论文总字数：23987字

摘 要

以钒钛矿石为原料冶炼生铁，在冶炼过程中排出的熔渣经水泡或自然冷却得到的一种粒状或块状废渣称为钛矿渣。炉渣中的TiO₂也将在18%左右。本课题拟研制钛渣混合材和砂浆，并通过研究其物理化学性能、工作性能等，以及高钛渣掺量、配比、细度对水泥的凝结时间、标准稠度用水量、安定性等影响。

关键词：水泥 高钛渣 单掺 复掺

Abstract

The vanadium and titanium ore as raw material for smelting pig iron, a granular or massive waste discharge during smelting slag by blisters or natural cooling,called titanium slag. In the slag TiO₂ also will be around 18%. This paperproposed the development of titanium slag mixed material and mortar, and through the study on performance of the physical and chemical propertiesas well as and the affect of high titanium slag content, ratio, fineness on cement setting time, water requirement of normal consistency, stability.

Key words:Cement;Titaniumslag;Doping;Singledoped;Mixed

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1如何高价值综合利用钛矿渣亟待解决 1

1.1.1国内外粒化高炉矿渣的利用现状 2

1.1.2钛矿渣的利用现状 4

1.2水泥结构的耐久性研究 6

1.3本课题的提出与研究意义 6

1.3.1课题的提出 6

1.3.2本课题的研究意义 7

第二章实验原料与实验方法 8

2.1 实验原料成分分析 8

2.2实验仪器 12

2.3 水泥标准稠度用水量测定 12

2.4 水泥凝结时间测定、安定性测定 13

2.4.1凝结时间的测定 13

2.4.2安定性测试方法 14

2.5水泥强度测定 15

2.5.1引用标准 15

2.5.2方法概要 15

2.5.3胶砂的制备 16

2.5.4成型 16

2.5.5 试件的养护 16

2.5.6抗折强度测定 17

2.5.7抗压强度测定 18

2.6水泥流动度测定 18

2.6.1引用标准 18

2.6.4试验方法 19

第三章实验数据及结果 20

3.1高钛渣水泥标准稠度用水量 20

3.2高钛渣对水泥流动度影响、高钛渣比表面积 21

3.3水泥凝结时间、安定性 22

3.4高钛渣对水泥胶砂强度的影响 23

3.4.1 单掺高钛渣对水泥胶砂强度的影响 23

3.4.2复掺高钛渣对水泥胶砂强度的影响（高钛渣复掺其他混合材对水泥胶砂强度的影响） 25

3.4.3高钛渣复掺三种混合材的胶砂实验 26

第四章结论 32

4结论 32

参考文献 33

致谢 35

绪论

钛矿渣作为一种工业废渣，长期以来未得到充分利用，不仅导致废渣堆积如山、污染环境、占用场地、阻碍交通，而且更是一种资源的浪费。攀钢钛矿渣是一种含钛量高、活性差的酸性矿渣，目前对钛渣水泥性能的研究较少，至今还没有一种高价值综合利用攀钢钛渣的有效途经。本试验通过研究其物理力学性能、工作性能以及某些耐久性能。试图研制出一种高价值利用钛矿渣掺杂水泥的途经。

1.1如何高价值综合利用钛矿渣亟待解决

高炉矿渣是高炉冶铁过程中产生的主要固体废渣。根据把液态渣处理成固态渣的方法不同，其成品渣的特性也各不相同。我国主要有三种成品渣：

(1)水淬渣。将高炉渣用大量的水急冷成粒，使其中的各种化合物来不及形成结晶矿物，而将热能转化成化学能以玻璃态的形式存在。粒化矿渣具有潜在的活性，在激发剂的作用下与水化含可生成水硬性的胶凝材料。

(2)膨珠。将高炉熔渣在控制用水量和机械的配合作用下，急冷、膨胀并甩开成珠，珠内保存有气体和化学能，除具有与上述水淬渣相同的活性外，还具有隔热、保温、质松(松散容重400～1200㎏/m³)等优点。

