硅灰对高炉镍铁渣粉水泥土性能影响机制研究

高炉镍铁渣粉是一种前期火山灰活性较低的绿色可持续新型建筑材料。本文探讨了外掺硅灰对高炉镍铁渣粉水泥土无侧限抗压强度的影响规律,分析高炉镍铁渣粉和硅灰替代率对其无侧限抗压强度和破坏模式的影响。结合扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)和X-射线衍射仪(X-ray Diffractometer, XRD)揭示硅灰对高炉镍铁渣粉水泥土性能影响机制。研究结果表明:在一定范围内,高炉镍铁渣粉水泥土的强度随硅灰掺量的增加而提升,归因于硅灰促进水泥水化反应以及硅灰发生二次火山灰反应生成C-S-H凝胶包裹土颗粒表面,未发生水化反应的颗粒减少,凝胶将土壤颗粒、高炉镍铁渣粉颗粒和小硅球等共同构建“网络状”空间骨架填充在大土壤颗粒之间,进一步提升了水泥土的密实性与强度,硅灰的最佳掺量为10%。硅灰掺量高会消耗大量Ca(OH)_(2),影响硅灰发生二次火山灰反应,特别是掺量增加至30%时,水泥土强度降低3.6%。

高炉镍铁渣粉辅助胶凝材料性能研究

研究了高炉镍铁渣粉的化学组成、基本性能、安定性、浸出物毒性和活性影响因素。结果显示:高炉镍铁渣粉的三氧化硫、氯离子含量和烧失量较低;压蒸安定性试验验证了高炉镍铁渣粉中含量较高的Mg不会引发安定性问题;采用两种测试方法均表明高炉镍铁渣粉不具有浸出物毒性;水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝体系中,高炉镍铁渣粉活性随着高炉镍铁渣粉掺量的增加而减小,增大高炉镍铁渣粉比表面积对于提高其早期活性有利。

高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性。研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低。复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶。

高炉镍铁渣粉对混凝土性能的影响

研究了高炉镍铁渣粉对混凝土性能的影响。结果表明,高炉镍铁渣粉的掺入能有效的改善混凝土的工作性能,掺入25%高炉镍铁渣粉制成的镍铁渣混凝土28d和56d强度高于纯水泥混凝土,且具有良好的体积稳定性和耐久性。

高炉镍铁渣和钢纤维改性混凝土的耐热性和热损伤规律

利用高炉镍铁渣和钢纤维对混凝土进行了改性,并通过强度试验及波速测试对改性混凝土在热循环后的力学特性和热损伤规律进行了研究。强度试验表明:热循环对改性混凝土的强度退化具有积累效果;适量的高炉镍铁渣和钢纤维可以提高混凝土的耐热性,但过多的钢纤维会降低混凝土的耐热性;其中钢纤维的最佳掺量为0.5%~1.0%(体积分数)。波速测试表明,随着热循环次数的增加混凝土中的超声波速不断降低,类似于强度变化规律。根据波速测试和强度试验结果建立了波速与强度之间的关系,并建立了一般化的损伤因子表达式。对比不同参数的损伤因子表明各个参数对热循环的敏感性为:波速>抗拉强度>抗压强度;对热循环损伤的改善效果为:钢纤维>高炉镍铁渣;低水灰比>高水灰比。

粒化高炉镍铁渣粉在预拌砂浆中的应用研究

研究了粒化高炉镍铁渣粉用于预拌砂浆时的性能。结果表明,粒化高炉镍铁渣粉作为掺合料掺入预拌砂浆时能有效改善砂浆保水性能,显著延长凝结时间,同时在抗压强度及其他技术性能满足要求的前提下大幅降低水泥用量和生产成本,有效实现了预拌砂浆生产的绿色化。

高炉镍铁渣粉用作混合材对水泥性能的影响研究

研究了高炉镍铁渣粉用作水泥混合材时的性能。结果表明,高炉镍铁渣粉的掺入使得水泥的凝结时间延长,且掺量越大,水泥凝结时间越长,掺量超过30%时,缓凝效应越明显;高炉镍铁渣粉的掺入使得水泥强度降低,掺量为30%时,可生产出符合42.5级水泥要求的优质水泥,掺量为50%时,可生产出满足32.5R级要求的复合水泥;且高炉镍铁渣粉的掺入不会造成水泥浆体体积不均匀变化,安定性表现为合格。

高炉镍铁渣粉制备抗折混凝土的研究

将高炉镍铁渣粉应用于抗折混凝土中,高炉镍铁渣粉等质量替代水泥后对抗折混凝土的力学性能和耐久性能等进行试验研究,结果表明,当高炉镍铁渣粉掺量不超过30%时所配制成的抗折混凝土的强度及耐久性能均能满足公路工程路面用抗折混凝土的使用要求。

高炉镍铁渣粉对水泥砂浆性能的影响

用高炉镍铁渣粉部分替代水泥制作水泥砂浆,可利用固体废弃物,降低成本。研究了高炉镍铁渣粉对水泥砂浆性能的影响。结果表明,高炉镍铁渣粉替代水泥后能显著延长水泥砂浆凝结时间,且有效改善水泥砂浆的保水性能,在立方体抗压强度及其他技术性能满足相关标准要求的前提下大幅降低水泥用量和生产成本。

化学方法对高炉镍铁渣活性激发的研究

激发高炉镍铁渣的潜在活性对于高炉镍铁渣的直接利用具有重要的意义。研究了不同化学激发剂对高炉镍铁渣活性的激发效果。结果表明,水玻璃对高炉镍铁渣活性的激发效果最好,且随其掺量的增大而增强。

冶炼镍生铁小高炉结构的优化

根据企业所在地的具体条件及生产镍铁的冶炼特点,对高炉冶炼镍铁用的小型高炉进行结构优化,优化结构后既可以降低建设投资,又能提高高炉的使用寿命,投产后有利于保持炉况顺行、生产稳定,提高冶炼的经济效益。

三种废渣的CO_(2)矿化封存性能及制备胶凝材料

阳江市是华南地区重要基础原材料生产基地,产生电炉镍铁渣、高炉镍铁渣和不锈钢精炼渣三种废渣。本文对比分析三种废渣在干法和湿法矿化封存CO_(2)差异性,评估三种废渣碳化后制备胶凝材料可行性。研究表明:干法固碳中,不锈钢精炼渣、高炉镍铁渣和电炉镍铁渣矿化封存CO_(2)能力逐渐降低,碳化时间24h时,CO_(2)封存量分别为150g/kg、25g/kg、23g/kg;湿法固碳中,电炉镍铁渣和高炉镍铁渣固碳率与干法相似,不锈钢精炼渣固碳率随液固比增加出现先升高后降低趋势。三种废渣碳化后其胶凝活性均降低,且不锈钢精炼渣降低幅度更显著,28d活性指数降幅分别为21.9%、21.7%、35.7%。

三种不同镍渣混合生产复合掺合料的研究

研究了RKEF法镍铁不锈钢一体化生产线产生的高炉镍铁渣、电炉镍铁渣、不锈钢精炼混合渣的粉磨特性、用作掺合料对胶砂流动度、活性指数的影响,在此基础上通过复掺混合粉磨制备复合掺合料,以期实现不锈钢精炼混合渣的利用。结果表明,当配合比为精炼渣:电炉渣:高炉渣为4:3:3时,制备的复合掺合料性能最佳,其胶砂流动度比为103%,7 d活性指数为81%,28 d活性指数为88%,可达到行业标准JG/T486中普通型Ⅱ级复合掺合料的技术要求。