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煤基固废复合改性剂高温重构钢渣的性能及机理研究

         
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为了促进钢渣（steel slag, SS）和煤基固废的综合利用，研究了煤基固废复合改性剂（CMCSR）（煤气化渣-硅钙渣-煤田区域水库底泥）对高温重构钢渣（SHTM）的胶凝性能和体积稳定性的影响，采用X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）、扫描电镜（scanning electron microscope, SEM）、能谱仪（energy dispersive spectrometer, EDS）等测试方法，对重构钢渣的物相组成、微观结构及高温重构机理进行分析。结果表明：CMCSR可以提高钢渣的胶凝性能，显著降低了钢渣中游离氧化钙（f-CaO）含量。当重构温度为1 250℃,CMCSR掺量为25%时，重构钢渣28 d活性指数比原钢渣可提高16.1%,重构钢渣中f-CaO的含量由4.04%降至1.90%,满足《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T 20491—2017）中f-CaO含量≤3%的要求。CMCSR掺量由15%增加至35%,重构钢渣中形成透辉石（CMS2）、钙铝黄长石（C2AS）、C3A等硅铝基矿物。高温重构过程促使RO相（CaO-FeO-MnO-MgO固溶体）中的FeO转变为镁铁尖晶石（MgFe2O4）和磁铁矿（Fe3O4）。重构温度为1 250℃,掺25%CMCSR的重构钢渣形成结晶良好、粒径可达10μm以上椭圆形的C2S颗粒。掺入煤基固废复合改性剂的高温改性钢渣，其体积稳定性、胶凝活性和易磨性得到了有效改善，从而为钢渣的低能耗细磨加工进行制品开发，或在水泥和混凝土中的直接应用提供了可能，实现了煤基固废与冶金固废的协同利用。

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