钒渣作为水泥混合材的应用研究

赵 静

（驻马店市豫龙同力水泥有限公司， 河南 驻马店 463200）

我国自古以来各项资源十分丰富，石煤储藏量更是处于世界领先位置，随着信息化时代的发展石煤提钒工艺也在近些年得到飞速提升。但是石煤提钒过程大量钒渣尾渣产生的现象依旧存在，传统堆放处理不仅会造成土地资源的浪费而且钒渣的浸出液会对环境造成严重污染，为社会带来大量负担，所以对钒渣进行二次利用的研究十分有必要。目前来说我国钒渣做水泥混合材方面的研究以及使用处于相对空白的位置。本文就钒渣的绿色生态化利用展开研究，将钒渣在水泥生产中进行少量掺入进行工业生产，然后对生产的水泥相关性能进行研究，另外对钒渣作为水泥混合材产生的经济效益进行计算。

1 钒渣基本概述与钒渣绿色利用必要性分析

钒渣通常情况下指的是含钒铁水的提钒过程中由于经氧化吹炼的作用得到的或者是含钒精矿通过湿法提钒中得到带有大量氧化钒渣子的统一称呼。钒渣是钒合金以及金属钒冶炼与制取的重要原材料。现阶段对于钒渣的处理通常是采用废弃堆放的方式，但是钒渣数量十分庞大所以造成了一定程度的土地资源浪费，另外钒渣堆放过程中会浸出液体，对于土地资源以及水资源造成十分严重的污染现象，十分不利于我国可持续发展战略目标的推进，所以对钒渣进行二次绿色利用迫在眉睫，有利于我国社会的整体发展。

2 钒渣作为水泥混合材具体应用研究

2.1 钒渣作为水泥混合材进行工业生产的试验过程分析

将某长钒渣堆场内钒渣进行取样并对其化学成分进行分析研究，化验结果结果显示烧失量为3.92，SiO2在63.4左右，16.2为其Al2o3成分，Fe2o3大概为5.23,5.02为钒渣此次检查的CaO成分，另外MgO在1.41上下浮动。

为了对钒渣物化特性进行深入了解还对其进行了相关的活性试验，钒渣 28d活性高达72.%，本次检测分别选取了空白样和实验样，俩种样本安定性都为合格范围之内，空白样初凝时间在122分上下，终凝时间为186分，实验样初凝时间及终凝之间都有一定幅度延长，分别为314分和395分；俩种样本比表面积无较大差异性存在，空白样比表面积为352而实验性比表面积为349；3d空白样抗压强度为6.4Mpa,5.1Mpa为试验样抗折强度，8.9Mpa与6.5Mpa分别为28d空白样与实验样抗折强度数值；3d空白样抗压强度为 31.6Mpa,22.1Mpa为试验样抗压强度数据，28d空白样与实验样抗压强度分别为58.3Mpa和41.23Mpa。

2.2 钒渣作为水泥混合材进行工业生产试验方法与配比分析

通过对大量资料的查阅以及相关实践的结合，本次试验在水泥配料中进行3%（A-1）、5%（A-2）、6%（A-3）比例的钒渣添加对当前比例干粉煤灰、湿粉煤烟灰以及混渣进行代替，将32.5等级水泥相关标准作为根本依据进行工业生产，其中混膏使用一比一比例的磷石膏与天然石膏进行替代，钒渣则作为水泥混合材。《GB/T1346-2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》作为对水泥相关规格检验的直接依据，比如标准稠度用水量、水泥凝结时间以及水泥安定性将此作为检验标准依据，《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》则是水泥胶砂强度进行判定的标准。

2.3 钒渣作为水泥混合材进行工业生产试验结果分析讨论

2.3.1 钒渣作为水泥混合材对水泥凝结时间的影响分析

将钒渣作为水泥混合材使用会使得水泥凝结时间一定程度延长，水泥凝结时间与钒渣添加量成正比关系，也就是说水泥的初凝时间与终凝时间均会随着钒渣添加量的增加而进行相应时间的延长，每大约3%钒渣的增量添加会对水泥凝结时间造成大约30分钟的时间延长。在水泥生产过程中原本采用的混凝材料石膏中已经具有一定比例磷石膏的搭配应用，而钒渣中含有一定比例的V2O5与P2O5作用与之相近，所以叠加水泥凝结方面延缓作用，因此造成了水泥凝结时间的相应增加。另外需对钒渣添加量进行严格细致管控以对32.5级水泥凝结时间的相关性能指标进行有效满足。

2.3.2 钒渣作为水泥混合材对水泥化学性能的影响分析

不同配比钒渣作为水泥混合材进行添加对水泥3d和28d抗压强度不会造成明显影响，对于我国32.5级水泥抗压强度性能的相关规定水泥3d和28d抗压强度等级均能进行满足。3d抗折强度随着钒渣添加比例的增加呈现先增长后下降的趋势，当钒渣添加量在4%左右时水泥3d抗折强度可增加最高6%左右，28d抗折强度则是根据钒渣添加数量的增多而呈现下降现象，在进行钒渣添加后水泥的工业生产其抗折强度同样可符合我国32.5级水泥抗折强度的相关性能规定。

2.3.3 钒渣作为水泥混合材在经济效益的计算与分析

2016年9月至2017年8月我国某水泥企业将钒渣作为水泥混合材进行水泥的工业化生产，在这期间共消耗掉大约4.6万吨钒渣废渣资源，实现了资源的二次利用。钒渣废渣在水泥工业生产中的应用不仅减少了钒渣堆积对土地资源、水体资源以及土壤等各方面的占用和污染，而且利用钒渣作为水泥混合材的替代应用对其生产成本进行一定程度降低，在对我国32.5级级别水泥各项性能以及指标满足的基础上可达到每吨生产成本下降0.5元左右，为企业也为国家创造了极大的经济收益，另外在我国环境治疗方面也收获巨大的环境收益，可谓是一举两得的好结果。以上研究与数据均可看出钒渣作为水泥混合材在工业生产中的替代应用一定程度促进了水泥行业的稳步发展，并对我国社会与经济的发展有十分积极的作用，符合我国可持续发展的基本国策和战略。

3 钒渣作为水泥混合材应用发展探索

综合以上所言钒渣完全可作为水泥混合材进行应用，不仅是对废气资源的绿环环保利用，而可对于水泥企业的发展以及利益的增加均有十分积极的意义。随着科学技术的不断发展进步，相信钒渣取代水泥混合材技术会越发成熟完善并最终被大力推广及应用，具有积极的社会意义。

4 结束语

根据以上研究数据深入分析得出结果，钒渣作为水泥混合材在工业生产过程中添加量的增加会导致水泥凝结时间的延长，通常情况下添加比例每增加3%左右水泥的初凝时间以及终凝时间会随之延长30分钟左右，钒渣在水泥生产过程的添加量与水泥凝结时间二者是为正比的关系；在钒渣作为水泥混合材进行工业生产的过程中其掺入量在6%以下时所生产水泥抗压强度不会产生较大影响，随着钒渣添加数量的提升所生产水泥抗折强度会随之减小，二者之间呈现反比关系，但是所生产的水泥均能对我国32.5级别水泥的强度性能指标进行满足；钒渣作为水泥混合材应用于水泥的工业生产中不仅是对废弃资源的绿色利用而且是对企业生产成本有效降低，经过实践结果表明钒渣作为水泥混合材添加可使得水泥生产成本降低，使得水泥生产企业的经济效益得到一定程度提升。