论文总字数：22662字

摘 要

矿渣水泥由于其优秀的经济效益，环保效益以及对混凝土性能的提升，在各种领域都有应用的潜力，但矿渣水泥生产中面对的首要问题就是矿渣易磨性差的问题；脱硫脱硝灰是脱硫脱销产生的废弃物，主要成分是无水硫酸钠。本文设计了一种基于脱硫脱硝灰的多功能矿渣助磨剂，并探究研究矿渣助磨剂材料组成与矿渣助磨效果、矿渣水泥的力学性能、工作性能、稳定性等关键性能的相互关系。

本设计分析了不同原料配比的助磨剂，通过分析矿粉的筛余、粒度分布、比表面积的结果以表征其粉磨效果；对水泥进行凝结时间、标准稠度用水量、水泥安定性以及不同龄期抗折抗压强度的分析以表征其力学性能和工作性能，对试样进行X射线衍射分析（XRD）探究其微观结构特点。

研究结果表明：脱硫脱硝灰、三乙醇胺、乙酸乙酯为主要原料制备的矿渣助磨剂助磨效果优秀，该助磨剂可以优化粉体的比表面积和粒度分布，且对安定性无不良影响，对矿渣水泥后期强度的增长有促进作用。其中起助磨作用的成分主要是有机助磨剂，脱硫脱硝灰起到激发矿渣活性的作用。

关键词：矿渣水泥；矿渣助磨剂；脱硫脱硝灰

Abstract

Slag cement has the potential to be applied in various fields due to its excellent economic benefits, environmental protection benefits and the improvement of concrete performance, but the primary problem faced in the production of slag cement is the problem of poor slag wearability; desulfurization and denitrification ash is the main component of waste generated by desulfurization and de-salting is anhydrous sodium sulfate. In this paper, a multifunctional slag grinding aid based on desulfurization and denitrification ash is designed, and the relationship between the material composition of the slag grinding aid and the key performances such as grinding efficiency, working performance, mechanical properties and stability of the slag powder is explored.

This project analyzes the grinding aids of different raw material ratios, and analyzes the results of the sieve residue, particle size distribution, and specific surface area of the mineral powder to characterize its grinding effect; setting time of cement, standard consistency water consumption, cement stability and The analysis of the flexural and compressive strength at different ages to characterize its mechanical properties and working performance. X-ray diffraction analysis (XRD) was performed on the samples to explore their microstructure characteristics.

The research results show that the slag grinding aid prepared with desulfurization and denitrification ash, triethanolamine, and ethyl acetate as the main raw materials has excellent grinding aid effect, and can optimize the specific surface area and particle size distribution of the powder. Adverse effects, among which the components that play the role of grinding aids are mainly organic grinding aids, desulfurization and denitrification ash play a role in stimulating the activity of slag.

Key Words：slag cement; slag grinding aid; desulfurization and denitrification ash

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 矿渣水泥与矿渣水泥的应用 1

1.2.1 粒化高炉矿渣 1

1.2.2 矿渣活性的评定 2

1.2.3 矿渣水泥的发展与应用 3

1.3 矿渣助磨剂的研究与应用 5

1.3.1 水泥助磨剂 5

1.3.2 助磨剂助磨机理 5

1.3.3 矿渣助磨剂 6

1.3.4 矿渣激发剂 8

1.4 选题意义及研究内容 9

1.4.1 选题意义 9

1.4.1研究内容 9

第2章 实验过程与测试方法 11

2.1 实验原材料 11

2.2 试验方法 12

2.2.1 助磨剂的制备 12

2.2.2 测试方法 13

第3章 实验结果分析 14

3.1 助磨效果分析 14

3.2 粒径分布分析 15

3.3 水泥水化反应分析 16

3.4 水泥性能分析 17

3.5 矿粉活性指数 18

3.6 本章小结 20

第4章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 24

附录1 25

附录2 26

第1章 绪论

1.1 引言

中国的矿业产业每年产生大量的矿渣，大量矿渣的堆存和积压易引发空气质量差、水体污染、土壤质量下降等一系列生态问题。中国是水泥生产和消耗大国，早期的水泥工业产生了大量的温室气体排放量，不符合绿色发展的理念，学者们在使水泥行业更加节能环保的方面做了大量研究，研究发现矿渣可作为部分硅酸盐水泥熟料的替代品，矿渣水泥能够显著降低熟料的使用从而起到节约成本的作用；且矿渣微粉的比表面积大,早期水化速率很快,该特性对水泥混凝土早期强度的提高起促进作用；此外，矿渣还具有微集料特性，该特性能够提高混凝土耐久性。矿渣水泥兼顾节能减排，降低生产成本，废弃物利用等优势，在建筑行业被广泛使用^[1]。

