俞一波 唐林鋒（浙江省紹興山水回轉(zhuǎn)窯水泥粉磨有限公司，浙江 紹興312035）

隨著中國城鎮(zhèn)化和后工業(yè)時代的到來，水泥由于其低廉的生產(chǎn)成本和良好的膠凝性能，已成為目前最主要和不可替代的建筑材料[1]。而水泥工業(yè)“兩磨一燒”的生產(chǎn)工藝特點，實際生產(chǎn)需要消耗大量的礦物資源，在倡導(dǎo)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的今天，水泥工業(yè)的發(fā)展面臨著資源、能源和環(huán)保的嚴峻挑戰(zhàn)，如何綜合利用各種廢棄資源，如本文下述磷渣資源，通過改善水泥物料配比，提升水泥性能，走可持續(xù)發(fā)展之路已成為當今水泥工業(yè)發(fā)展的迫切需要[2]。

本文以磷渣、爐渣、采礦碎屑、石灰石、粉煤灰等工業(yè)廢棄物為原料，設(shè)計不同的摻入比例，觀察不同摻量配比對水泥性能的影響，結(jié)合水化作用化學(xué)反應(yīng)及水化作用機理，探討水泥性能發(fā)生改變的原因及不同類混合材在水泥中的合理摻加比例。

1 實驗

1.1 試驗原料

本試驗采用的水泥熟料為富陽南方水泥股份有限公司生產(chǎn)的52.5級硅酸鹽水泥熟料。公司傳統(tǒng)的混合材為產(chǎn)自周邊的石灰石、石灰石開采時剝離的采礦碎屑（采礦碎屑為非活性火山灰活性，28天抗壓強度比在60%左右），以及少量本地電廠粉煤灰、鍋爐爐渣。

熟料：來自富陽南方水泥的商品熟料；石膏：全部為工業(yè)副石膏，產(chǎn)自電廠煙氣脫硫石膏；礦渣：寧波鋼鐵廠水渣；礦粉：湖州拓翔礦粉廠S95級礦粉；磷渣為本地黃磷生產(chǎn)后廢棄物。試驗用水泥熟料的化學(xué)組成見表1、表2。

表1 試驗用水泥熟料化學(xué)組成

表2 試驗用混合材化學(xué)組成

1.2 摻量配比設(shè)計

混合材料中不同摻加比例對水泥的作用機理和水泥性能肯定是有影響的，根據(jù)水泥熟料的摻量范圍為50%～60%,脫硫石膏摻量固定為5%,設(shè)計出不同混合材料的摻量比例，從而探討不同的材料、不同材料的摻量比例對水泥作用機理及水泥性能的影響。不同類摻量配比見表3。統(tǒng)一由φ500mm×500mm試驗小磨粉磨相同時間。

表3 不同配比復(fù)合硅酸鹽水泥設(shè)計

根據(jù)GB/T1346-2001及GB/T 17671-1999(ISO法)規(guī)定,測定不同配合配比水泥的各種性能；在標準條件下養(yǎng)護至1d、3d及28d,分別進行相應(yīng)強度的試驗。

2 試驗結(jié)果及分析

試驗結(jié)果及分析見表4。

表4 不同配合比的水泥樣品的性能

3 試驗結(jié)果分析

通過調(diào)整配方前后配比發(fā)現(xiàn)在石灰石、粉煤灰、爐渣比例基本固定的條件下，通過a-g配比發(fā)現(xiàn)在磷渣替代采礦碎屑作為水泥混合材過程中水泥強度略上升，同時標準稠度用水量能夠成線性下降。但即使磷渣全部替代采礦碎屑，在熟料下降4%時，水泥強度仍迅即下降。這說明在以火山灰質(zhì)混合材為單一品種的復(fù)合水泥中，要達到熟料料耗50%及以下，比較困難。在h—k配比中摻加礦渣或礦粉（總量10%以內(nèi)）同時摻加6%左右磷渣，能顯著降低熟料消耗，基本上能使水泥中熟料消耗降到50%，同時使水泥的使用得到較大提高，降低了水泥生產(chǎn)成本。在對h－k三項比較中，H、I項因全部為礦渣，眾所周知，因礦渣較難粉磨，即使水泥細度較a配方提高1.4%（0.045）。K項配方因全部為磨尾摻礦粉，但在水泥性能檢驗中，發(fā)現(xiàn)較A配方初凝時間延長了52Min，終凝時間延長41Min，雖然28d強度增加了0.9MPa，但3天強度下降了6.0MPa，主要原因是在保持28天強度基本不變的情況下，熟料降幅較大，對一些要求快硬早強的用戶可能不適應(yīng)。j項配方，水泥成本能夠控制在較低水平，水泥各項性能亦無較大變化。在混凝土標準配比中達到要求塌落度時，A配比水泥用水量為225KG/m3,j配比水泥用水量為195KG/m3,A配比水泥要比I配比水泥高20L/m3。同時水泥各項性能均達到一等品的質(zhì)量要求。通過對比，最終選擇J配方做為首選配方。

因此，水泥企業(yè)可以實現(xiàn)利用廢棄磷渣、礦渣及礦粉生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)復(fù)合32.5水泥，可降低水泥生產(chǎn)成本25～30元/噸[3]。以一家60萬噸水泥企業(yè)為例，不但減少了生產(chǎn)水泥的成本1500萬元，同時提高了水泥綜合性能，節(jié)省了大量的資源，減少了環(huán)境的污染，具有顯著的經(jīng)濟效益和較好的社會效益。

[1]毛玉如,方夢祥,馬國維.水泥工業(yè)的廢棄物利用與CO2排放控制探討[J].再生資源研究,2004(4):32-37.

[2]王復(fù)生?，F(xiàn)代水泥生產(chǎn)基本知識[M],北京：中國建材工業(yè)出版社，2005。

[3]李遷,劉冬霞.礦粉對水泥及混凝土性能的影響與應(yīng)用[J].遼寧建材,2008(12)