【正文】 、氧化鐵和氧化亞鐵在正常冶煉時，礦渣中的氧化鐵和氧化亞鐵含量很少，一般為1%～3%，對礦渣的活性影響不大。 G、氧化鈦 礦渣中的鈦以鈦鈣石存在，使礦渣活性下降。在錳鐵粒化高爐礦渣中可以放寬到15%，這是因為錳鐵礦渣中氧化鋁的含量較高，而氧化硅含量較低。 E、氧化亞錳氧化亞錳對水泥的安定性無害，但對礦渣的活性有一定的影響。氧化鎂可以增加熔融礦物的流動性，有助于提高礦渣?；|(zhì)量和提高礦渣活性。與氧化鈣和氧化鋁比較起來，它的含量是較多，它可致使形成慢活性的鈣礦物，甚至還有游離二氧化硅存在，使礦渣活性后期效應(yīng)好，強度高。 C、氧化硅化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。 B、氧化鋁難溶于水的白色固體，為中性氧化物、無臭、無味、質(zhì)極硬、易吸潮而不潮解（灼燒過的不吸濕）、兩性氧化物，能溶于無機酸和堿性溶液中，幾乎不溶于水及非極性有機溶劑，相對密度(d204），熔點約2000℃以上。氧化鈣通常從石灰石或貝殼獲取，將含有碳酸鈣的物料加熱至500–600℃，使它分解成氧化鈣和二氧化碳，這是大家所知的化學(xué)反應(yīng)。所以，水泥廠在應(yīng)用礦渣時，要按進廠批次檢測其化學(xué)成分后進行相應(yīng)配比粉磨，在此簡單地將礦渣中的化學(xué)成份進行分辨以便大家對它們的認識與了解。因此，經(jīng)水淬急冷的高爐礦渣的活性比未經(jīng)水淬的礦渣活性要高一些。因而具有較大的潛在化學(xué)能。表1 我國部分鋼鐵廠的高爐礦渣化學(xué)成分 廠名SiO2Al2O3Fe2O3MnOCaO2MgO2S寶鋼寶鋼/鞍鋼/鞍鋼武鋼馬鋼湘鋼 未經(jīng)水淬的礦渣，其礦物形態(tài)呈穩(wěn)定形的結(jié)晶體，這些結(jié)晶體除少部分C2S(水化進程)尚有一些活性外，其它礦物基本上不具有活性。每生產(chǎn)一噸生鐵，～。它是鋼鐵廠冶煉生鐵時所產(chǎn)生的廢渣，在高爐煉鐵過程中，除了鐵礦石和燃料（焦炭）之外，為降低冶煉溫度，還要加入適當(dāng)數(shù)量的石灰石和白云石作為熔劑。隨著循環(huán)經(jīng)濟大力發(fā)展，礦渣微粉的產(chǎn)量年年翻番，目前已接近4000萬噸/年，在建材行業(yè)內(nèi)又產(chǎn)生了一個新型產(chǎn)業(yè)鏈正逐步穩(wěn)定、徤強的壯大與發(fā)展。 C、第三階段是在2000年之后，粉磨裝備與節(jié)能技術(shù)以及礦渣微粉應(yīng)用技術(shù)深入研究與發(fā)展，在十五計劃期間提出節(jié)能減排、再生資源循環(huán)利用、采取一系列政策性傾斜扶持企業(yè)，使廣大水泥企業(yè)與商砼企業(yè)認識到經(jīng)濟價值潛力很大，全國水泥行業(yè)與商砼行業(yè)以及行業(yè)之外的一些商家對礦渣進行了一次大的革命，使礦渣微粉推向了一個新的階段，至今為止礦渣85%左右用于混凝土。主要原因是：進口設(shè)備價格昂貴、生產(chǎn)線投資額度大。 B、第二階段是1995～2000年，學(xué)習(xí)國外技術(shù)，礦渣微粉作為高性能混凝土的摻合料，在建筑工程中推廣使用得到了很好的效果。 我國在開發(fā)利用工業(yè)廢渣己有幾十年，取得了顯著成績，但比起美國等發(fā)達國家來說，廢渣利用率仍就不高，有待于我們進一步擴大對廢渣利用，深入地研究與發(fā)展，不斷拓展市場的開發(fā)，讓再生資源在國民經(jīng)濟建設(shè)中回升到自然資源的基點上，確確實實讓礦渣成為建筑行業(yè)中的將材。而高性能的混凝土中除了有水泥、集料、高效添加劑外，必須摻入足夠數(shù)量的礦物細摻料。由于礦渣微粉有諸多優(yōu)良的性能，已為越來越多的混凝土制造商和建筑商所賞識。我國的北京、上海、廣州、三峽水電站、以及國防工程等地在一些重大工程中采用了礦渣微粉，取得了很好的效果。 礦渣微粉是高爐水渣經(jīng)烘干后、傳送到磨機內(nèi)經(jīng)粉磨至適當(dāng)細度的粉體，憑借其優(yōu)良性能，成為優(yōu)質(zhì)的混凝土摻合料和水泥混合材。