钢渣安定性与堆存浸出关联分析研究开题报告

全文总字数：4618字

1. 研究目的与意义（文献综述）

钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣，其数量一般为粗钢产量的12%-20%。钢渣的主要来源于：金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物和硫化物；被侵蚀的炉衬及补炉材料；为调整钢渣性质加入的造渣材料，如石灰石、铁矿石^[1]。随着钢铁工业的迅速发展，钢渣的排放数量也日益增多。钢渣如不能高效的综合利用，尾渣堆存于渣场或填埋，不仅浪费了大量资源，占用了大量空间，还对环境产生巨大威胁^[2]。因此，世界各产钢国都非常重视钢渣的综合利用。目前国内外钢渣粉在水泥熟料制备及干混砂浆中已经取得了一定的成效，但钢渣集料的应用成效还不显著，在使用中存在后期水化膨胀难以控制、粉磨能耗高、设备损失大等问题，加之钢渣中f-cao和mgo含量高，钢渣资源化产品安定性不良，已经为现有的钢渣利用技术带来瓶颈^[1-6]。

造成此问题的主要原因是一方面目前的安定性评价方法尚待完善，特别是缺少一种快速检测钢渣安定性的方法。四川省建筑科学研究院彭泽杨等人^[2]研究采用雷氏夹法和粉化率法都不能有效全面的检验钢渣的安定性。同济大学建筑材料研究所冷达等人^[1]通过对比试验得出压蒸法是比较有效的方法，根据压蒸后试块是否破碎，以及压蒸后试样的强度变化，可以较准确的判断出钢渣的体积安定性。但是压蒸法是一种加速实验，与实际情况缺乏对比性，并且钢渣取样的种类单一化，不具备足够的代表性。同时钢渣在自然堆存过程中粉化率及矿物组分的变化和安定性之间的相互影响规律以及时空耦合关系也由于周期长、检测工作量大、环境条件变化复杂等因素一直缺少系统的研究，与之相应的基础数据库也亟待构建，这也导致钢渣在实际工程应用中出现了一系列的问题。

另一方面钢渣在自然堆存或制备的混凝土在使用过程中随着时空的演变，由于雨水等的侵蚀和堆存中洼地的形成，会有离子特别是碱性离子的浸出，有害离子的浸出容易造成对环境的再次污染^[7-14]；且浸出液中有害离子在周边土壤中的扩散规律和累计离子浸出量与钢渣的消解之间是否存在必然联系、以及如何对渣场的修复提出指导性建议，都是亟待解决的问题。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1. 文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

2. 热闷钢渣时空安定性与表征指标的变化规律研究，包括比对在不同陈化时间下和不同后处理方法后钢渣碱度、矿物组成和经时粉化率的变化情况；

3. 模拟自然降雨，探明不同粒径钢渣在不同雨量不同陈放时间下热闷钢渣碱度、矿物组成、经时粉化率和浸出液pH值的变化规律；

4. 通过SEM和XRD等测试分析热闷钢渣的特性，并分别在水浸或酸浸条件下，探明热闷钢渣浸出液特征指标随时间的变化趋势；

5. 分析总结数据，撰写毕业论文。

2.2 研究目标

1. 通过对钢渣安定性与钢渣碱度、矿物组成和经时粉化率等表征指标关联分析，构建预测模型并使之能指导安定性的评价。提出适宜的钢渣安定性加速实验方法，指导钢渣的实际应用；

2. 通过对堆存时间、浸出液pH值与钢渣安定性间的关联分析，构建土壤修复预测模型，为钢渣集料安全、有效、大量应用提供理论基础与技术指导。

2.3 技术方案

3. 研究计划与安排

第1-3周：阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4-12周：按设计方案进行论文研究和数据采集工作；

第13-14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]冷达,刘峰.钢渣砂的安定性及其检测方法的研究[j].粉煤灰综合利用,2008(01):49-52.

[2]彭泽杨,张剑峰.钢渣细集料安定性测定方法研究[j].四川建材,2013,39(03):126-127 129.

[3]l.wan;w.g. gan; w. wang; k.j. zhou. research on the performance of steel slag sand dry-mixed plaster[a]. the 8th international symposium on cement and concrete. low-energy manufacture and efficient utilization[c]. nanjing, china, 2013.09.20-23.