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1、湖南化工职业技术学院毕 业 论 文题 目: 工业分析与检验 镁冶炼渣的处理研究进展与展望 院系名称: 制药与生物工程系 专业班级: 工业分析与检验 分析1112班 学生姓名: 陈 朵 学 号: 201103011161 指导老师: 曹 慧 君 2013年 12 月 7 日摘 要 本文综述了镁渣矿物属于介稳的高温型结构，结构中存在活性的阳离子，所以，镁渣本身具有很高的水化活性，水化后生成水化硅酸钙凝胶，镁渣作为碱胶凝材料是可行的，镁渣中的SiO44-更易丢失，键断裂，形成类似于有机-无机杂化物的结构，在镁渣中掺入一定的硅酸盐水泥熟料和磨细矿渣，以提高镁渣胶凝材料的耐久性，镁渣作为砂浆的胶凝材料是
2、非常理想的，镁渣不但可以提高砂浆的和易性，而且还可以提高砂浆的强度和耐久性，镁渣中掺入一定量的轻骨料，可制作轻质保温墙体材料或制作成屋面材料。还阐述了针对我国镁渣随意堆放利用率低和严重污染环境等问题，结合国内外的研究成果，对镁渣再利用进行了较系统的研究分析，提出了镁渣再利用的新途径，总结了从源头上解决镁渣再利用的可操作性!认为：“就地粉磨包装使镁渣粉半成品或成品化，实现镁渣零排放”变废为宝是切实可行的!关键词：镁渣、胶凝材料、墙体材料、水泥熟料、再利用、新途径、零排放 Title Status Research and Applications of Magnesium SlagAbstrac
3、t Thepertinentliteratureis that magnesium is a mineral residue in the high-temperature detestable structure, activity in the structure of the caption. Magnesium slag itself with very high activity hydration. Hydration could be the last generation calcium silicate gel, Magnesium slag as a base cement
4、ations materials is feasible, magnesium residue SO44- more loss, strand breaks, similar to the formation of organic-inorganic hybrid of structure, but the proposed incorporation in the slag in the magnesium silicate cement clinker to enhance magnesium slag Cementations Materials Durability. Magnesiu
5、m as a slag cement mortar is ideal material, magnesium slag not only can improve the workability. But also can improve the strength and durability of mortar. Magnesium Slag brought a certain amount of lightweight aggregate, wall insulation can be made of light materials or manufactured roofing mater
6、ials. Based on the problems of randomly dumping, low utilization rate and serious environmental pollution of magnesium slag, the recycle of magnesium slag was systematically studied combined with the research results in home and abroad, and new ways of the recycle of magnesium slag were proposed. Th
7、e magnesium Slag can be grinded in situ and packaged into finished or semi-finished products, which can make zero emission of magnesium slag feasible.Key words: magnesium slag； cementations ； wall material；clinker；recycle；new ways；zero emission 目 录1 引 言1.1 镁渣的生成1.2 镁渣的特性2 金属镁渣的综合利用技术2.1 利用镁渣生产建筑水泥2.
8、2利用镁渣制作新型墙体材料 2.3利用镁渣做脱硫剂2.4利用镁渣做胶凝材料3镁渣再利用存在的问题4 镁渣再利用新途径的研究分析4.1 镁渣废弃物再利用的新途径4.2 镁渣再利用实践5 金属镁渣综合利用展望结论致谢参考文献1 引 言随着金属材料消耗急剧上升，地球表面的资源日趋贫化，很多传统金属矿产趋于枯竭，加速开发镁金属材料是社会可持续发展的重要措施之一，由于金属金属镁密度小，能与铝铜锌等金属构成高强度合金，镁合金密度轻、导热导电性好、具有良好的阻尼减震和电磁屏蔽功能，而且易于加工成型和废料回效，镁和镁合金正成为现代汽车、电子、通信等行业的首选材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料，随着世界金属镁
9、消费需求的逐年增长，一些国家和地区甚至将金属镁作为战略物资加以储备的形势下，由于环境和成本问题导致国外大量原镁生产企业关闭、这对全球镁生产格局产生了很大的变化，据统计1中国镁工业从20世纪80年代起步，90年代得到了快速发展，目前中国已成为世界产镁大国，2006年全国镁产量52.5万t，约占全球产量的70%2，皮江法是生产金属镁的主要方法，每生产1.01t金属镁，大约产出6.57.0t金属镁冶炼还原渣（以下称为镁渣）。其中，山西的镁产量占全国的80%，每年产生的镁渣为195210万t，镁渣在金属镁的生产企业中属于废料，目前采用倾倒在荒地和填埋山洼的方法进行处理。由于能源、资源、环境保护三方面的
10、迫切需要，充分利用工业废渣是当前迫切需要解决的问题，其主要目的是节约能源，节约资源，变废为宝，变害为利，在展望21世纪的发展远景时，我们必须从可持续发展的战略目标来探讨充分利用工业废渣的深远意义。1.1 镁渣的生成镁渣是金属镁厂在炼镁过程中排放的固体废弃物，生产金属镁的方法分为电解法、硅热还原法、碳热还原法，硅热还原法又分为意大利的皮江法和法国的半连续硅热法。在我国，主要采用的方法是硅热还原法中的皮江法，生产金属镁的工艺大致如下3：将白云石（MgCO3.CaCO3）在回转窑中煅烧（燃烧温度为150250），然后经研磨成粉后与硅铁粉（含硅75%）和萤石粉（含氧化钙95%）混合、制球（制球压力9.
