摘要：我国工业生产速度的加快在提高了社会经济水平的同时，也带来一定的环境问题，以冶炼高炉矿渣、脱硫副产物为例，由于高炉矿粉的早期活性不高，脱硫物的资源利用效率不够，所以产生的环境问题较为严峻。基于此，提出了烧结干法脱硫工艺的发展方法，用以提高高炉矿粉活性，解决相应的资源利用与环境问题，促进现代工业生产活动的进一步发展。
关键词：烧结干法脱硫灰；高炉矿粉活性；机理
在我国社会的众多工业生产活动中，产生二氧化硫污染物最多的要数电力行业，其次是钢铁行业，伴随社会经济发展速度的加快，工业生产效率增加，钢铁行业中烧结工序产生的二氧化硫会造成较为严重的环境污染，从人们对保护环境、节约资源的呼声出发，需要对钢铁行业中烧结工序进行相应的脱硫处理，以减少二氧化硫的排放，降低钢铁冶炼过程中的环境污染程度，促进可持续发展战略目标的实现。
一、实验方法与结果
以烧结干法脱硫灰、水泥和高炉矿粉为本次实验的主要原材料，按照国家相关标准等，在3天、7天和28天进行水泥胶砂的抗压强度测试，参照膨胀水泥膨胀率试验方法进行水泥净浆、高炉矿粉在7天、14天、28天、60天、90天以及150天的浸水自由膨胀率[1]。在规定水化时间下取出待测试样，在无水酒精中终止水化，烘干（60℃）至恒定质量，经研磨，待测试样颗粒在0.08mm以下，然后进行DTA-TG、SEM、XRD测试，选择合适的设备与原材料，最终得出抗压强度、浸水自由膨胀率以及干缩率的实验结果，以此来作为脱硫灰的掺入方式、掺入量以及预处理条件和方式的参考[2]。
在实验的基础上，对结果进行分析和研究，得出胶凝材料强度结果如图一所示，在图示的对比分析之下，得出掺入烧结干法脱硫灰能够有效改变、提高水泥胶砂的抗压强度。当掺入量的值为百分之二点五时，3d、7d、28d时整体的抗压强度分别提升了15.9%、4.9%以及6.2%。经过对结果产生的原因分析来看，烧结干法脱硫灰中含有碳酸钙、CaSO3·0.5H2O以及SO42-，在二次水化反应下，高炉矿粉产生CSH、CAH，而与含有硫酸根、碳酸根以及亚硫酸根溶液发生化学反应，导致激发高炉矿粉的活性。
图一 烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉-水泥胶砂的抗压强度实验结果图
二、烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉活性机理研究
（一）脱硫灰掺入比例对胶凝材料强度的影响
经分析得出，不同质量分数的脱硫灰在干拌情况下掺入到高炉矿粉中，得出的高炉矿粉、水泥胶砂强度结果中可以看出，增加脱硫灰的掺入比例，各期胶凝材料的强度呈现先降低后升高的变化趋势。当脱硫灰掺入比例在百分之三到百分之五区间内时，胶凝材料的活性最高，在高炉矿粉中掺入百分之八的脱硫灰，胶凝材料的强度发生恶化，与空白样相比，强度略低[3]。
（二）脱硫灰掺入方式对胶凝材料强度的影响
高炉矿粉中脱硫灰的掺入方式包括干拌法、加水预搅拌法等，在干拌法的掺入方式下，得到的胶凝材料强度与加水预搅拌法相比略低。从根本原因分析，脱硫灰中含有的游离氧化钙影响水泥的安定性能。但是在实际工业生产活动中还要考虑经济性和消解效果，在高炉矿粉和脱硫灰中加入质量分数为百分之十五的水预处理，得出较为理想的胶凝材料抗压强度值。经实验得出，加水预处理的脱硫灰和高炉矿粉混合物，结构较为平整，凸起问题不明显，胶凝材料有较高的密实度[4]。
（三）改性烧结脱硫灰对胶凝材料的影响
经实验得出，对高炉矿粉和脱硫灰复合物进行加水预处理，能够提高胶凝材料的性能，但是由于脱硫灰中含有一定量的亚硫酸钙，所以仍然会出现问题。基于此，进行烧结脱硫灰的预处理实验，采用的方法为高温干式氧化法，将氧化时间、温度、过程和氧化中通风的次数作为实验变量，得出改性烧结脱硫灰对胶凝材料强度的影响结果。从实验中化学反应机理来看，脱硫灰中的亚硫酸钙在高温条件下氧化生成硫酸钙，所以脱硫灰中硫酸钙的含量提升，胶凝材料的强度因此而上升。所以分析实验结果得出，改性后的烧结脱硫灰能提高胶凝材料的抗压性能。除此之外，物料的粗细等因素，也会影响胶凝材料的性能和强度，经研究和分析，物料比表面积越大，胶凝材料的强度越高，当比表面积增加至450m2·kg-1时，胶凝材料强度上升至较大值，伴随比表面积大于450m2·kg-1，胶凝材料呈现出平缓的增加趋势[5]。
结束语：
综上所述，在我国社会经济的发展过程中，人们生活质量提高的同时，对保护环境的呼声越来越高，我国也提出了可持续发展的战略目标，所以各项生产活动需要将环保问题放在重要的考量因素之内，现代科学技术的发展支持工业生产速度的提升。在钢铁行业中，生产活动的进行会导致大量二氧化硫的产生，造成环境污染，为了缓解这种环境问题，通过实验研究的方法，对不同的脱硫灰掺入方式、比例、改性脱硫灰等影响胶凝材料抗压强度的情况进行分析，以期为胶凝材料的制备提供相应的参考和建议。
参考文献：
[1]鞍山钢铁集团公司.一种烧结脱硫灰应用于粒化高炉矿渣粉的方法：CN201110425382.9[P].2013-06-19.
[2]万利，赵青林，甘万贵，等.脱硫灰对矿粉性能的影响及其改性试验研究[C].//建筑材料工业技术情报研究所.2014亚洲粉煤灰及脱硫石膏综合利用技术国际交流大会论文集.2014：143-146.
[3]杨利香.烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉活性及其机理研究[J].材料导报，2018，32（z1）：232-237.
[4]陈朝斌.高炉块状带烧结矿的破损机理研究[J].本钢技术，2012（2）：8-10.
[5]梁宝瑞，宋存义，汪莉，等.利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料[J].北京科技大学学报，2013，35（5）：659-666.
论文作者:戴康,朱永刚,陆建东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：高炉论文; 材料论文; 矿粉论文; 强度论文; 抗压强度论文; 活性论文; 水泥论文; 《基层建设》2019年第26期论文;