钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物, 其产量约为每年粗钢产量的15％～20％.由于技术的局限, 导致我国钢渣利用率较低, 仅为年钢渣产量的10％;同时加之管理制度的不健全, 导致钢渣大量露天堆放, 对土地资源、地下水源, 以及空气质量造成严重影响.固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一, 由于钢渣的主要化学成分 (CaO, SiO2, A12O3, MgO, Fe2O3, MnO, f-CaO等) 、主要矿物组成 (硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙等) 与水泥熟料的主要化学成分、主要矿物组成极为相似, 是一种具有潜在胶凝活性的胶凝材料.以钢渣尾渣作为研究对象, 采用机械研磨的方式对钢渣尾渣处理, 即物理激发, 获得不同粒径钢渣尾渣微粉.依据《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》 (GB/T 20491—2006) 与《水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) 》 (GB/T 17671—1999) 制备一系列钢渣尾渣胶砂试块 (分别标记为A40, A60, A80, A100和A120).研究对钢渣尾渣胶凝活性的影响, 以及不同水化时间对钢渣尾渣胶凝活性的影响, 即3 d钢渣尾渣胶砂强度、 7 d钢渣尾渣胶砂强度与28 d钢渣尾渣胶砂强度.利用激光粒度分析仪 (LPSA) 对钢渣尾渣微粉的粒径分布进行测试与分析, X射线衍射仪 (XRD) 对钢渣尾渣微粉与钢渣尾渣胶砂的矿物组成进行测试与分析, 扫描电子显微镜 (SEM) 进行微观形貌测试与分析, 从而获得钢渣尾渣的物理激发机理.结果表明, 随着钢渣尾渣微粉粒径的减小, 其胶凝活性呈现先增加后降低的趋势, 当研磨时间为80 min时, A80钢渣尾渣微粉的胶凝活性最高, 即3 d活性指数为67.55％、 7 d活性指数为71.96％和28 d活性指数为73.61％.随着钢渣尾渣微粉粒径的减小, 钢渣尾渣微粉中RO相的XRD特征峰强度稳定, Ca2SiO4与Ca3SiO5的XRD特征峰强度呈现先增加后降低的趋势, Ca3SiO5与Ca2SiO4参与水化反应, 生成一定量的Ca (OH) 2与C-S-H凝胶, 具有良好的胶凝活性.A80钢渣尾渣微粉中Ca2SiO4含量较少, 而Ca3SiO5含量较多, 均可以生成一定量的Ca (OH) 2与C-S-H凝胶, 小幅提高A80钢渣尾渣胶砂的早期 (3～7 d) 力学性能, 大幅提高A80钢渣尾渣胶砂的中、后期 (7 d～28 d) 力学性能.当水化时间3 d时, A80钢渣尾渣胶砂中存在少量水化产物且大量分散小颗粒;当水化时间7 d时, A80钢渣尾渣胶砂中水化产物大幅增加且形成较大颗粒;当水化时间28 d时, A80钢渣尾渣胶砂中形成大量水化产物且几乎不存在分散小颗粒.从而进一步实现固体废弃物的资源化再利用, 达到钢铁企业增加效益, 环境缓解压力的目的.
XRD SEM 钢渣尾渣 物理激发 机械研磨