630 工程科学学报，第42卷，第5期 (GB/T528一2009)测试拉伸强度与拉断伸长率 图2为特殊钢钢渣的粒度分布.可以看出特 参照《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度测定标准 殊钢钢渣的粒径分布为2.80~17.49m,其中粒度 (裤型、直角形、新月形试样)》(GB/T529一2008) 分布宽度比系数dJdo为6.25、粒径分布宽度 测试撕裂强度.参照《硫化橡胶或热塑性橡胶压入 (d0-d1o)/dso为1.93，其中d1o为粒度分布数达到10% 硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬 时所对应的粒径、dso为粒度分布数达到50%时所 度)》(GB/T531.1一2008)测试邵尔A硬度.参照 对应的粒径、d0为粒度分布数达到90%时所对应 《橡胶燃烧性能的测定》(GB/T10707一2008)测试 的粒径.说明特殊钢钢渣的粒度分布宽度比系数 极限氧指数与燃尽时间.参照《危险废物鉴别标准 和粒径分布宽度均较小，特殊钢钢渣的粒度分布 浸出毒性鉴别》(GB5085.3一2007)测试浸出液中 具有良好的均匀性 重金属浓度 100F 1.5 采用日本理学公司Rigaku D/max2550VB/PC型 d=2.80m 90 do=7.63m X射线衍射仪对矿物组成进行测试.采用中国珠 0 d=17.49unm 海欧美克仪器有限公司LS-POP(9)型激光粒度仪 60 对粒径分布进行测试.采用中国湘潭湘仪仪器有 50 40 限公司DRL-IIIDRL-III-C型导热系数测试仪对导 30 热系数进行测试.采用美国Micromeritics公司 10 AUTOPORE9500型压汞仪对孔结构进行测试I6 0 采用美国赛默飞世尔科技公司ARLAdvant'X 10 100 Particle size distribution/um IntellipowerTW3600型扫描型X射线荧光光谱仪 对化学成分进行测试.采用美国FEI公司NANO 图2特殊钢钢渣的粒度分布 SEM430型场发射扫描电子显微镜对微观形貌进 Fig.2 Particle size distribution of specialty-steel slag 行测试7.采用日本岛津公司DTG-60H型热重- 表1为特殊钢钢渣的基本性能.可以看出特 差热分析仪对热稳定性进行测试 殊钢钢渣的内辐射指数与外辐射指数满足标准中 内辐射指数小于1.0和外辐射指数小于1.0的要 2结果与讨论 求，但是特殊钢钢渣的内辐射指数与外辐射指数 2.1特殊钢钢渣的理化特性分析 均大幅高于碳钢钢渣的内辐射指数与外辐射指 图1为特殊钢钢渣的矿物组成.可以看出特 数，这是因为特殊钢钢渣中含有较多重金属元素， 殊钢钢渣的矿物组成为Ca2SiO4、Ca3Al6Si2O16、 其中部分元素具有放射性.特殊钢钢渣的游离氧 Fe,Mn)SiO4、Ca3Al2SiO4h、Na2 TiSiO5、CuMn,SiO12 化钙(fCaO)含量较低，并且沸煮膨胀值仅为0.72mm Na2SiO5、Pb3Ta2Og、Pb3SiO,等金属固熔体，其中部 满足标准中沸煮膨胀值小于5mm的要求，说明特 分金属固熔体含有Al、Ti、Cu、Pb、Ta等重金属， 殊钢钢渣具有良好的安定性，这是因为特殊钢钢 上述重金属具有毒性与放射性8-网，导致其应用 渣的处理工艺经过水泡，可以有效降低特殊钢钢 具有一定的不安全性 渣中f-Ca0含量，提高特殊钢钢渣的安定性.特殊 600 钢钢渣的孔结构表明其具有多孔结构，物理吸附 能力较强 500 Ca;Al(SiO) CaAlSi2O 2.2特殊钢钢渣用作橡胶功能填料的性能分析 400 CaSio, CuMn SiO, 表2为特殊钢钢渣基复合橡胶的主要性能指 300 Pb:Ta,O (Fe,Mn)SiO. 标.可以看出，2、3、4、5对比1表明特殊钢钢渣 Na giO. 用作橡胶功能填料对特殊钢钢渣基复合橡胶的性 200 Na,TiSiO. 能影响较大，其中随着特殊钢钢渣用量的增加，即 100 2、3#、4、5,特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强 30 度、撕裂强度和邵尔A硬度均呈现降低的趋势，拉 30 40 50 60 70 0 20) 断伸长率和燃尽时间均呈现增加的趋势，极限氧 图1特殊钢钢渣的矿物组成 指数呈现较为稳定的趋势，导热系数呈现先降低 Fig.I Mineral composition of specialty-steel slag 后增加的趋势.同时，3对比6表明在炭黑用量相（GB/T528—2009）测试拉伸强度与拉断伸长率. 参照《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度测定标准 （裤型、直角形、新月形试样）》（GB/T529—2008） 测试撕裂强度. 参照《硫化橡胶或热塑性橡胶压入 硬度试验方法第 1 部分：邵氏硬度计法（邵尔硬 度）》（GB/T 531.1—2008）测试邵尔 A 硬度. 