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摘 要

近年来，我国水泥工业飞速发展，水泥年产量占世界水泥年产量的60%以上。然而，我国水泥生产中还存在许多难题，其中水泥粉磨的电耗问题是亟需解决的问题之一。在水泥粉磨中加入助磨剂，加快粉磨的进程，能够大大降低水泥粉磨的电耗。本文利用工业原料进行实验，研究了两种不同类型的助磨剂对钢渣矿渣水泥性能的影响。通过对掺入助磨剂粉磨后钢渣矿渣水泥比表面积进行研究，得出实验所用的粉体助磨剂比液体助磨剂助磨效果好的结论。通过改变钢渣掺量，测定粉剂的助磨效果，得出钢渣掺量为30%时粉剂助磨效果最好的结论。本文还研究了不同助磨剂对钢渣矿渣水泥强度的影响，研究表明，钢渣掺量为30%时，在使用粉剂助磨的情况下，水泥的3d、28d抗折强度及抗压强度最高，3d抗折与抗压强度分别为4.5MPa及16.9Mpa，28d抗折与抗压强度分别为8.5MPa及42.6MPa。

关键词：助磨剂；钢渣矿渣水泥；物理性能；比表面积；强度

Abstract

In recent years, our country's cement industry has developed rapidly, with annual cement output accounting for more than 60% of world cement annual output. However, there are still many problems in my country's cement production, of which the power consumption of cement grinding is one of the problems that need to be solved urgently. Adding grinding aids to cement grinding to speed up the grinding process can greatly reduce the power consumption of cement grinding. In this paper, industrial raw materials are used to conduct experiments, and the effects of two different types of grinding aids on the properties of steel slag cement are studied. By studying the specific surface area of ​​steel slag and slag cement after grinding with grinding aids, it is concluded that the powder grinding aids used in the experiment have a better grinding effect than the liquid grinding aids. By changing the amount of steel slag and measuring the grinding aid effect of powder, the conclusion is obtained that the grinding aid effect of powder is best when the content of steel slag is 30%. This paper also studies the influence of different grinding aids on the strength of steel slag cement. The research shows that when the steel slag content is 30%, the cement has the highest 3d and 28d flexural strength and compressive strength when powder grinding is used. The 3d flexural and compressive strengths are 4.5MPa and 16.9Mpa respectively, and the 28d flexural and compressive strengths are 8.5MPa and 42.6MPa respectively.

Key words: Grinding aid; steel slag and slag cement; physical properties; specific surface area; strength

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2钢渣矿渣水泥 1

1.3助磨剂的概况 2

1.3.1助磨剂的定义 2

1.3.2助磨剂的分类 2

1.3.3 助磨剂的作用机理 2

1.3.4助磨剂的研究现状 3

1.3.5助磨剂的发展趋势 5

1.4助磨剂应用于钢渣矿渣水泥的现状分析 5

1.4本文的研究内容 9

第2章 实验原料及实验方法 10

2.1实验方案 10

2.2实验原料 10

2.2.1水泥熟料 10

2.2.2氟石膏 10

2.2.3矿渣 10

2.2.4钢渣 11

2.2.5水泥助磨剂 11

2.3实验仪器 11

2.4实验方法 12

2.4.1水泥比表面积的测定方法 12

2.4.2水泥胶砂强度的测定方法 12

第3章 实验结果与讨论 14

3.1 助磨剂对钢渣矿渣水泥比表面积的影响 14

3.2 助磨剂对钢渣矿渣水泥强度的影响 16

第4章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致 谢 25

附录 26

绪论

1.1引言

近年来，我国经济高速增长，各大工业尤其是钢铁工业，发展的势头十分迅猛。据统计，我国的年粗钢产量已接近10亿吨。然而，随着我国钢铁产能的不断增多，炼钢过程中产生的固体废弃物——钢渣的数量也在不断增加。钢渣往往能占到粗钢消耗量的三成以上，如果不及时对废弃钢渣进行处理，钢渣还能够对堆放的土地造成严重的污染。因此，合理地对钢渣进行利用已经成为当下冶金工业研究的热点之一^[1]。

