钢渣中非稳定性物质微观结构和性能的研究现状与展望

钢渣中f-CaO、f-MgO和RO相等非稳定性物质是影响其安定性的主要物质,限制了钢渣大规模资源化利用。直接法研究表明:在中、高碱度钢渣中存在大量的大尺寸球形呈聚集分布的f-CaO,降低碱度和气淬、热焖等处理方式可降低f-CaO含量和颗粒尺寸;化学合成CaO法研究表明,Fe和Mn离子掺杂会使f-CaO致密度升高,晶粒尺寸减小,其中Mn^(2+)对晶粒尺寸减小作用更强。进一步论述了钢渣中f-CaO水化特性、钢渣体积膨胀率,以及f-CaO水化膨胀的相应数学模型和钢渣集料体积膨胀演化模型,压蒸粉化率与单粒径钢渣膨胀力的相互关系等进展。之后,综述了钢渣中f-MgO和RO相微观结构和水化特性,结果表明:钢渣碱度增加可促进方镁石形成,有利于MnO固溶到MgO-FeO固溶体;RO相水化活性与碱度、KM=nMgO/n(FeO+MnO)直接相关,钢渣中RO相并非稳定,当KM≥1时可能造成稳定性破坏。最后,指出了今后的研究方向:在不同钢渣碱度、处理工艺、陈化时间、水化程度等因素下,非稳定性物质在钢渣中水化反应速度、离子传输过程、显微结构层面力的传导机制;钢渣中活性矿物水化产物离子对非稳定性物质水化过程影响及其与钢渣膨胀特性、长期稳定性的关系;钢渣稳定性的判定标准、评价方法与其长期稳定性的关系。

废弃玻璃钢粉改性沥青材料制备与性能研究

为提高玻璃钢(GFRP)管道废弃物的利用率,研究了废弃GFRP粉粒径、掺量及剪切制度(温度、时间、速率)对改性沥青延度、针入度及软化点的影响规律,利用偏光显微镜(PLM)、红外光谱仪(FTIR)分析了其微观结构。结果表明,废弃GFRP中热固性树脂可与沥青反应生成环烷烃和脂肪烃,其中脂肪烃含量增加将提高沥青延度,废弃GFRP掺量过高则环烷烃含量增加,不利于沥青延度提升;玻璃纤维可降低沥青针入度和提高其高温稳定性,掺量过高却会形成更多缺陷致使延度下降,但有利于沥青硬度提高;剪切温度过低或过高时,改性沥青中形成的环烷烃含量均升高,不利于沥青延度提升,但剪切温度对改性沥青高温稳定性影响不显著;当剪切机转速达到一定值时,增加剪切机转速对改性沥青性能影响较小,而延长剪切时间却有利于其性能提高;最佳改性制度为粒径<0.3 mm、掺量4%、改性温度150℃、剪切时间4 h、剪切机转速8000 r/min。

基于碳酸化钢渣集料的沥青混凝土体积稳定性研究

针对沥青道路用钢渣集料的安定性不良问题,研究了碳酸化钢渣的沥青混合料体积膨胀率的变化规律,探讨了碳酸化钢渣中f-CaO含量和压蒸粉化率的变化规律和相互关系,利用背散射电子成像(BSE)、扫描电子显微镜(SEM)结合X射线能谱(EDS)分析了碳酸化钢渣的微观形貌。结果表明:在CO_(2)初始压力1.0 MPa下,温度低于90℃碳酸化主要消解钢渣中活性f-CaO,生成的立方体状CaCO_(3)颗粒尺寸较大且均匀,碳酸化钢渣中f-CaO含量与其压蒸粉化率呈直线下降相关。温度高于90℃和时间长于9 h碳酸化制度可完全消解4.75~9.5 mm钢渣中的活性f-CaO,同时逐渐消解f-MgO或RO相,致使碳酸化钢渣的压蒸粉化率直线下降;并且促使大颗粒聚集矿物向小尺寸分裂和重排,促进短簇状的夹杂MgCO_(3)、FeCO_(3)等物质的CaCO_(3)生成。最终,碳酸化温度高于90℃和时间长于9 h可从根本上解决钢渣安定性不良的问题,其沥青混合料养护3 d体积膨胀率(约0.97%)低于标准值(1.5%)的35%,6 d膨胀率(约1.16%)趋于平稳并低于标准值的23%,达到了碳酸化钢渣沥青混凝土具有长期良好稳定性的目的。

直喷型水泥窑协同处置市政污泥工艺优化研究

水泥窑协同处置污泥技术作为一种兼具资源化与无害化的洁净技术,受到广泛关注与应用。其中污泥直喷入炉处置工艺技术,因其工艺简单、投资少,近年来得到快速发展,但是该技术的应用面临污泥水分入窑量高、水泥线减产等技术瓶颈。通过研究水泥窑协同处置污泥过程中水泥生料干化污泥的影响规律,为高效污泥干化工艺研发提供理论依据,并为进一步建立适应性强、处理量大、运行稳定的水泥窑协同处置污泥系统奠定基础。