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钢铁和水泥是我国的传统支柱产业,钢渣的排放量大利用率低,不仅占用土地,还对土壤、地下水和空气带来了严重污染。另外,铁质矫正原料价格高企,适合水泥生产的石灰石资源逐步枯竭,钢渣这样一种高钙高铁渣可以在水泥工业变废为宝,然而受钢渣安定性不良、易磨性差、活性较低的制约,经过了50多年的探索,钢渣综合利用率仍不足30%。 本文针对钢渣在水泥工业利用的技术瓶颈,使用了一种将未经粉磨的原状钢渣投放到窑系统,部分钢渣代替铁质原料和部分石灰石,部分钢渣经高温热处理改善性能短板,最终形成以热处理钢渣为内核、高铁熟料为过渡区、普通熟料为外壳的钢渣分相熟料的烧成技术,取得主要研究成果如下: 1.针对钢渣分相熟料特殊的矿相构成,建立了基于钢渣粒径分布与反应膜厚的生料设计方法。配料计算时,掺入钢渣被分为两部分:完全参与烧成反应的细颗粒部分与部分参与烧成的粗颗粒部分。 2.高温处理的钢渣金属铁相、铁钙相、RO相等难磨物相与惰性组分减少,易磨性、安定性与胶凝活性得到改善。在钢渣应用方式上,相比直接作水泥混合材,钢渣分相熟料烧成技术具有更大优势。 3.钢渣分相熟料烧成技术有效提高了钢渣利用量,解决了原有应用方式存在的利用量小,效益低下的问题。采用本文原材料制备的钢渣分相熟料,钢渣利用量可达到分相熟料质量的27%。 4.钢渣分相熟料前期胶凝活性偏低,后期增进较快。利用本文原材料制备的1400℃烧成的钢渣掺量为生料16.86%的钢渣分相熟料水泥可达到与42.5级普通硅酸盐水泥相当的强度。 钢渣分相熟料烧成技术突破了钢渣在水泥工业应用的易磨性、安定性瓶颈,改善了活性低的性能缺陷,提高了水泥熟料的烧成效率与产品质量,为钢渣大规模低耗高效的处置应用提供了新的途径。