机械粉碎矿渣微粉颗粒性质的实验研究

摘要

矿渣是冶炼生铁时排放出的工业废渣，是一种具有良好潜在活性的胶凝材料，广泛应用于建筑材料领域。但是，这种潜在活性必需用机械粉磨的方式来激活。由于采用不同的粉磨方式及机理，矿渣微粉的宏观和微观性能存在很大的差异，而宏观和微观的差异是影响矿渣水化过程和结果的主要因素。因此，对机械粉碎矿渣微粉颗粒性能进行深入的研究与分析，总结粉磨过程中的变化规律及影响粉磨效果的微观特性因素，可为改善矿渣的易磨性和降低矿渣微粉粉磨能耗提供理论基础，同时对提高我国矿渣现有的应用水平，促进钢铁和水泥工业节能、减排发展具有重要的实际意义。
　　 本文全面、系统的研究与分析了不同方式机械粉碎的矿渣微粉颗粒性质，对粉磨过程矿渣微粉的粒度和粒度分布特征、微观形貌进行了实验研究，对微观形貌进行了量化分析，论文研究成果可为不同粉磨设备和工艺的产品特征分析和微观形貌量化提供一定的理论与实验研究基础。
　　 论文首先分析了机械粉碎矿渣常用的粉磨设备和粉磨工艺，论述了影响矿渣粉磨效果的因素。在此基础上，采用球磨和搅拌磨对矿渣进行了粉磨实验;对所获得的不同的矿渣微粉样品及工业立磨矿渣微粉产品，进行了激光粒度分析;运用电子显微成像原理，通过粉末制样方法的研究，获得了矿渣微粉的SEM图像，对不同粉磨方式的矿渣微粉的微观形貌进行了定性和定量分析。
　　 粒度分析及粒群特征参数研究结果表明:实验球磨、实验搅拌磨以及工业立磨矿渣粉颗粒粒群均符合RRB分布，工业立磨的粒度分布最窄，球磨矿渣微粉的粒度分布最宽，其均匀性比搅拌磨和工业立磨立磨矿渣粉差。随着粉磨时间的延长，矿渣微粉颗粒分布逐渐趋于均匀合理，颗粒中位径变小，80μm筛余减小，比表面积增加，粉磨到一定程度，应结合比表面积和特征粒径评价矿渣粉磨效果。
　　 微观形貌分析及定量研究结果表明:球磨和搅拌磨在粉磨初期，颗粒多为粗大砾石状，有部分多角状颗粒和磨蚀痕迹，随着粉磨时间的延长，接近等轴状的细小颗粒增多，多角状颗粒和磨蚀痕迹均减小。采用形状指数、圆度系数、扁平度、棱角度和表面粗糙度可定量表征矿渣粉体的微观形貌，球磨和搅拌磨粉磨过程中，随粉磨时间的延长，矿渣粉体群形状指数、扁平度、棱角度和表面粗糙度均减小，圆度系数增加，矿渣微观形貌将越趋于球形。实验球磨和搅拌磨矿渣微粉粉磨相同时间时，搅拌磨形貌优于球磨，球磨和搅拌磨矿渣粉圆度系数均高于我国水泥企业水泥的圆度系数平均值，工业立磨圆度系数明显低于球磨和搅拌磨，形状指数、扁平度、棱角度和表面粗糙度偏高。球磨和搅拌磨粉磨过程中的矿渣粉体群圆度系数、棱角度和表面粗糙度分布均符合正态分布，粉磨过程分布变化趋势基本相似。但搅拌磨圆度系数0.4以下颗粒相对球磨少，变化小;棱角度系数和表面粗糙度系数分布较球磨窄。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出

1．1．1 课题的研究来源

1．1．2 课题的研究背景

1．2 本课题相关技术研究现状

1．2．1 矿渣活性激发与机理

1．2．2 矿渣粉磨设备与工艺

1．2．3 矿渣粉掺入水泥水化微观研究

1．2．4 矿渣粉磨过程特性的微观研究

1．3 本研究课题的目的和意义

1．4 课题研究的主要内容及技术路线

1．4．1 主要内容

1．4．2 技术路线

第2章 矿渣粉磨方式的研究与分析

2．1 矿渣的组成与分类

2．2 矿渣粉磨设备简介

2．2．1 球磨机

2．2．2 立式辊磨机

2．2．3 搅拌磨机

2．3 矿渣粉磨工艺

2．4 影响矿渣粉磨效果的因素

2．4．1 矿物组成与易磨性

2．4．2 粉磨过程添加剂

2．4．3 粉磨设备与工艺参数

2．5 本章小结

第3章 矿渣粉磨实验与粒度分析

3．1 概述

3．1．1 实验原料与样品采集

3．1．2 样品的成分分析

3．1．3 样品的粒度分析

3．2 矿渣粉磨实验研究

3．2．1 实验方案

3．2．2 实验设备

3．3 粒度分布实验结果与分析

3．4．1 实验球磨矿渣粉粒度分布研究

3．4．2 搅拌磨矿渣粉粒度分布研究

3．4．3 工业立磨矿渣粉产品粒度分布研究

3．4．4 结果分析

3．4 矿渣粉颗粒粒群特征参数研究

3．5 本章小结

第4章 矿渣粉磨特性的微观分析

4．1 电子显微分析与实验应用

4．1．1 扫描电镜成像原理

4．1．2 粉磨过程微观实验设计

4．2 扫描电镜样品的制备研究

4．2．1 包埋法制备样品

4．2．2 贴附法制备样品

4．3 微观实验结果分析

4．3．1 图像处理研究与分析

4．3．2 微观形貌分析

4．4 矿渣微粉形貌参数量化分析

4．4．1 量化参数选取与定义

4．4．2 粉磨过程量化分析结果

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文