邹伟斌工业废渣高活性微粉的制备与应用

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1、工业废渣高活性微粉的制备与应用邹伟斌中国建材工业经济研究水泥专业委员会（100831）陈敬明湖北省咸宁市建筑材料工业协会（437100）邹捷武汉理工大学（437100）1.前言冶金、电力等行业排出的工业废渣，如粒化高炉矿渣、钢渣，粉煤灰等，均属于具有潜在物理化学活性的固体废弃物。随着水泥粉磨技术的不断发展和进步，通过采取机械力活化（分别粉磨分选技术）方式，使废渣颗粒微细化，提高了其水化胶凝活性，从而真正实现了从低级利用向高级利用的技术转变。近年来工业废渣高活性微粉在水泥工业生产和混凝土制备中的应用日

2、趋广泛，为发展循环经济奠定了良好的物质基础。随着材料科学技术研究与应用的不断深入，工业废渣高活性微粉已成为混凝土不可或缺的第六组分材料。高活性微粉取代等量水泥引入混凝土后，对降低混凝土内部水化热，有效防止碱骨料反应，提高结构强度和耐久性起到了至关重要的作用。水泥生产过程中，大量采用磨细工业废渣高活性微粉对调节水泥理化技术指标及施工性能，降低温室气体排放，保护人类赖以生存的生态环境，具有重大的现实意义和深远的历史意义。目前，国内采用分别粉磨技术，已取得一吨熟料制备三吨绿色高性能水泥的重大技术突破⑴，对

3、工业废渣高活性微粉的制备与应用技术研究起到了巨大的推动作用，新一轮利废高潮正在兴起。本文所述的工业废渣高活性微粉，系指经单独采用机械力活化（分别粉磨分选）后。比表面积≧350㎡/㎏的微米级粉体。本文拟探讨粒化高炉矿渣、钢渣，粉煤灰等高活性微粉的制备及其在水泥、混凝土中的应用及水化机理，谬误之处，恳请业界同仁予以批评指正。2.高活性微粉的理化性质、应用及水化机理2.1粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣系高炉冶炼生铁时排出的工业废渣，每生产一吨生铁，将要排出300~1000kg的粒化高炉矿渣。其矿物成分在Cao-

4、Sio2-Al2O3三元相图中处于C2AS、CAS2、CS、C2S结晶区。大致化学成分为CaO：34%~46%、SiO2：22%~40%、Al2O3：5%~15%、MgO：2%~13%,并含有少量FeO、MnO、S及TiO2。矿渣出炉时经水淬急冷，保留了微晶态的高活性玻璃体结构，具有较高的潜在物理化学活性，在含有硫、碱组分的水化环境中可激发出良好的水硬活性（如前苏联研究的碱－矿渣高强水泥属此类），根据其化学成份和矿物组成，可将矿渣看作是一种经高温煅烧的低钙高硅水泥熟料。粒化高炉矿渣微粉系经过磨细活化

5、分选后制得微米级粉体，矿物晶格产生畸变，水化凝胶活性显著提高。世界上最早采用磨细矿渣微粉的是南非，自1958年起就将矿渣微粉用于混凝土制备。二战结束后，由于日本的资源短缺，之后也投入大量人力，物力予以研究、应用，技术成果颇丰，并制订出相应的标准。我国对磨细矿渣微粉的研究起步略晚，GB/T18046－2000《用于水泥及混凝土中的矿渣粉》国家标准的颁布、实施，标志着我国对磨细矿渣微粉的研究、开发、利用已纳入标准化、正规化、法制化的轨道。磨细矿渣微粉引入水泥中可大幅度提高水泥石的致密程度和胶砂的强度、降

6、低水泥的水化放热行为，提高水泥抵抗硫酸盐的侵蚀能力。等量取代水泥熟料后，可有效降低水泥中碱的含量，对防止混凝土发生碱－骨料反应，提高混凝土的耐久性意义重大。同时，改善了水泥的使用性能及对外加剂的相容性，具有显著的技术效果。磨细矿渣微粉替代等量水泥后的胶砂强度检测结果见表1表1磨细矿渣微粉掺入水泥中的胶砂强度（GB177-85）(2)样品名称矿渣微粉掺入量抗折/抗压强度（Mpa）（%）3d7d28d基准样204.6/24.76.2/34.07.9/48.7试验样A404.1/21.36.5/36.09

7、.1/54.2试验样B305.2/28.06.9/42.09.6/59.2试验样C205.5/29.37.1/43.510.2/61.4由表1数据可以看出：在含有矿渣20%的425号矿渣水泥中掺入磨细矿渣微粉等量取代水泥后，水泥的早，后期强度非但没有降低，反而有明显的提高，充分说明磨细矿渣微粉具有优良的潜在水硬活性，在水泥生产过程中对改善产品的物理力学性能具有重大意义。根据华南理工大学的试验研究，当熟料或水泥配比70%，矿渣配比30%时，不同粉磨方式对胶砂强度的影响也不同。表2不同粉磨方式的强度对比

8、试验（GB177-85）⑶配比(%)比表面积抗折/抗压强度(MPa)粉磨流程7d28d(m2/kg)分别粉磨水泥70/矿360/3636.9/42.59.5/64.2渣30共同粉磨熟料70/矿3606.5/40.18.8/61.6渣30表2数据表明，共同粉磨方式制得的水泥胶砂强度均低于分别粉磨流程的水泥。这是由于矿渣中所含的高活性玻璃体多，韧性高，易磨性差时（即使采用长磨）产生粉磨速度梯度差，熟料易被磨细，而矿渣的实际比表面积要比熟料低70-80m2/kg,导致其潜在