高炉重矿渣物化性能试验研究

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1、高炉重矿渣物化性能试验研究摘要：本课题重点介绍包钢高炉重矿渣物化性能、力学性能、浸出毒性等各项指标的测试成果，通过大量试验、检验数据，对重矿渣代替天然砂石筑路、回填、作混凝土集料、建材掺合料等利用途径进行了可行性研究。关键词：高炉重矿渣；回填；筑路；混凝土；建材中图分类号：U492.6+4文献标识码：A一、概述高炉矿渣是高炉冶炼生铁过程中所产生的固体废渣。根据排渣处理方式的不同，高炉矿渣可分为高炉水（淬）渣（简称水渣）和高炉重矿渣（简称重矿渣）两大类。当熔融状态的高炉矿渣经水淬骤冷成粒状矿渣时，称为高炉水渣；而

2、在空气中慢慢冷却或淋适量水冷却形成较致密的块状硬矿渣称为高炉重矿渣。水渣是生产水泥的重要原料，而重矿渣经加工轧制，破碎、筛分成不同粒径，可代替碎石作建筑材料广泛使用。目前包钢炼铁厂年产重矿渣约250万吨。不仅污染了环境，占用了耕地，还浪费了大量的人力和物力,已形成了明显的社会公害。经过分析可知，包钢高炉重渣中含有大量的钙、镁、铝、硅等的氧化物，占总量的95%以上,它们或具有较高的建材价值，或具有较高的冶金价值，不论从哪个角度看，为充分挖掘其经济价值，通过一系列的探索、实践，对应用领域和应用量进行准确定位，认为高

3、炉重矿渣可应用于混凝土粗骨料，在工业厂房、厂区道路、挡墙、梁柱等工程中能大量地应用重矿渣混凝土。二、包钢高炉重矿渣物化特性研究（一）包钢高炉重矿渣化学成分炼铁的主要原料是铁矿石或人造矿、焦炭、石灰石。焦炭是还原剂，石灰石是造渣剂，有时为了改善炉渣粘度，还添加一些白云石。因此，高炉渣的主要成分是SiO2、CaO、AL2O3、MgO,此外，还含有少量猛、磷、稀土氧化物、飪、弟4O包钢高炉重矿渣化学成分分析（％）表1（二）重矿渣矿物组成高炉渣矿物组成与冶炼铁种和渣碱度有很大关系。包钢高炉渣属弱碱性渣，碱度一般为0.9

4、-1.2左右。主要矿物是钙铝黄长石（2CaO.A12O3.SiO2）和钙镁黄长石（2CaO.MgO.2SiO2）组成的共熔体和玻璃体。岩相分析表明，黄长石及黄长石玻璃体折射率均为1.64,说明该黄长石主要是镁黄长石，且黄长石玻璃体中有黄长石微晶析出，多呈长柱状粗大结晶（长300um,宽50um）o高炉渣的活性主要来自玻璃体及铝酸盐矿物。（三）包钢高炉重矿渣物理特性1、高炉重矿渣物理基础性能包钢高炉重矿渣的表观密度为2.65-2.72g/cm3之间，自然堆积密度为1.38g/cm3,紧装密度1.43g/cm3o常

5、用高炉重矿渣碎石的颗粒级配符合标准YB/T4178-2008《混凝土用重矿渣碎石》规定的要求。能代替碎石用于混凝土中。2、结构稳定性重矿渣的结构稳定性是否合格是其能否作混凝土骨料的关键，其衡量指标有：硅酸盐分解、石灰分解和铁、猛分解高炉重矿渣分解。，其结果表明：包钢高炉重矿渣内无石灰分解现象，对构筑物结构的稳定性并没有影响。3、腐蚀性腐蚀性废渣可能损伤接触部位的生物细胞组织，也可能腐蚀盛装容器或建筑物，对水体、土壤、动植物也会造成危害。我国《有色工业固体废物污染控制标准》GB5085中规定,PHW2.0或PH2

6、12.5,判定为有害废物。经测试，包钢高炉渣浸出液PH值为11.33,没有超出标准限值，不会对环境造成腐蚀性污染。4、浸出毒性固体废物受到浸泡、冲淋，其有害成分将会转移到水体、土壤，导致二次污染。包钢高炉渣经浸出试验，GB5085标准规定中的十种有害物均未超出限值。因此，高炉渣堆存、填埋或做成制品都不会污染周边水体和土壤。试验说明，包钢高炉重矿渣无急性毒性作用。（四）包钢高炉重矿渣代替砂石对比试验建筑用砂石的技术指标，都有国家标准。为了确保重矿渣代替砂石的可靠性，我们按照国家标准GB/T14684《建筑用砂》和

7、GB/T14685《建筑用卵石、碎石》，对重矿渣与天然砂石进行了对比试验。1、硫化物、硫酸盐（以S03计）及氯化物建筑用砂、建筑碎石要求＞1%O包钢重矿渣S03含量为1.06-1.08%o此外，建筑砂要求氯化物（氯离子质量）最高含量不大于0.06%,包钢重矿渣氯离子含量为0.043%o2、坚固性试验坚固性是影响混凝土抗疲劳、耐磨、抗冲击性能，也是影响强度的一个重要因素。包钢高炉重矿渣的坚固性指标为3.70-6.42%,符合YB/T4178-2008《混凝土用重矿渣碎石》标准要求的不大于8%,完全可以用于各种混凝

8、土中。3、压碎值建筑用砂单级最大压碎值