【摘 要】
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目前国内钢渣综合利用存在利用率低的问题。2021年全国钢渣产生量超过1.2亿吨,社会上堆积的钢渣已达8亿吨,且每年以8000万吨的积存量不断增加,对我国环境、土壤和水质都会造成严重的影响。而钢渣自身胶凝活性低、体积稳定性不良和易磨性差等问题阻碍了综合利用。研究以冶金渣（钢渣和矿渣）为主要原料制备矿井胶结充填料,利用钢渣含硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐具有一定胶凝性的特性,运用复合活化的方式（机械力激发+
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目前国内钢渣综合利用存在利用率低的问题。2021年全国钢渣产生量超过1.2亿吨,社会上堆积的钢渣已达8亿吨,且每年以8000万吨的积存量不断增加,对我国环境、土壤和水质都会造成严重的影响。而钢渣自身胶凝活性低、体积稳定性不良和易磨性差等问题阻碍了综合利用。研究以冶金渣（钢渣和矿渣）为主要原料制备矿井胶结充填料,利用钢渣含硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐具有一定胶凝性的特性,运用复合活化的方式（机械力激发+化学激发）,将钢渣、矿渣和脱硫石膏调配至优化的比例,替代硅酸盐水泥作为胶结剂,同时以铁尾矿砂为骨料制备钢渣-矿渣基全尾砂矿井胶结充填料,为钢渣、铁尾矿的资源化利用提供了理论基础及技术支撑。通过钢渣特性研究、钢渣-矿渣基胶结充填料的性能研究、钢渣-矿渣基胶结剂的水化机理研究,得出了以下结论:（1）通过XRF和XRD等测试手段分析试验原料的化学组成、结构及活性指数:钢渣的主要化学成分是Ca O、Fe2O3、Si O2、Mg O和Al2O3,活性系数HAI=0.38,碱度系数3.175,属于高碱度渣,主要是一种晶体渣,晶形较完整;矿物组成主要为C2S、C3S、C12A7、C2F、RO相及Fe3O4;粉磨60 min的钢渣7 d和28 d活性指数分别达到65.6%和78.71%。（2）钢渣-矿渣基胶结充填料的研究表明:当钢渣、矿渣和脱硫石膏比表面积分别为431、430及310 m~2/kg,钢渣:矿渣:脱硫石膏的比例为27.0%:54.0%:19.0%,胶砂比为1:8,料浆浓度为83%时,制备的充填料试样抗压强度达到最高,其3、7和28 d抗压强度分别为4.5、5.6和7.5 MPa;根据工作性能的研究,料浆浓度为81%时,坍落度为115 mm,其初凝和终凝时间分别为170 min和232 min,提供足够的时间去输送和操作,保证充填结束后速凝。（3）钢渣-矿渣基胶结剂的水化机理研究表明:水化过程与水泥相似;将纯水泥的放热量乘以系数0.55、钢渣-矿渣基胶结剂和钢渣:水泥=3:7相比较,得出后两者的放热量在水化龄期51 h和29 h后高于前者,在水化龄期为72 h时,后两者分别比0.55倍纯水泥所释放的热量高出23.33 J/g和74.15 J/g,说明钢渣不是惰性材料,它的水化可以为胶凝体系提供一部分的放热量;SEM-EDS分析可以看出,随着龄期的不断增加,胶结剂有大量的C-S-H凝胶和针状棒的AFt晶体生成,C-S-H凝胶和AFt相互搭接生长,不断变得致密,其强度也随之增强。
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