随着国家环保标准的提高，脱硫脱硝技术（SCR技术）已经强制应用于煤电等一次能源消耗企业。我国火电机组SCR装机容量增长速度十分之快，已经达到了1亿千瓦/年^[2]。喷雾干燥法是半干法脱硫技术的一种,早在20世纪70年代就被发达国家投入使用,相比传统的湿法脱硫工艺技术具有易于控制、脱硫效果良好和成本低廉等特点。喷雾干燥法是将氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙等碱性物质制成浆液，注入脱硫脱销系统中与高温烟气反应,该过程在吸收硫化物硫化物的同时还可以利用高温蒸发液体, 最后形成固体脱硫脱硝灰，其主要成分为无水硫酸钠（Na₂SO₄）^[3]。无水硫酸钠一种具有代表性的水泥混凝土外加剂，常应用于水泥、矿渣助磨剂、混凝土早强剂等制备中。

本课题将脱硫脱硝灰运用到矿渣助磨剂中，设计了一种以脱硫脱硝灰和三乙醇胺、乙酸乙酯为主要原材料的新型多功能矿渣助磨剂，这种助磨剂具有成本低、利用废弃物、助磨效果良好等特性。还研究了此矿渣助磨剂材料组成与助磨能力、矿渣微粉的产品质量、稳定性和工作性能等关键性能的相互关系。

1.2 矿渣水泥

1.2.1 粒化高炉矿渣

粒化高炉矿渣（GBFS）是指熔融态矿渣经过水淬或空气急冷等技术达到快速冷却的效果，形成的尺寸为0.5-5mm的颗粒。GBFS中CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO 等氧化物的含量很高，内部质点排布杂乱，玻璃体含量很高，可超过90%，其结构特征总体上看与玻璃体类似，同为近程有序、远程无序。其化学组成和矿物成分中具有大量活性氧化物，可以得出GBFS具有优秀的水化活性。

矿粉活性的影响因素包括：冷却方式、玻璃体含量、各种氧化物含量、粉磨工艺等^[4]。其中对矿粉活性影响最大的因素是玻璃体含量，而玻璃体含量又会受到冷却方式的影响，用水淬或者空气急冷的方法处理熔融矿渣，则会形成粒化高炉矿渣，其玻璃体含量在90%以上，具有很高的潜在活性，反之，如果自然冷却或者缓慢冷却，则矿渣的主要矿物相是晶相，这种矿渣是不具备活性的。

不同氧化物对矿渣活性影响不同，矿渣中主要氧化物成分见表1-1。

表1.1 矿渣中主要氧化物含量

其中，CaO是矿渣玻璃体结构中的形成剂，在矿渣中可以形成β-C₂S，具有水硬性，CaO含量越高，矿渣潜在活性也就越高，但CaO的含量过高会导致熔融矿渣粘度过高从而析晶，反而降低矿渣活性。

SiO₂会形成低钙矿物和游离SiO₂，在矿渣水化反应进程中形成致密的硅酸胶膜覆盖在固体表面，使矿粉中活性物质的水化受到抑制，粘度增加从而活性降低。

Al₂O₃主要形成铝酸盐和硅铝酸盐，会提供活性。

MgO以稳定的化合物或者玻璃体形式存在，本身不提供活性，但有增加矿渣熔体流动性的作用，导致活性增加。

MnO、TiO₂、FeO会使矿渣活性降低，其中当MnO含量高于4-5%时，矿渣活性会明显降低。

请支付后下载全文，论文总字数：22662字

相关图片展示：