同時可提高混凝土的后期強度，具有良好的耐久性、耐蝕性和耐磨性。大量實驗和實踐證明只有將礦渣粉磨至比表面積420m2／kg左右時，活性得到充分激發(fā)，且比表面積越高，活性相對越好。 由于礦渣與水泥熟料相比具有玻璃體含量高，易碎難磨的物理特性，和水泥熟料一起粉磨時難以磨細，影響了其潛在活性的發(fā)揮。礦渣微粉在合理配比混凝土中具有高強度、高抗?jié)B性、抗蝕性、抗裂紋和耐久性等特點。借鑒國外的方式，更加科學(xué)地處理礦渣才是響應(yīng)強國的思想。目前，我國雖然在水泥生產(chǎn)總量上已躍居世界第一位，但是大小水泥、立窯、回轉(zhuǎn)窯水泥比例嚴重失調(diào)，水泥結(jié)構(gòu)極不合理，水泥質(zhì)量的總體水平大大低于世界平均水平。但其必須在理化激發(fā)下才呈現(xiàn)具有的活性。 高爐礦渣是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中排放出的工業(yè)廢渣，是以硅酸鈣為主的熔融物，經(jīng)水淬強冷卻后晶相為粒狀物。第一章 總 論 前 言隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，資源與環(huán)境日益成為國民不和諧環(huán)境的矛盾，提高廢棄物再循環(huán)的利用，減少對環(huán)境的污染，減少天然資源的消耗，減少再生能源的排棄、最大限度減少三廢的排放，實現(xiàn)生態(tài)與環(huán)境和諧發(fā)展的社會，已成為當(dāng)前世界各國建材工業(yè)發(fā)展基本方向。利廢為寶節(jié)能減排是我們當(dāng)代人的必然共鳴的事業(yè)、讓我們共建創(chuàng)新，不懈的努力攜手造就美好和諧的環(huán)境與社會，實現(xiàn)中國夢的早日到來。其化學(xué)成份主要是Si0CaO、A120Fe203等，與水泥熟料一樣，具有潛在的水化活性，而活性的程度與化學(xué)成份及水淬產(chǎn)生的玻璃體含量有關(guān)。長期以來，礦渣主要被水泥生產(chǎn)行業(yè)，尤其是立窯水泥生產(chǎn)企業(yè)作為加速水泥熟料中的游離鈣消融，降低水泥直接成本、增加水泥產(chǎn)量等為目的，作為水泥混合材使用。因此，為了迅速改變這種狀況，國家有關(guān)部門決定對水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)進行大幅度的調(diào)整，大力實施“上大壓小”的政策，自2000年始，立窯水泥產(chǎn)量己減少了1億多噸，說明混合材摻量減少3000多萬噸，而其中大部分為礦渣則是不爭的事實，因為礦渣本身就近似水泥熟料、如果再與水泥生料進行二次焙燒這就是一種能源的再次浪費，如果要礦渣得到正確的合理再生利用，必須采用特殊的加工方法激活其活性，直接與水泥混合替代水泥作為直接成材(礦渣超細微粉)，才是高爐礦渣正確成才的路徑，并是節(jié)能減排再生資源再利用的唯一正確途徑，目前世界各國都是采用這種方法進行礦渣處理。 ?；V渣微粉是以高爐水渣為基本原料，通過先進的粉碎裝備加工成微細粉體、破體釋放活性，作為高性能混凝土摻和料的一種新型建筑材料，在混凝土生產(chǎn)中可等量替代2050%標號水泥。礦渣微粉并廣泛用于各類民用、國防、公路、橋梁建筑，海洋工程等，是一種安全綠色的環(huán)保型建筑材料。因此，目前世界上許多發(fā)達國家，興起了礦渣單獨粉磨的生產(chǎn)工藝，并取得了良好的應(yīng)用效果。另外，礦渣微粉摻入混凝土后，可以降低混凝土集料(沙、石等)熱化反應(yīng)引起的混凝土體積膨脹裂紋，礦渣微粉內(nèi)較多的鈣釩石結(jié)晶，能降低混凝土的孔隙率，降低氯離子的滲透，形成對鋼筋的防腐保護層，礦渣微粉降低水泥中的鋁酸三鈣及可溶性氫氧化鈣的含量，減小由于硫酸鹽等被侵蝕引起的混凝土膨脹，能使混凝土的和易性，泵送流動度、坍落度、操作性能得到改善。尤其適合配置高標號、高性能的混凝土。近年來世界上美、英、日、加等國已得到廣泛良好的應(yīng)用，并都有各自的產(chǎn)品標準。