(3)重矿渣。将高炉熔渣在空气中自然冷却或淋少量水加速冷却而形成的致密矿渣，其性质与天然碎石相近，其块体容重大多在1900 kg／m³以上，抗压强度高于49MPa，矿渣碎石的稳定性、坚固性、磨耗率以及韧度均符合工程要求。

以钒钛矿石为原料冶炼生铁，在冶炼过程中排出的熔渣经水泡或自然冷却得到的一种粒状或块状废渣称为钛矿渣。由于废渣中钛含量过高，使其中的玻璃态成分显著减少，活性降低，致使这种工业废渣未能得到大规模开发利用。攀钢高钛矿渣是Ti0₂含量高达20％左右的石质材料，外观呈灰黑色，带有微孔结构。从块体外观大致可分为黑色密实体(杂质极少，较坚硬)、粒径1～3mm的褐灰色较密实体(掺杂少量金属铁粒，较坚硬)、极少量粒径3～6mm褐色浮石状多孔体(质地较软)3种。高钛矿渣的主要矿物组成为钛辉石、钙钛矿、尖晶石、巴依石和少量的碳氮化钛。其化学成分与普通矿渣的差异主要体现在氧化钙含量低，二氧化钛含量高，属低钙富钛矿渣。攀钢自1970年7月1日第一号高炉出铁以来，己累积高钛渣5000多万吨，占地面积达40余万m²。大量废渣不仅浪费资源、占用耕地、污染环境，而且对攀钢的可持续发展造成极大障碍。因此寻找大规模利用钛矿渣的途径意义重大。

要探讨综合利用钛渣的途经，首先必须了解普通高炉矿渣的利用现状，矿渣微粉是一种优良的活性矿物掺合料，关于矿渣微粉对水泥性能的影响，国内外的专家学者已作了大量的研究，在工程中也有很广泛的应用。

1.1.1国内外粒化高炉矿渣的利用现状

对于矿渣微粉作为掺合料在水泥中的应用，无论是在国内还是国外都有广泛而深入的研究。1998年，国内第一个矿渣微粉标准问世：《砂浆、水泥用粒化矿渣微粉》(上海市地方标准)；1999年国内第一个矿渣微粉应用技术规程问世：《粒化高炉矿渣微粉在水泥水泥中应用技术规程》(上海市地方标准)；2000年国家标准《用于水泥和水泥中的粒化高炉矿渣微粉》颁布；《高强高性能水泥用矿物外加剂国家标准》2002年12月1日执行，在该标准中正式将矿渣微粉命名为“矿物外加剂”纳入水泥第六组分。近十几年来，高炉矿渣的利用有了突破性的进展。其中原苏联取得的科研成果尤为显著，仅以高炉矿渣作水泥的专利为例，著名的英国德温特专利统计中，共收入13项专利，其中目本和英国各一项，其余ll项为原苏联专利。原苏联时期，每年5500万吨高炉炉渣中有2800万吨用于生产水泥。而我国每年产生炉渣近1亿吨，用于水泥生产只有800万吨，因此具有广泛的开发前景。

在我国，高炉矿渣的主要应用领域是建筑材料。高炉矿渣可用作水泥混合材、水泥掺合料、复合外加剂的载体、生产碱矿渣水泥、微晶玻璃、矿渣棉等；膨珠可用作水泥轻骨料；重矿渣可以代替碎石用于各种建筑工程，如上海的JYTV工程中的大体积基础承台水泥使用就是矿渣微粉水泥，现场测试水泥坍落度在140～160rrun之间，水泥的工作性、粘聚性和抗离析性能都十分优异。随机抽取的试件强度均满足设计要求。上海MTS工程是一幢钢筋水泥超高层框架结构，主楼高282米。该工程部分结构中应用了C80超细矿渣微粉大流动高强水泥。水泥采用比表面积为5980cm²／g的超磨细矿渣，而外加剂则使用自配成功的β-苯磺酸甲醛缩合盐高性能泵送剂。

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