轉爐鋼渣粉體顆粒粒形研究

摘要 采用掃描電鏡對水淬和熱潑二種球磨轉爐鋼渣粉的顆粒形貌進行了觀察。以顆粒投影輪廓的長短徑比來表征顆粒的粒形。通過對大量鋼渣顆粒的長短徑測量和分析，獲得了鋼渣粉體顆粒粒形的統計性結果。結果表明：二種鋼渣粉顆粒長短徑比的平均值分別介于1.406～1.456和1.408～1.501之間，熱潑鋼渣粉顆粒的球形度遜于水淬鋼渣粉，但顯著優于高爐礦渣。二者之間的差異主要體現在0～3μm粒級。

關鍵詞  鋼渣粉體；顆粒形貌；粉體工程；混凝土摻合料

       Research on Granule Morphological Characteristic of Converter Steel Slag Powder

Abstract：Granule morphology of the powders prepared from two kinds of converter steel slag, cooled by dripping water(CSSP-D) and quenched by water (CSSP-Q) respectively, have been observed with scan electron microscope(SEM). The ratio of length to breadth (L/B) of its projection figure was used to describe its sphericity in the work. According to the results of L/B based on large amounts of steel slag particle, the particle shape of two steel slag powders has been statistically analyzed. The result shows that the average values of L/B of CSSP-D and CSSP-Q are between 1.406~1.456 and 1.408~1.501 respectively. Particle sphericity of CSSP-D is lower than that of CSSP-Q, but is significantly higher than that of ground granulated blast-furnace slag(GGBFS). The difference between CSSP-D and CSSP-Q in particle sphericity exists mainly in the grain grade of 0-3μm.

Key words：Steel slag powder; Granule morphology; Powder engineering; Concrete addition

1．前言

　　2006年我國鋼渣的排放量超過五千萬噸，而利用鋼渣制備膠凝材料已經成為國內外研究的熱點，并很有可能在今后實現其高效化回收利用的重要途徑。

　　從材料學原理出發，鋼渣粉體在混凝土中的諸多性能優勢與其活性效應和微集料效應緊密相關，而它的顆粒粒形是決定其微集料效應的重要因素，因此，開展鋼渣粉體顆粒形貌的研究，有助于我們深化對鋼渣粉體微集料效應的認識，深化鋼渣系列膠凝材料的研究，為實現鋼渣的大規模高效回收利用奠定基礎。

2、原料與粉體制備

2.1采用韶關鋼鐵集團公司提供盤潑水冷卻法和水淬法冷卻的二種鋼渣（簡稱熱潑鋼渣和水淬鋼渣）。其中熱潑鋼渣為灰褐色塊狀物，質地堅硬；而水淬鋼渣則為黑灰色球狀小顆粒，密度較大。

2.2將熱潑鋼渣干燥后經顎式破碎機破碎，然后置于φ500×500mm球磨機粉磨。水淬鋼渣粒度較小，烘干后直接用球磨機粉磨，粉磨時間均為60分鐘。比表面積分別為399(m2•kg-1)和324(m2•kg-1)。
2.3為了獲得鋼渣粉體的顆粒粒度與顆粒形貌之間的關系，以煤油為分散介質，油酸為分散劑，將上述兩種鋼渣粉分別制成為質量分數為2~3%的懸濁液，并根據Stokes沉降原理，對它們進行分級處理。通過上述操作，每種鋼渣粉共獲得0~2μm、5~10μm、10~20μm、20~30μm、30~40μm和大于40μm六個粒級的顆粒。
 
３．顆粒形貌測定方法與步驟


３.1研究方法的選擇

　根據以往的研究經驗，本研究采用長短徑比表征鋼渣粉體顆粒的粒形。顆粒長短徑的測量方法是首先測量單向投影下每個顆粒輪廓的最大尺度，記為顆粒長徑L，然后取與顆粒長徑方向相垂直的顆粒尺度為顆粒短徑B，以L/B記為該顆粒的長短徑比，具體見圖1。長短徑比越接近1，表明顆粒的球形度越高。

３.2顆粒形貌觀察

　　采用Philips XI30型掃描電子顯微鏡觀察鋼渣粉體粒形。并存儲圖象以備統計和分析。

３.3 鋼渣粉體粒形的統計和分析

　　測量SEM圖像照片中每個鋼渣顆粒的長短徑。熱潑和水淬鋼渣的各個粒級顆粒測定數為500~1000。

　　對于每個粒級的顆粒，以顆粒個數為基準，做長短徑比與具有該長短徑比的顆粒頻數的關系圖，計算平均長短徑比，供分析比較。

４測定結果與分析

４.1鋼渣粉體顆粒形貌的基本特征



　　圖2～圖13是二種鋼渣粉在各個粒級的SEM圖象照片。從中可見，水淬和熱潑鋼渣，無論顆粒粒級的高低，粒形均比較規則，大多呈棱角狀，薄片狀顆粒少，結構致密。尤其是0~2μm的顆粒，其球形度顯著高于高爐礦渣（見圖15）。

 

　　由于鋼渣是由多礦物組成的集合體，密度不一，因此，每一粒級的鋼渣粉中顆粒的大小差異較大，這已經在測量時予以剔除。此外，一些鋼渣大顆粒表面明顯附著有小顆粒（見圖14），這可能由于大顆粒中有磁性成分，能吸附鐵質小顆粒的緣故。這與在制備原料的分級過程磁振子上吸附有針狀物相吻合。

　　表1和表2分別表示水淬鋼渣和熱潑鋼渣的每個粒級中，具有確定長短徑比的鋼渣顆粒和其所占百分含量的統計結果。