钢渣具有良好的抗冻性、耐磨性以及胶凝活性，同时钢渣中的f-CaO能激发矿渣的潜在活性，这让它很适合与自身具有一定水硬性的矿渣复合,作为掺和料替代水泥。复合后的钢渣矿渣水泥具有耐磨、耐腐蚀、水热低等特点，适于蒸汽养护，并且具有成本低、节能、生产工艺简单等优点^[2]。钢渣中含有较多铁和铁的化合物，因此其易磨性较差。同时，另一种工业废渣——矿渣的硬度较高，相较于粉磨水泥物料，粉磨难度较高^[3]。因此，粉磨钢渣和矿渣，需要加入助磨剂辅助粉磨。一方面，如果添加助磨剂，水泥颗粒的凝集会减少，能够提高水泥的细度。另一方面，它在水泥的水化过程能够起到很大的作用，某些助磨剂可以对水化矿物的生成起促进作用，刺激混合材的潜在活性，提升水泥的强度。

1.2钢渣矿渣水泥

在钢渣水泥的基础上加入粒化高炉渣，以钢渣、粒化高炉渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料、石膏（或其他外加剂），磨细制成的水硬性胶凝材料叫钢渣矿渣水泥。相较于钢渣水泥，钢渣矿渣水泥的力学性能得到了明显的改善。钢渣矿渣水泥中，钢渣的掺入量应不少于30%，钢渣和高炉矿渣的总掺量不少于60%^[4]。

钢渣矿渣水泥的研究,是在碱矿渣水泥的基础上发展的，其最早是由前苏联科学家于1957年提出的。20世纪60年代，开始有研究人员将两种废渣混合成两组分水泥，但这种水泥的强度不足。之后，人们在钢渣、矿渣中加入少量水泥熟料，使其早期强度有了较大的提高，钢渣矿渣水泥逐渐发展起来，进入工业生产，这一时期我国的很多基础设施都是用钢渣矿渣水泥建造的。据估计，二十世纪末我国每年生产钢渣矿渣水泥的重量达到数千万吨。钢渣矿渣水泥的优点有耐腐蚀能力强、生产成本较低等。随着其他水泥的发展，钢渣矿渣水泥强度较低的弱点渐渐显现，近几年我国对钢渣矿渣水泥的生产量较少。

1.3助磨剂的概况

1.3.1助磨剂的定义

根据GB/T 26748-2011《水泥助磨剂》，助磨剂定义为：在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害人体健康和水泥混凝土性能的外加剂，分为液体和粉体两种。

1.3.2助磨剂的分类

对水泥助磨剂，可以从类型上进行分类，主要分为三类：无机盐类助磨剂、高分子助磨剂和醇及醇胺类助磨剂。无机盐类助磨剂主要是硫酸钠、三聚磷酸钠、六聚磷酸钠等化学物质，这类助磨剂一般成本比较低，因此实验室中用的比较多。无机盐助磨剂可以降低水泥颗粒的粒径，从而提高水泥的细度，改善水泥的早期性能。醇及醇胺类助磨剂是目前市场上最多的助磨剂，也是目前应用最广泛的助磨剂。丙三醇、三乙醇胺是醇及醇胺类助磨剂中性能较好的两种。三乙醇胺可以和很多助磨剂可以进行复配，按一定比例混合，形成的复配助磨剂的助磨效果会更好，对水泥性能的影响也更大。高分子助磨剂是助磨剂的未来，因为它的助磨效率是三类助磨剂中最优的，同时生产成本还很低。但是，目前对高分子助磨剂的生产工艺研究还较少，使得高分子助磨剂还不能大规模投入到生产中。随着人们对高分子助磨剂研究的深入，未来高分子助磨剂一定能成为助磨剂的主流。此外，也可以从生产工艺上对助磨剂进行分类，可以分为合成型水泥助磨剂、高分子水泥助磨剂和复配型水泥助磨剂三大类^[5]。

1.3.3 助磨剂的作用机理

上世纪中期，工业上开始大规模使用助磨剂，距今已经有60多年的历史。尽管如此，人类对助磨剂的作用机理仍然没有统一的结论。国内外学者对助磨剂的作用机理进行了广泛的研究，先后提出了多种观点，目前比较流行的主要有三种学说。

第1种是列宾捷尔的“强度削弱理论”^[6]。“强度削弱理论”的提出背景是列宾捷尔在钻削岩石的过程中使用了表面活性剂，他发现钻透岩石的速度得到了明显的提升。对此他认为，表面活性剂附着在岩石表面，降低了岩石的表面能，因此利于粉碎。人们以这一思路进行研究，认为助磨剂在与物料进行粉磨时，会先吸附在颗粒的表面上，然后沿着裂纹继续深入，加快裂纹的扩展，同时阻止裂纹闭合。

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