参照 《橡胶燃烧性能的测定》（GB/T10707—2008）测试 极限氧指数与燃尽时间. 参照《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）测试浸出液中 重金属浓度. 采用日本理学公司 Rigaku D/max2550VB/PC 型 X 射线衍射仪对矿物组成进行测试. 采用中国珠 海欧美克仪器有限公司 LS-POP(9) 型激光粒度仪 对粒径分布进行测试. 采用中国湘潭湘仪仪器有 限公司 DRL-IIIDRL-III-C 型导热系数测试仪对导 热系数进行测试 . 采用美 国 Micromeritics 公 司 AUTOPORE 9500 型压汞仪对孔结构进行测试[16] . 采用美国赛默飞世尔科技公 司 ARLAdvant ’X IntellipowerTW3600 型扫描型 X 射线荧光光谱仪 对化学成分进行测试. 采用美国 FEI 公司 NANO SEM430 型场发射扫描电子显微镜对微观形貌进 行测试[17] . 采用日本岛津公司 DTG-60H 型热重− 差热分析仪对热稳定性进行测试. 2    结果与讨论 2.1    特殊钢钢渣的理化特性分析 图 1 为特殊钢钢渣的矿物组成. 可以看出特 殊 钢 钢 渣 的 矿 物 组 成 为 Ca2SiO4、 Ca3Al6Si2O16、 （Fe, Mn）2SiO4、Ca3Al2（SiO4）3、Na2TiSiO5、CuMn6SiO12、 Na2SiO5、Pb3Ta2O8、Pb3SiO7 等金属固熔体，其中部 分金属固熔体含有 Al、Ti、Cu、Pb、Ta 等重金属， 上述重金属具有毒性与放射性[18−19] ，导致其应用 具有一定的不安全性. 图 2 为特殊钢钢渣的粒度分布. 可以看出特 殊钢钢渣的粒径分布为 2.80～17.49 μm，其中粒度 分布宽度比系 数 d90/d10 为 6.25、粒径分布宽度 （d90-d10）/d50 为 1.93，其中 d10 为粒度分布数达到 10% 时所对应的粒径、d50 为粒度分布数达到 50% 时所 对应的粒径、d90 为粒度分布数达到 90% 时所对应 的粒径. 说明特殊钢钢渣的粒度分布宽度比系数 和粒径分布宽度均较小，特殊钢钢渣的粒度分布 具有良好的均匀性. 表 1 为特殊钢钢渣的基本性能. 可以看出特 殊钢钢渣的内辐射指数与外辐射指数满足标准中 内辐射指数小于 1.0 和外辐射指数小于 1.0 的要 求，但是特殊钢钢渣的内辐射指数与外辐射指数 均大幅高于碳钢钢渣的内辐射指数与外辐射指 数，这是因为特殊钢钢渣中含有较多重金属元素， 其中部分元素具有放射性. 特殊钢钢渣的游离氧 化钙（f-CaO）含量较低，并且沸煮膨胀值仅为 0.72 mm 满足标准中沸煮膨胀值小于 5 mm 的要求，说明特 殊钢钢渣具有良好的安定性，这是因为特殊钢钢 渣的处理工艺经过水泡，可以有效降低特殊钢钢 渣中 f-CaO 含量，提高特殊钢钢渣的安定性. 特殊 钢钢渣的孔结构表明其具有多孔结构，物理吸附 能力较强. 2.2    特殊钢钢渣用作橡胶功能填料的性能分析 表 2 为特殊钢钢渣基复合橡胶的主要性能指 标. 可以看出，2 #、3 #、4 #、5 #对比 1 #表明特殊钢钢渣 用作橡胶功能填料对特殊钢钢渣基复合橡胶的性 能影响较大，其中随着特殊钢钢渣用量的增加，即 2 #、 3 #、 4 #、 5 # ，特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强 度、撕裂强度和邵尔 A 硬度均呈现降低的趋势，拉 断伸长率和燃尽时间均呈现增加的趋势，极限氧 指数呈现较为稳定的趋势，导热系数呈现先降低 后增加的趋势. 同时，3 #对比 6 #表明在炭黑用量相 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 400 500 600 Pb3Ta2O8 Na2SiO5 CuMn6SiO12 Na2TiSiO5 Ca3Al2 (SiO4 )3 (Fe, Mn)2SiO4 Ca3Al6Si2O16 Ca2SiO4 Pb3SiO7 Intensity (a.u.) 2θ/(°) 图 1    特殊钢钢渣的矿物组成 Fig.1    Mineral composition of specialty-steel slag 1 10 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Particle size distribution/μm Cumulative distribution/ % 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 Differential distribution/ % d10=2.80 μm d50=7.63 μm d90=17.49 μm 图 2    特殊钢钢渣的粒度分布 Fig.2    Particle size distribution of specialty-steel slag · 630 · 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期