水渣,又称高炉水淬矿渣,是高炉炼铁、炼钢产生的副产品。水渣作为生产水泥的主要混合料之一,有很长的应用历史。自国税发[1994]186号文件关于“高沪水渣不属于固体废弃物,不享受免征增值税”以来,特别是当类似于“利用电厂炉渣生产水泥的方法”(专利号:CN96115519.1)等技术出现以后,水泥企业从生产成本角度出发,大量使用成本更低的煤矸石、粉煤灰、石灰渣作为水泥生产的混合料,水渣的应用范围和应用量受到限制,水渣一度成为了许多大型炼铁、炼钢企业难以处理的环保问题。
从上世纪五六十年代,中国建筑材料科学研究院对利用碱性激发剂或硫酸盐发剂与矿渣等工业废渣磨制成水泥进行了研究和开发。就碱激发胶凝材料,有很多名称,如碱-矿渣水泥、地聚合物、土聚水泥等。前苏联大约在上世纪 50 年代就进行了矿渣的碱激发研究,国际上类似研究也很多,关于碱激发胶凝材料的研究及利用有专著介绍(加拿大 CJS 公司的 Dr. SHi Caijun 编写)。我国,重庆建筑大学,南京水利科学研究院,华南理工大学,南京工业大学等高校和科研机构均开展过这方面的工作。 2004 ,在南京工业大学召开的 “ 第 — 届化学激发胶凝材料研讨会 ” 上,有国内外近百位学者撰写论文 36 篇,有研究进展综述内容,有机理研究、评价研究、性能研究、制备研究等。一般而言,激发剂是一种能对活性火山灰质材料(例如粉煤灰、烧粘土、烧煤矸石等)和潜在水硬性材料(例如粒化高炉矿渣、钢渣、赤泥、粒化电炉磷渣、增钙液态渣等),进行激发,促使其能进行水化,产生强度的物质。激发剂主要可分为二类,亦即碱性激发剂(如石灰、水泥熟料、NaOH、Na2CO3 、Na2SO4 * 、水玻璃等),和硫酸盐激发剂(如石膏、硬石膏、芒硝、明矾石等),二类激发剂可单独使用,也可联合使用。上世纪60年代初在我国通用水泥十分短缺的情况下,这些以水渣或其他矿渣为主要原料的无熟料水泥和少熟料水泥曾为我国工业和民用建设起到一定作用和贡献。从性能上看,这些无熟料水泥和少熟料水泥,有些品种具有一些较好的性能,例如后期强度较高、抗渗性强、耐腐蚀性强、水化热低等。
近年来,“分别粉磨超细水渣应用技术”的出现,为水渣在水泥中的应用开辟了新的前景。传统的矿渣水泥生产工艺是将水泥熟料和矿渣等一同混入球磨机粉磨,而“分别粉磨超细水渣应用技术”是采用水泥熟料、矿渣等分别粉磨,水渣粉细度磨至450m3 /kg,再以一定的比例掺配至成品水泥中。中国水泥协会会长雷前治指出:将熟料和矿渣分别粉磨是水泥生产中粉磨过程的一场革新。可降低能耗,提高效益,改善颗粒级配,使水泥的性能更好。分别粉磨技术的应用,使水泥混合材的掺加量提高,从而减少水泥熟料的使用量,减少资源程序开采、降低环境污染、保护生态环境,最大限度地吸纳工业废弃物,提高水泥资源综合利用水平,利于水泥工业可持续发展。关于该技术的应用因特网上有大量的相关报道,国内目前出现了山西长钢(集团)150t/h矿渣粉磨生产线、河南济源钢铁公司30万吨超细水渣粉生产线、昆明钢铁集团有限公司30万吨超细水渣粉生产线、广西柳州钢铁(集团)公司的超细水渣生产线等。
2003年5月,国家专利局公布了清华大学 孙恒虎 教授等人的发明专利:凝石二元化湿水泥及其生产包装存放运输使用及应用方法(专利号: CN02158190.8)。该专利技术的核心是以各类矿渣、煤渣和天然矿物为原料,不需要煅烧生产凝石“二元化”湿水泥。其特征在于:凝石“二元化”湿水泥由“阴体”(主体)和“阳体”(配体)组成,它们是细度为比表面积(2800~7500)cm3 /g的、与少量调节剂及与水组成的浆体、膏体或湿粉状形态的无机胶凝材料;主体部分在生产、包装、运输、储存、使用直至应用的全过程中始终是湿态物料,而配体部分则可以是湿态或干粉物料。使用时,把“阴体”与“阳体”混合即可。 |