论文总字数：17491字

摘 要

随着我国工业水平的快速发展，工业生产带来了大量固废，它们的缺点是堆置困难、环境污染性强、处理困难等，对我们的生产和生活造成了很大的困扰。为了减少固废带来的危害，我们可以通过提高固废回收利用率的方法达到目的，比如，利用钢渣、粉煤灰等固废制备陶粒来替代混凝土中的粗骨料。

本论文选择钢渣和粉煤灰为原料制备了免烧陶粒。分析了原料配比以及不同激发剂对陶粒性能的影响。预测得到钢渣与粉煤灰复掺最佳配合比为2：3，得到氢氧化钠的适宜掺量为4%左右、石膏的适宜掺量为5%左右、水玻璃的适宜掺量为2%左右，制备的免烧陶粒筒压强度、堆积密度、吸水率均能满足GB/T 17431.1-2010标准要求。

关键词：钢渣 粉煤灰 免烧陶粒

Preparation of Non-burned Artificial Aggregate by Mixing Steel Slag and Fly Ash and Related Performance Evaluation

Abstract

With the rapid development of our industrial level, a large number of solid wastes have been brought into our industrial production. Their disadvantages are difficult to stack, strong environmental pollution, difficult to handle, etc., which cause great troubles to our production and life.In order to reduce the harm caused by solid waste, we can achieve the goal by improving the utilization rate of solid waste recovery, for example, using steel slag, fly ash and other solid waste to prepare ceramics instead of coarse aggregates in concrete.

In this paper, baking-free ceramics were prepared from steel slag and fly ash.The influences of raw material ratio and different activators on the properties of ceramics were analyzed.It is predicted that the optimum mixing ratio of steel slag and fly ash is 2:3, the optimum mixing amount of sodium hydroxide is about 4%, the optimum mixing amount of gypsum is about 5%, and the optimum mixing amount of water glass is about 2%. The compressive strength, bulk density and water absorption of the prepared non-burnt ceramics cylinder can meet the requirements of GB/T 17431.1-2010.

Key Words:Steel Slag; Fly Ash; Non-burned Ceramsite

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1陶粒概述 1

1.1.1陶粒的概念 1

1.1.2制备工艺的分类 1

1.2烧结陶粒的国内外研究现状 1

1.2.1烧结陶粒的国外研究现状 1

1.2.2烧结陶粒的国内研究现状 2

1.3免烧陶粒的国内外研究现状 3

1.3.1免烧陶粒的国外研究现状 3

1.3.2免烧陶粒的国内研究现状 3

1.4固废陶粒的应用研究现状 4

1.5课题研究的目的和意义 5

1.6研究的主要内容 6

第二章 实验原料及实验方法 7

2.1实验原料 7

2.1.1钢渣 7

2.1.2粉煤灰 7

2.1.3其他材料 7

2.2实验仪器设备和流程 7

2.2.1实验仪器设备表 7

2.2.2免烧陶粒工艺流程设计准则 8

2.2.3工艺流程 8

2.2.4实验内容 9

2.3陶粒性能检测 10

2.3.1堆积密度的检测方法 10

2.3.2筒压强度的检测方法 10

2.3.3吸水率的检测方法 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1原料配比因素实验预测与分析 12

3.2激发剂含量因素实验预测与分析 12

3.2.1氢氧化钠加入量对陶粒性能的影响 12

3.2.2水玻璃加入量对陶粒性能的影响 12

3.2.3石膏加入量对陶粒性能的影响 13

3.3免烧陶粒性能要求 13

3.3.1堆积密度 13

3.3.2筒压强度 13

3.3.3吸水率 13

第四章 结论与展望 14

4.1结论 14

4.2展望 14

参考文献 15

致 谢 18

第一章 绪论

1.1陶粒概述

1.1.1陶粒的概念

陶粒是一种规则的球形或不规则的陶制颗粒，具有一定的强度，粒径为5~25mm，也是一种具有卓越性能和应用广泛的人造轻骨料。外表面有坚硬的外壳，多孔的内部结构，具备了较好的物理，化学和水力性能，拥有高强度，低密度，耐酸性和耐热性，且隔水保气，保温隔热^[1]。

1.1.2制备工艺的分类

根据制备工艺，陶粒有烧结型和免烧型两类^[2]。

现在制备陶粒用得最多的方法是烧结法^[3]。用该方法制备陶粒的过程中，Na₂O，K₂O，MgO，FeO等助熔剂氧化物起到了助熔作用，降低了陶粒的烧成温度，在略低于陶粒烧成温度的情况下，Si、Al和Fe的氧化物组成了成陶的主要成分，用于形成液态熔融硅酸盐的化合物，重构陶粒骨架和框架。在内部再与氧化铁和碳等发生氧化反应发气形成多种气体，原料起泡的同时产生许多细小封闭的内部气孔，而外部坚硬壳体的形成则是颗粒表面还原反应作用的结果。烧结陶粒的外观色彩以深红色、红色为主。

免烧法制备陶粒，需要原料拥有潜在的火山灰活性，即需要有游离的SiO₂和Al₂O₃存在^[4]。免烧法是根据原材料不同成分之间相互反应，通过化学作用来产生水硬性胶凝化合物，来提高强度和耐久性能。添加激发剂能很好地为原料提供足够的碱性环境来进行活化，所以免烧陶粒的制备过程通常会加入水泥成分。不仅如此，水泥还作为一种无机胶凝材料，可作为硬化剂并能固结重金属等有害物质，为免烧法产品提供了足够的强度。由于使用了固体原料，免烧陶粒的外观色彩呈灰黑色，表面粗糙无光泽。

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