谱中苯环C基本未变化，C7位移从171.80ppm转移到176.09ppm，因羧

3、基的-OH参与化合反应；1HNMR谱检测到该晶体4.9500ppm的结合水。实验表明，铝酸钙和铁铝酸钙在SAM溶液中是稳定相，水杨酸中羧基与硅酸盐矿物中CaO化合生成易溶于甲醇的水杨酸钙。水杨酸与硅酸盐矿物反应的化学计量关系是2摩尔水杨酸结合1摩尔CaO；它们的摩尔比小于2时，生成的晶体不溶于甲醇，不能用于熟料矿物分离。研究钢渣中硅酸盐矿物与中间相矿物的分离。采用SAM选择性溶解分离熟料中间相时，研究水杨酸含量对反应的影响，分离参数为熟料：水杨酸=1:10时，200mL甲醇溶液，30℃下反应2h可以分离获得熟料中间相矿物。采用氢氧化钾-蔗糖（KOSH）选择性溶解分离熟

4、料硅酸盐相时，研究不同反应时间及水量对反应的影响，分离参数为熟料：KOH：蔗糖：水=3g:10g:10g:95mL，95℃反应5min可以分西安建筑科技大学硕士学位论文离获得熟料硅酸盐相矿物。分离获得钢渣中间相时，实验方法与熟料相同，研究时间对反应的影响，分离参数与熟料相同。分离获得钢渣硅酸盐相时，实验方法与熟料相同，研究时间及蔗糖和KOH质量对反应的影响，分离参数为钢渣：KOH：蔗糖：水=3g：12g：12g：114mL，95℃反应10min可以分离获得钢渣硅酸盐相。研究钢渣中矿物相的水化特征。气力分选收集的粗粉和细粉，钢渣细粉3d、7d的累计放热为90.61J/g

5、，109.22J/g，粗粉的3d、7d的累计放热为53.74J/g，67.36J/g，细粉的7d累计放热为粗粉的1.62倍。去除惰性矿物的纯钢渣粉3d、7d的水化放热分别113.54J/g、146.40J/g，参比熟料的3d、7d累积放热量295.35J/g、330.48J/g，纯钢渣粉放热分别为熟料放热的38.44%、44.30%。钢渣中间相矿物在3d，7d的放热量分别为57J/g、89J/g，参比熟料中间相3d、7d放热为367.9J/g、376.7J/g，钢渣中间相累计放热分别为熟料中间相累计放热的18.45%、27.38%；钢渣硅酸盐相3、7d的累积放热量分别

6、为121.3、159.8J，参比熟料硅酸盐相3d、7d放热235.9J/g、319.8J/g，钢渣硅酸盐相累计放热分别为熟料硅酸盐相的51.4%、49.9%，钢渣水化活性较熟料差异大的原因是钢渣中间相矿物活性远低于熟料中间相。水化动力学模型参数，钢渣的中间相各阶段速率常数为K1=0.0714，K2=0.0039，K3=0.0041，均低于熟料的，而钢渣的硅酸盐相由于f-CaO的存在，因此在K1=0.056大于熟料K1=0.030，其余阶段速率常数K2=0.0068，K3=0.0043小于熟料。关键词：转炉钢渣；选择性溶解；水杨酸；蔗糖；水化热*本课题得到山西省科技创新

7、项目（2013101038）及陕西省自然科学基础研究计划项目（2016JM5010）的资助。西安建筑科技大学硕士学位论文StudyonconvertersteelslagmineralphaseSpecialty:MaterialScienceName:HuangRuiTaoInstructor:Prof.HouXinKaiABSTRCATConvertersteelslagcontainsalargeamountofnonhydraulicminerals,whichseriouslyaffectstheactivityofsteelslagasa