鋼渣和燃煤爐渣制備不同細度水泥的性能研究

黃 凱，向叢陽，張玉清，彭 輝，鄭志龍，汪吉虎

（1.中國葛洲壩集團水泥有限公司，湖北 武漢 430070；2.葛洲壩漢川漢電水泥有限公司，湖北 漢川 431600）

0 引言

鋼渣是鋼鐵廠煉鋼采用轉爐或電爐冶煉過程中產生的廢渣，其主要礦物組成為硅酸二鈣、硅酸三鈣、RO相、鐵酸二鈣和游離氧化鈣等，易磨性較差[1]。燃煤爐渣是火力發電廠爐內煤燃料燃燒后產生的底渣，疏松質輕，具有一定火山灰活性。本文主要研究利用不同摻量的鋼渣和燃煤爐渣制備不同細度的32.5級水泥時的性能，得出適宜的配比及其細度控制指標。

1 試驗方案

水泥配比方案及其小磨粉磨時間見表1，其中熟料、脫硫石膏和石灰石粉摻量固定為60%、6%和18%，鋼渣和燃煤爐渣摻量范圍分別為：3%～12%和13%～4%，粉磨時間分別為30，34和38 min。

表1 試驗配比方案

2 試驗結果分析

2.1 細度與顆粒級配

不同樣品的45 μm篩余、比表面積以及采用RRSB方程[2]計算顆粒級配的特征粒徑與均勻系數值見表2，相應的顆粒尺寸分布見圖1，可知：

表2 均勻系數n及特征粒徑

圖1 樣品顆粒分布圖

（1）同一配比樣品隨著粉磨時間增加，45 μm篩余和特征粒徑呈下降、比表面積呈上升趨勢，且比表面積相比45 μm篩余變化更加明顯，尤其是高摻量鋼渣樣品45 μm篩余幾乎看不出變化，從顆粒級配中可看出其主要原因是45 μm以下顆粒比例的變化導致比表面積的變化。但粉磨時間增至38 min時，所有樣品45 μm下降并不明顯，且高摻量燃煤渣爐渣（13%）和高摻量鋼渣（12%）樣品的比表面積也未明顯增加，表明粉磨時間增至一定程度，樣品的細度和比表面積進一步提高較為困難。

（2）同一粉磨時間下，不同配比的樣品對比可發現高摻量燃煤爐渣或高摻量鋼渣樣品的初始粉磨效果較好，能在較少粉磨時間下達到較高比表面積。當粉磨時間增至38 min，高摻量燃煤爐渣樣品相比高摻量鋼渣樣品，其比表面積和整體細度增加不明顯，表明其進一步磨細更困難。如3-X3、2-X3和1-X3，隨著燃煤爐渣摻量增加（鋼渣摻量下降），盡管樣品45μm篩余下降，但比表面積反而下降，其主要原因是燃煤爐渣摻量高的樣品10μm以下顆粒比例更少。從粉磨的比表面積極限看，高摻量燃煤爐渣和高摻量鋼渣樣品分別在450m2/kg和470 m2/kg左右。

2.2 物檢性能

不同樣品的物檢性能結果見表3，可知：

表3 物檢結果

（1）稠度方面，同配比樣品隨著粉磨時間和整體細度提升，稠度變化不明顯，但不同配比樣品稠度存在差異，其中鋼渣摻量較低（燃煤爐渣摻量較高）1號樣品稠度相對更大。

（2）凈漿流動度與稠度的變化規律相差較大，同一配比樣品隨著粉磨時間和整體細度（比表面積）增加，凈漿流動度下降非常明顯，分析隨著水泥細顆粒比例增加，其對減水劑的吸附作用增強，相應的流動度下降。而不同配比樣品同一粉磨時間下，凈漿流動度變化相對較小，其中2號樣品（鋼渣摻量7%）的流動度相對更好。

（3）強度方面，隨著粉磨時間的增加，比表面積在達到440m2/kg左右時，樣品的3d和28d強度不再繼續提高。1和2號樣品粉磨34min、3號樣品粉磨30min時，比表面積分別達到449m2/kg、435m2/kg和427m2/kg，水泥的強度較高，繼續粉磨強度無明顯的提升。

3 小結

（1）水泥粉磨達到一定程度，樣品的細度和比表面積進一步提高較為困難，且相比鋼渣，燃煤爐渣初始粉磨效果更好，但進一步磨細更困難，即高摻量燃煤爐渣水泥樣品粉磨達到的極限比表面積低于高摻量鋼渣的，但兩者的初始粉磨效果均優于燃煤爐渣和鋼渣折中摻量的水泥樣品。

（2）隨著粉磨時間的增加，比表面積相比45 μm篩余變化更加明顯。因此，采用比表面積結合45μm篩余監控水泥整體細度和分析水泥性能變化規律更為合適，尤其是對高摻量鋼渣水泥。

（3）綜合考慮水泥流動度和強度，水泥小磨樣品的比表面積在440m2/kg左右時最優，且高摻量鋼渣水泥樣品達到最優性能的粉磨時間最短。