钢渣免烧砖的试验研究

谢　坤　孙　莹　刘敬东　胡红红

安阳钢铁集团有限责任公司（455000）

钢渣免烧砖的试验研究

谢坤孙莹刘敬东胡红红

安阳钢铁集团有限责任公司（455000）

介绍了钢渣免烧砖的研究过程和试制，为钢渣高附加值利用提供一个新的途径。

原料配比；强度形成；自然养护

0　引言

钢渣是冶金工业排放的固体废弃物，可利用价值很大。近年来，利用钢渣生产建筑用砖在技术和生产工艺等方面的研究成果斐然。钢渣免烧免蒸砖（以下简称免烧砖）是以钢渣为集料，水泥、粉煤灰等为胶结料，配以外加剂压制成型后，经自然养护而成的。近年来，钢渣免烧砖在我国发展很快，已成为重要的新型墙体材料之一。

1　原材料

1.1钢渣

钢渣是由安钢综利公司转炉排出的废渣经过热焖工艺加工处理而成。熔融钢渣倒入热焖池后，打水翻渣，待渣池达到符合要求时盖盖进行热焖，热焖完成后进行破碎筛分、磁选，回收其中金属，最后得到的钢渣作为原材料。热焖钢渣的化学成分见表1。

表1　热焖钢渣化学成分

得到的钢渣碱度较高（经化验为3.68），以C3S、C2S矿物为主，含有一定量金属氧化物RO相的固溶物和f-CaO等。该钢渣的矿物成分与水泥熟料有些相似，属于缓凝水硬性胶凝材料，早期强度低，但具有一定的后期强度。钢渣呈黑灰色，质地较硬，密度约为1.9 t/m3。

图1　试验钢渣f-CaO含量变化趋势图

开始钢渣中f-CaO含量较高，为防止f-CaO对钢渣免烧砖的体积稳定性造成影响，先预先陈化一段时间，观察f-CaO的消减情况，然后制砖。钢渣中f-CaO含量变化见图1。

从图中可以看出，在前两个月钢渣f-CaO含量变化较快，第三个月缓慢变化。热焖渣f-CaO含量在第三个月就降到3%以下，符合制砖要求。

1.2粉煤灰

本次是粉煤灰和钢渣结合起来制作免烧砖，粉煤灰和钢渣中的活性成分在固化剂和外加剂的作用下得以激发，满足砖的强度要求。粉煤灰料径比较小，单独制砖缺少大颗粒的骨料作用。而具有较大粒径分布的钢渣，就可以满足此条件，由此生产的免烧砖性能较优。

在确定免烧砖配方时，不但尽可能地提高钢渣的掺量，而且要充分利用钢渣本身各种有利于生产免烧砖的特性，从而尽可能地降低固化剂和外加剂的加入量，以便有效降低免烧砖的生产成本。

1.3水泥

水泥在生产免烧砖时，既是胶结剂，又是活性激发剂。其有效硅酸二钙和硅酸三钙等成分对免烧砖的初期和后期强度贡献较大。此次试验选用高碱性的32.5普通硅酸盐水泥。水泥的加入量越多，对工业废渣免烧砖的耐久性越有益；但是随着水泥加入量的增大，免烧砖的成本会随着提高，所以水泥的加入量很重要。

2　原料配比与工艺

将钢渣、粉煤灰、水泥和水按确定的比例配料，然后混合、搅拌、压制、自然养护，此次制成的免烧砖为190 mm×115 mm×53 mm的实心砖。这种砖的原料配比分别为：m（钢渣）：m（粉煤灰）：m（水泥）=9：1：1。钢渣免烧砖采用半干法机压成型，使用的是全自动砌块成型机，型号QT10-15。成型压力的大小与钢渣免烧砖的密度、强度有着密切关系。这次试验每块免烧砖的压力控制在100 kN左右。机压成型质量与配合料的加水量也有着直接关系，加水量过小，砖坯成型后搬运易破碎；加水量过大，压力达到一定值时，多余的自由水从四周溢出，砖坯与模具黏结，不利成型。

本次免烧砖的生产工艺如2图所示。

图2　免烧砖的生产工艺

自然养护：

将成型码好的砖坯进行自然养护，以保证制品获得足够的强度。养护21 d，每天在砖的表面洒适量的水。

3　钢渣免烧砖性能

钢渣免烧砖是一种新型墙体材料，必须对其主要性能进行全面检测，以保证使用的安全与可靠。以下是安阳市质量技术监督检验测试中心检验报告。

根据此检验报告得出这批免烧试制砖各项指标均符合要求，见表2。

表2　钢渣免烧砖各项指标

4　钢渣免烧砖分析

此次制成的钢渣免烧砖尺寸为190 mm×115 mm×53 mm，市场上用粉煤灰和米石混合制成的标准砖尺寸为240 mm×115 mm×53 mm，两者重量大致相同约3 kg。如果钢渣免烧砖制成标准砖重量估计4 kg左右，偏重。

5　结语

1）经过热焖法处理的钢渣，在陈化三个月后，f-CaO含量符合制砖要求。

2）利用钢渣生产免烧砖，不仅使冶金废渣变废为宝，又净化环境，开辟了生产建筑用砖的新资源。符合国家禁止生产黏土实心砖的政策，有利于保护土地资源、节约能源。

3）利用钢渣生产免烧砖，工艺简单、生产效率高。生产工艺、设备与生产粉煤灰砖、混凝土普通砖、灰砂砖等建筑用砖相似。

4）利用钢渣生产的建筑用砖，尺寸准确、强度较高，可减少抹灰层厚度，加快施工速度，有利于降低成本。

5）虽然钢渣免烧砖优点很多，但是在生产和使用中仍然存在不少问题。首先，一部分人的观念中，始终不能真正地接受免烧砖，觉得砖需要经过烧结其性能才可靠。其实不然，无数的实验，如利用矿渣、粉煤灰制成的免烧砖，养护28 d后性能达到GB 11945要求的MU25。其次，现在许多生产钢渣免烧砖的厂家停产或倒闭，其大多是因为采用蒸养或者是没有合适地利用钢渣，过多地加入外加剂，造成成本太高。为此选择合适的原料配比、工艺和设备至关重要。