我国攀钢等钢铁企业每年排放数百万吨高炉钦矿渣。它的活性略低,这里介绍利用其生产免烧砖的方法。
(1)钦矿渣微观结构以重量法测定SiO:的含量,络合滴定法测定CaO, MgO和A120:的含量,以锌还原重铬酸钾滴定法测定Fee 03和Fe的含量,TiO:含量用苦杏仁置换一铜盐溶液反滴定法测出。高钦水淬矿渣的化学成分及品质指标分别见表8-3、表8-4。
根据对高钦矿渣X射线衍射谱的分析,高钦矿渣主要含有钙钦矿、透辉石、石英等少量晶体,结晶情况不好。从图8-1中可看出钦矿渣表面有很多孔,这应该是由于钦矿渣被急冷所形成的,是玻璃体物质所共有的。因此,它在水化时需水量会很大。另外,其表面还有一些小晶粒。水淬钦矿渣由于急冷,矿物质来不及结晶,故大部分为玻璃体,具有潜在活性。
(2)钦矿渣砖的制备
①原材料。
a.集料—钦矿渣。钦矿渣有水淬钦矿渣和慢冷钦矿渣两种。
将高钦水淬矿渣烘干3h,在球磨机中粉磨70min,经筛分后得到粒度为0. 08mm的细集料,筛余量4.8%(质量计);块状慢冷钦矿渣经额式破碎机破碎,用分级筛分级后得到5^-10mm的粗集料。
b.胶凝材料。
水泥:采用32. 5级普通硅酸盐水泥。
石膏:市售工业原料,用实验室额式破碎机将石膏破碎,然后在高温炉中800℃下锻烧1. 5h,冷却后在球磨机中粉磨60min,粒度为。. 06mm,筛余量4. l Yo(质量计)。
石灰:由绵阳市高新区石灰厂生产,w (CaO)有效80%,为了避免砖块在养护过程中开裂,将生石灰消化后使用,并测定其含水量。
粉煤灰:与其他胶凝材料混合,搅拌均匀。
c.激发剂。市售工业原料,w(Na2SO4 ))98%。在球磨机中粉磨60min,粒度为0. 06mm,筛余量4.0%(质量计)。
②工艺参数。
a.水泥掺量对钦矿渣砖强度的影响。水泥掺量对钦矿渣砖强度影响的实验数据见表8-5。
从表8-5中可以看出,当水泥掺量从20%增加到30%时,砖块强度明显增大。这是因为水泥的水化速度较快,水泥掺量增加使砖坯中生成的水硬性矿物增多,砖坯的强度随之增强。但要考虑到钦矿渣砖的成本等因素,在满足砖坯强度条件的前提下,应尽量降低水泥的掺量。
b.集料配合比对钦矿渣砖强度的影响。慢冷钦矿渣是在自然条件(空冷)下处理的,成本较低。所以采用两种钦矿渣混合配成集料以降低成本。从表8-5中还可以看出,当集料配合比不同时,钦矿渣砖的强度也会发生明显变化。总的趋势是当慢冷铁矿渣用量增加时,钦矿渣砖的强度会提高。这是因为慢冷钦矿渣密度比水淬的要大得多,其硬度也就比水淬的要高,从而使砖块的抗压强度提高。但是,我们的目的是要充分利用水淬钦矿渣,因此,在满足砖块强度的前提下,应尽量提高水淬钦矿渣在集料中的用量。
c.砖坯静养时间对钦矿渣砖强度的影响。(免烧砖机)砖坯蒸汽养护后的静养时间对强度影响的实验数据见表8-6。
从表8-6中可以看出,砖坯静养时间对砖块强度也有一定的影响。从总的趋势来看,砖块强度随静养时间的延长而增大,但达到一定时间后,其强度会出现最大值;若继续延长静养时间强度会下降,出现回缩现象。因此,考虑到钦矿渣砖的生产周期及对砖块强度的影响,砖坯静养时间以3天为宜。
d.成型压力对钦矿渣砖强度鲍影响。成型压力对钦矿渣砖强度影响的实验数据见表8-7。
从表8-7中可以看出,当成型压力从2. 17MPa提高到2. 90MPa时,砖块强度增加约2MPa。其原因在于砖坯强度的提高主要依靠毛细管中水的张力。而蒸压后成品砖强度的提高,则有赖于颗粒之间的接触点数和胶凝材料中的粗集料质量的好坏。通过提高成型压力,也就增加了单位体积中颗粒之间的接触点数,换言之,就是提高颗粒料之间胶凝后的密度。但是在工业大生产中,为了提高生产效率和经济效益,只能通过采用不同粒度的集料配料,加人粗大的或细小的集料掺量来调节混合料的颗粒组成;采用一定的压力,控制砖块的压制时间,提高砖坯密度,从而提高成品砖的强度。
e.制备钦矿渣砖的主要工艺参数。在满足国家标准对建筑用砖强度要求的前提下,考虑到节省能耗,降低钦矿渣砖生产成本,制备钦矿渣砖的主要工艺参数如下:水胶比为0.44(质量计,下同),胶凝材料,集料=1,3,水淬钦矿渣,慢冷钦矿渣==1:1,水泥掺量为20 %;成型压力为2. 90MPa.养护制度如下:砖坯成型后,要在常温下静养2天,然后在40℃下养护6h;快速升温至800C,恒湿蒸汽养护16h;取出自然降温,静养3天。