论文摘要
转炉渣作为炼钢工艺过程中必然的副产品,其产量随着钢产量的增加大幅攀升,而转炉渣回收利用的方法和能力极其有限。因此,如何有效地综合利用这些转炉渣,对进一步促进我国钢铁工业持续高效地发展具有重要意义。本文利用转炉渣、铁尾矿、粉煤灰为主要原料制备了水泥和免蒸免烧砖建筑材料。采用XRD、显微镜等测试技术对材料的物相组成和显微结构等进行研究。首先,以转炉渣为主要综合利用对象,作为水泥原料和混合材料,采用烧结法制备了硅酸盐水泥,并测定其力学性能,分析了转炉渣作为原料时,对水泥制品性能产生的作用及其作用机理。实验结果表明：①转炉渣作原料时,制备硅酸盐水泥的最优实验方案为：转炉渣3%、铁尾矿3.5%、粉煤灰16%、石灰石77.5%,此时,IM=1.58、KH=0.88、SM=2.11；煅烧工艺为1350℃下保温2h；冷却方式为水淬急冷；石膏的加入量为水泥的3.5%。②转炉渣作混合材料时,当加入6%和10%转炉渣时,并没有使各龄期抗压强度产生明显下降,而当转炉渣掺量由0%增加到15%时,28d抗压强度由73.28Mpa降到47.83Mpa,降幅为34.7%,雷式夹的变化长度由1.5mm增大到3.5mm,凝结时间随转炉渣加入量的增大而延长；虽然转炉渣的加入引起各力学性能的变化,但均符合国家标准,属合格产品。其次,以转炉渣、铁尾矿、粉煤灰为主要原料,制备了新型墙体材料--免蒸免烧砖。采用正交实验考察粉煤灰、石灰、水泥和石膏四种因素对抗压强度影响的主次关系。进一步采用转炉渣替代实验、水泥用量实验确定免蒸免烧砖作结构材料时的配料方案,对免蒸免烧砖的性能进行了测试。研究了成型压力及养护时间等因素对免蒸免烧砖抗压强度的影响,分析了免蒸免烧砖强度的产生机理。实验结果表明：正交实验中,粉煤灰、石灰、水泥、石膏四种因素对抗压强度影响的主次关系为：水泥>石膏>粉煤灰>石灰；转炉渣替代实验可知,当转炉渣替代铁尾矿的百分含量为40%时,免蒸免烧砖的7d和28d抗压强度较高,分别为15.7Mpa,34.9Mpa;减少水泥用量实验可知,当水泥用量减少至2%时,其28d抗压强度为16.8Mpa,已达到MU15,免蒸免烧砖的抗压强度随水泥用量的增加而逐渐增大,最大值到达35.0 Mpa,因此,可以采用不同配料方案制备标号MU15～MU25的免蒸免烧砖；综合考虑个影响因素,当免蒸免烧砖作结构材料时的最优配料方案为：转炉渣26.8%、铁尾矿34.2%、粉煤灰10%、石灰12%、水泥16%、石膏1%；成型压力为20Mpa；测得试样体积密度平均值为1.96×103kg/m3；选用4种不同外加剂：木质素磺酸钙、萘系高效减水剂、氯化钙和硫酸钠,考察其对免蒸免烧砖抗压强度的影响,结果表明萘系高效减水剂免蒸免烧砖的抗压强度提高最为显著,当加入水泥用量1%的萘系高效减水剂时,免蒸免烧砖的7d抗压强度提高率达到了18.7%,28d抗压强度提高率达到6.9%；免蒸免烧砖经过15次冻融循环,平均抗压强度损失率为1.96%,平均质量损失率为0.67%,抗冻性能良好；吸水率平均值为9.7%,表明免蒸免烧砖孔隙率较少,内在质量较好；免蒸免烧砖的抗压强度随着成型压力的增大而增大；随养护时间的延长而增大。