我國早在2000年12月頒布實施了《用于水泥和混凝土中的?；郀t渣微粉》國家標準（GB/T180462008）。我國建材工業(yè)“十五”規(guī)劃明確指出，大力發(fā)展混凝土攪拌站，推廣礦渣和粉煤灰超細粉，根據(jù)市場的需求配制水泥和高性能混凝土。至今，國際上通行的礦物細摻料就是礦渣微粉，礦渣微粉的使用提高了混凝土的性能，大大降低了混凝土的生產(chǎn)成本，減小了建筑物的造價，產(chǎn)生良好的社會與經(jīng)濟效益，得到了社會、建材行業(yè)的公認與建筑商的捧償。 礦渣在水泥工業(yè)中綜合利用主要經(jīng)過了三個階段； A、第一階段主要是在1995年以前，?；郀t礦渣主要是作為水泥一般混合材使用，與熟料混合粉磨為主，礦渣由于難磨，在水泥中的摻量有限，一般不超過10－15%左右，局限于發(fā)展。但要求礦渣微粉比表面積要達到420m2/kg以上，國內(nèi)僅有兩家粉磨站生產(chǎn)。以年產(chǎn)30萬噸礦渣微粉生產(chǎn)線為例，－，成本回收期長，因此發(fā)展遇到了一定的難度。商家知道礦渣微粉比表面積控制在420m2/kg左右，這樣的礦渣微粉，既能直接供給混凝土攪拌站作摻合料，又能與熟料、石膏粉合成礦渣水泥?！暗V渣”的全稱是“粒化高爐礦渣”。它們在高爐內(nèi)分解所得到的氧化鈣、氧化鎂、鐵礦石中的渣和石、以及焦炭中的灰粉相熔化，生成了以硅酸鹽和硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，浮在鐵水表面，定時從排渣口排出，經(jīng)空氣或水急冷處理形成顆粒物，這就是高爐水渣，簡稱：“礦渣”。我國部分鋼鐵廠的高爐礦渣化學(xué)成分列入表1，從表中可以看出，礦渣的化學(xué)成分與水泥熟料相似，只是氧化鈣含量略低。礦渣經(jīng)水淬急冷時由于液相粘度在很短的時間內(nèi)很快增大，阻滯了晶體成長，形成了玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，使礦渣處于穩(wěn)定的狀態(tài)。出渣溫度愈高，冷卻速度愈快，則礦渣玻璃化程度愈高，礦渣的潛在化學(xué)能愈大，活性也愈高。 我們先分析一下不同鋼鐵廠的礦渣的化學(xué)成分差異，同一鋼鐵廠不同時期排放的礦渣化學(xué)成分有時也有差異。 A、氧化鈣 氧化鈣，俗稱生石灰或石灰，化學(xué)式CaO，是常見的無機化合物。氧化鈣屬堿性氧化物，是礦渣的主要化學(xué)成分，一般占40%以上左右，他在礦渣中化合成具有活性的礦物，如：硅酸二鈣等，氧化鈣是決定礦渣活性的主要因素，因此；礦渣活性的發(fā)揮與氧化鈣含量有相應(yīng)的匹配和比例關(guān)系。說明氧化鋁屬酸性氧化物，是礦渣中較好的活性成分，他在礦渣中形成鋁酸鹽或鋁硅酸鈣等礦物，在熔融狀態(tài)時經(jīng)水淬后形成玻璃體，氧化鋁含量一般為8%～20%，也有的高達25%，其含量越高，活性越大，越適合水泥用料。不溶于水也不跟水反應(yīng)，是酸性氧化物，不跟一般酸反應(yīng)，跟熱的濃強堿溶液或熔化的堿反應(yīng)生成硅酸鹽，跟多種金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成硅酸鹽，除此之外氟化氫也可以使二氧化硅溶解于酸，生成易溶于水的氟硅酸： SiO? + 4HF = SiF4↑ + 2H?O氧化硅微酸性氧化物，在礦渣中含量較高，一般為30%～45%。D、氧化鎂氧化鎂是一種堿性氧化物，可跟水反應(yīng)，生成難溶于水的氫氧化鎂，跟酸反應(yīng)生成鎂鹽，氧化鎂比氧化鈣的活性要低，其含量一般波動在1%～18%，在礦渣中呈穩(wěn)定的化合物或玻璃體，不會產(chǎn)生安定性不良的現(xiàn)象。因此，一般將氧化鎂看成是礦渣的活性組成。其含量一般應(yīng)限制在1%～3%，如果超過4%～5%，礦渣活性明顯下降。 F、硫 礦渣中硫較多時，可使水泥強度損失較大，但硫化鈣與水作用，生成氫氧化鈣起堿性激發(fā)作用，氧化亞錳的存在不僅使硫化物形成有害的硫化錳，而且使硫化鈣相應(yīng)減少。