11、829.4MPa）送入耐热钢还原罐内，在还原炉中以11901210的温度及1.3310Pa真空条件下还原制取粗镁，再经过溶剂精炼、铸锭、表面处理，即得到金属镁锭，剩余的残渣即为镁渣，主要反应方程式为： MgCO3+CaCO3MgO+CaO+CO2 MgO+ CaO+Si(Fe)CaO+SiO2+Mg 从上面应方程式可以看出，镁渣的主要成分是CaO，SiO2，此外还有未还原的MgO等，由于各镁厂生产条件及工艺差别，镁渣的成分并不是固定的，而是一个波动范围，镁渣成分波动的范围为：CaO为4050%、SiO2为20%30%、Al2O3为2%5%、MgO为6%10%、Fe2O3约为9%4，而硅酸盐水泥
12、熟料组成的范围：CaO为62%68%，SiO2为20%，Al2O3为4%7%，MgO5%，Fe2O3为2.5%6.5%。1.2 镁渣的特性1.2.1 镁渣的胶凝特性 由于镁渣的成分与硅酸盐水泥熟料组成的范围：CaO为62%68%；SiO2为20%24%；Al2O3为4%7%；MgO5%；Fe2O3为5%6.5%较相似，据肖力光4等分析镁渣完全可以作为胶凝材料使用，水泥熟料矿物的水化活性决定于其结构的不稳定性，这种结构的不稳定性或者是由于它是介稳的高温型结构，后者是由于在矿物中形成了有限的同溶体，或者是由于微量元素的掺杂是品格排列的规律性受到某种程度的影响，或者上述几种原因兼而有之。 由于上述原
13、因，使结晶结构的有序度降低，因而使其稳定性降低，水化反应能力增大，水泥熟料矿物具有水化活性的另一个结构特征，是在晶体结构中存在着活性阳离子，结构中存在活性阳离子的原因就是由于不规则的配位和配位数的降低或者是由于结构的变形或者是由于它们在结构中电场分布的不均匀性，或者是由于上述原因兼而有之。因此阳离子处于活性状态，即价键不饱和状态5。 杨南如6等人的研究可知，水泥石三组成中对性能起作用的主要是水化合物，而水化合物恰恰是凝胶体和晶体所组成，只是后者是多种晶体，结构多样化，水泥中CSH凝胶虽是链状结构有一定的韧性，但它的链长并不确定，甚至有的只有几个SiO44-四面体的结合，多数可能是聚合度较高的S
14、iO44-，然而总不及高分子链长，一般认为，水泥石组分组分是以分子键为主结合在一起，也就是水泥石中CSH凝胶链的两端和边缘的离子及晶体不是以化学键相结合，如果设想碱凝胶材料浆体结构具有类似于有机无机杂化物的结构，就可以获得较好的性能。已有的材料都说明，在碱矿渣水泥、碱矿渣粉煤灰（赤泥）水泥中都含有CSH凝胶，而且Ca/Si比较小，就是说它的链较长（SiO44-四面体聚合度较大），硬化的浆体中也有一定的晶体，是铝硅酸盐类。另一方面，如果碱激发胶凝材料中不存在CSH凝胶，而可以形成另外的凝胶。1.2.2 镁渣的膨胀特性 崔自治7等的研究结果表明粒状渣中MgO冷却慢，晶体大，水化慢，fCaO含量高，处于颗粒表层的CaO首先熟化结晶，C2S也在表面发生水化反应，生成硅酸凝胶，这些生成物阻止水向颗粒内部渗透，可见颗粒粗是产生膨胀性危害和膨胀滞后性的一个重要原因。粉状渣颗粒细，吸水性大，体积变化大，镁渣与水作用生成氨气，产生膨胀压力，引起体积膨胀。 2 金属镁渣的综合利用技术 镁渣是一种工业固体废弃物，是提炼金属镁后排放出的废渣。目前，我国许多高等院校和科研单位都在对镁渣的利用进行科学研究，主要研究方向有利用镁渣做水泥混合材料，用镁渣配料做硅酸盐水泥熟料，以及利用镁渣制作墙体材料等研究。2.1 利用镁渣生产建筑水泥
