刘仕业等：高炉渣对钢渣改性的物理化学基础研究 ·561· C2MS2)、R0相(Mg-Fe,0)以及少量的f-CaO.图 C2AS含量增加明显，C,AS是钙铝黄长石，是一种造 5是改性钢渣X射线衍射图谱，由图可知，加入高炉 岩矿物，由于C,AS是非胶凝相，因此高炉渣的添加 渣经过熔融改性后，胶凝相C,S、C,S的衍射峰由谱 不易超过15%.由之前的计算也可以看出，高炉渣 峰较宽，强度由较弱变为衍射峰尖锐，且强度显著提 添加量过大会导致改性渣黏度增加，阻碍改性操作. 高，这说明使用高炉渣高温改性钢渣后，产生了较多 2.3改性渣中f-Ca0含量分析 的胶凝相，有助于钢渣胶凝活性的提高.同时 将改性渣磨细至200目以下，采用乙二醇-ED- RO(Mg1-Fe,0)相含量，f-Ca0含量有所降低，这有利 TA络合滴定法测定渣中f-Ca0含量，测量结果如 于提高改性钢渣的安定性.对于Ss改性渣来说， 表6所示. 4000 表6改性渣中f-Ca0含量（质量分数） 1-C,AS 2-Ca0 Table 6 Free-Ca0 content in modified slag % 3000 -C.S 96 S10 S15 8 5-C.MS. 6一R0相 4.18 4.14 3.69 1.64 0.84 2000 14 由表6可知，在钢渣高温改性过程中，高炉渣作 1000 为改性剂能显著降低改性渣中f-Ca0含量，高炉渣 掺加量越大，改性渣中f-Ca0含量越低.1550℃下， 10 30 30 40 60 当高炉渣的掺加量分别为4%6%、10%和15%时， 20Me) 图4钢渣的X射线衍射图谱 改性渣中f-Ca0质量分数由原钢渣S。的4.18%分 Fig.4 XRD spectra of steel slag 别降低至4.14%、3.69%、1.64%和0.84%，降幅分 别达到0.95%、11.72%、60.77%和79.90%.其中， 23 1-C.AS 2-CS -CS 4-Ca0 对于改性渣So、Ss其f-Ca0质量分数小于3%，满 5C,MS,60相 足GB/T20491一2006《用于水泥和混凝土中的钢渣 225 粉》[11的要求.高炉渣高温改性钢渣促进了高炉渣 中的SiO,与钢渣中f-Ca0的反应，降低了改性渣中 人人LM3 f-Ca0的含量，提高了改性渣的稳定性. 2.4高炉渣改性钢渣实验 为验证合成渣改性实验的可行性，进行了真实 钢渣改性实验.钢渣、高炉渣均取自首钢京唐，成分 20 30 40 50 60 20) 如表7所示.使用10%的水淬高炉渣改性钢渣，实 图5钢渣及改性钢渣X射线衍射图谱 验方法与上述一致，并对渣系进行X射线衍射分 Fig.5 XRD spectra of steel slag and modified steel slag 析，分析结果如图6所示 表7实验用渣成分（质量分数） Table 7 Composition of steel slag and blast furnace slag % 物料 碱度 Ca0 Si0, Al203 Mgo Fe203 FeO Mno f-Ca0 钢渣 3.50 6 13 4 5.4 9.5 11.2 1.3 7.9 高炉渣 1.05 38 36 12 7 由图6可知，水淬高炉渣是玻璃相：钢渣中含有 凝相，因此钢渣配入10%水淬高炉渣改性后，渣中 镁蔷薇辉石(Ca3Mg(Si04)2,C,MS2)、铝方柱石 胶凝相(C,S、C3A)含量增大，胶凝性提高，有利于应 (Ca,A1(AISi0,),C,AS)、硅酸二钙(C,S)、钙长石 用在硅酸盐水泥生产中，这与合成渣的实验结果相 (CaAl2(SiO4)2,CAS2)、钙铁辉石(Ca2(Fe,Mn)(Si, 一致. AI),06)和少量四氧化三铁(Fe0,):改性渣中含有 2.5配碳还原改性渣实验 镁蔷薇辉石(C3MS2)、硅酸三钙(CgS)、铝方柱石 不同配比的高炉渣改性钢渣均可以使钢渣中 (C2AS)及铝酸三钙(C3A),其中C3S和C3A都属胶 f-Ca0的含量降低，有利于钢渣安定性的增加.但刘仕业等: 高炉渣对钢渣改性的物理化学基础研究 C2MS2 )、RO 相(Mg1 - xFexO)以及少量的 f鄄鄄 CaO. 