國家標準中規(guī)定礦渣中的二氧化鈦含量不得超過10%。 ； 用化學(xué)成分分析來評定礦渣的質(zhì)量是評定礦渣的主要方法,我國國家標準（GB/T2032008）規(guī)定?；郀t礦渣質(zhì)量系數(shù)如下： 式中：各氧化物表示其質(zhì)量百分數(shù)含量。 礦渣化學(xué)成分中堿性氧化物與酸性氧化物之比值Mo，稱之為：堿性系數(shù)。 Mo = 1表示堿性氧化物等于酸性氧化物，該礦渣稱之為：中性礦渣。 激發(fā)強度試驗法； 目前有氫氧化鈉激發(fā)強度法、消石灰激發(fā)強度法、礦渣水泥強度比值R法等。我國國家標準（GB/T180462008）規(guī)定：對比樣品與對比水泥應(yīng)符合GB/T1752007的PⅠ（原525號）硅酸鹽水泥；試驗樣品由對比水泥和礦渣粉按質(zhì)量比1:1組成。然后，按下式計算礦渣粉的7天活性指數(shù)A7（%）和28天活性指數(shù)A28（%），計算結(jié)果取整數(shù)。R07100（%） A28=R28247。隨著比表面積的提高，其活性指數(shù)（強度比）相應(yīng)明顯提高，當(dāng)?shù)V渣粉比表面積達到400m2/kg時，28天活性指數(shù)達98%，與水泥基本相當(dāng)，而當(dāng)?shù)V渣粉比表面積達到或超過600～800m2/kg時，其28天活性指數(shù)達114～127%，高于水泥熟料的活性。B、.?；郀t礦渣中錳化合物的含量，以MnO計不得超過4%，錳鐵合金粒化高爐礦渣的MnO允許放寬到15%，硫化物含量（以硫計）不得超過3%，氟化物含量（以氟計）計不得大于2%。 D、?；郀t礦渣不得混有外來夾雜物，鐵塵泥、未經(jīng)淬冷的塊狀礦渣等。. 國家標準（GB/T180462008）《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》有如下規(guī)定： A、?；郀t礦渣粉（簡稱礦渣粉）定義： 符合GB/T2032008標準規(guī)定的?；郀t礦渣經(jīng)干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達到相當(dāng)細度且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉體。 B；比表面積不小于400m2/kg。S10S95和S75，他們對應(yīng)的活性指數(shù)7天不小于95%、75%和55%，28天不小于105%、95%和75%。 D、%。 F、%。 、怎樣激發(fā)礦渣的活性 礦渣是一種具有“潛在水硬性”的材料，即：其單獨存在時，基本無水硬性，但受到某些激發(fā)作用后，就呈現(xiàn)出水硬性。 二是化學(xué)激發(fā)：采用對混凝土耐久性無害的化學(xué)物質(zhì)，激發(fā)礦渣水泥的活性，化學(xué)激發(fā)方式可分為：堿性激發(fā)、硫酸鹽激發(fā)等激發(fā)形式。 B、外來分子（氣體、表面活性劑等）在新生成的表面上自發(fā)地進行物理吸附和化學(xué)反應(yīng)變化。 D、被粉碎物料物理性能轉(zhuǎn)變。如高爐礦渣進行粉磨到顆粒大小在45μm（比表面積430 m2/kg）左右時，擴大了水化反應(yīng)時的表面積時，相應(yīng)地可以較大幅度地提高它們的水化速度，使它們能在較短時間內(nèi)產(chǎn)生較高的強度，接近或等于硅酸鹽水泥的水化進程。這說明礦渣潛在能力的發(fā)揮，必須有氫氧化鈣液相為前提，這種氫氧化鈣液相激發(fā)礦渣活性化學(xué)反應(yīng)稱之為堿性激發(fā)。 在含有氫氧化鈣的堿性溶液中，加入一定數(shù)量的硫酸鈣，就能使礦渣的潛在活性較為充分地發(fā)揮出來，產(chǎn)生比單獨加堿性激發(fā)劑高得多的強度，這一類物質(zhì)稱之為硫酸鹽激發(fā)劑。常用的硫酸鹽激發(fā)劑有：二水石膏、半水石膏、無水石膏等。為適應(yīng)市場經(jīng)濟快速發(fā)展的形勢，紫江控股集團有