图 5 是改性钢渣 X 射线衍射图谱,由图可知,加入高炉 渣经过熔融改性后,胶凝相 C3 S、C2 S 的衍射峰由谱 峰较宽,强度由较弱变为衍射峰尖锐,且强度显著提 高,这说明使用高炉渣高温改性钢渣后,产生了较多 的胶 凝 相, 有 助 于 钢 渣 胶 凝 活 性 的 提 高. 同 时 RO(Mg1 - xFexO)相含量,f鄄鄄 CaO 含量有所降低,这有利 于提高改性钢渣的安定性. 对于S15 改性渣来说, 图 4 钢渣的 X 射线衍射图谱 Fig. 4 XRD spectra of steel slag 图 5 钢渣及改性钢渣 X 射线衍射图谱 Fig. 5 XRD spectra of steel slag and modified steel slag C2AS 含量增加明显,C2AS 是钙铝黄长石,是一种造 岩矿物,由于 C2AS 是非胶凝相,因此高炉渣的添加 不易超过 15% . 由之前的计算也可以看出,高炉渣 添加量过大会导致改性渣黏度增加,阻碍改性操作. 2郾 3 改性渣中 f鄄鄄CaO 含量分析 将改性渣磨细至 200 目以下,采用乙二醇鄄鄄 ED鄄 TA 络合滴定法测定渣中 f鄄鄄 CaO 含量,测量结果如 表 6 所示. 表 6 改性渣中 f鄄鄄CaO 含量(质量分数) Table 6 Free鄄鄄CaO content in modified slag % S0 S4 S6 S10 S15 4郾 18 4郾 14 3郾 69 1郾 64 0郾 84 由表 6 可知,在钢渣高温改性过程中,高炉渣作 为改性剂能显著降低改性渣中 f鄄鄄 CaO 含量,高炉渣 掺加量越大,改性渣中 f鄄鄄CaO 含量越低. 1550 益下, 当高炉渣的掺加量分别为 4% 、6% 、10% 和 15% 时, 改性渣中 f鄄鄄 CaO 质量分数由原钢渣 S0的 4郾 18% 分 别降低至 4郾 14% 、3郾 69% 、1郾 64% 和 0郾 84% ,降幅分 别达到0郾 95% 、11郾 72% 、60郾 77% 和79郾 90% . 其中, 对于改性渣 S10 、S15其 f鄄鄄 CaO 质量分数小于 3% ,满 足 GB / T20491—2006《用于水泥和混凝土中的钢渣 粉》 [15]的要求. 高炉渣高温改性钢渣促进了高炉渣 中的 SiO2 与钢渣中 f鄄鄄CaO 的反应,降低了改性渣中 f鄄鄄CaO 的含量,提高了改性渣的稳定性. 2郾 4 高炉渣改性钢渣实验 为验证合成渣改性实验的可行性,进行了真实 钢渣改性实验. 钢渣、高炉渣均取自首钢京唐,成分 如表 7 所示. 使用 10% 的水淬高炉渣改性钢渣,实 验方法与上述一致,并对渣系进行 X 射线衍射分 析,分析结果如图 6 所示. 表 7 实验用渣成分(质量分数) Table 7 Composition of steel slag and blast furnace slag % 物料 碱度 CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 FeO MnO f鄄鄄CaO 钢渣 3郾 50 46 13 4 5郾 4 9郾 5 11郾 2 1郾 3 7郾 9 高炉渣 1郾 05 38 36 12 7 由图 6 可知,水淬高炉渣是玻璃相;钢渣中含有 镁蔷 薇 辉 石 ( Ca3Mg ( SiO4 )2 , C3MS2 )、 铝 方 柱 石 (Ca2Al(AlSiO7 ),C2AS)、硅酸二钙( C2 S)、钙长石 (CaAl 2 (SiO4 )2 ,CAS2 )、钙铁辉石(Ca2 (Fe,Mn)(Si, Al)2O6 )和少量四氧化三铁(Fe3O4 );改性渣中含有 镁蔷薇辉石( C3MS2 )、硅酸三钙( C3 S)、铝方柱石 (C2AS)及铝酸三钙(C3A),其中 C3 S 和 C3A 都属胶 凝相,因此钢渣配入 10% 水淬高炉渣改性后,渣中 胶凝相(C3 S、C3A)含量增大,胶凝性提高,有利于应 用在硅酸盐水泥生产中,这与合成渣的实验结果相 一致. 2郾 5 配碳还原改性渣实验 不同配比的高炉渣改性钢渣均可以使钢渣中 f鄄鄄CaO 的含量降低,有利于钢渣安定性的增加. 但 ·561·