1、<p>　　湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　畢  業(yè)  論  文</p><p>　　題 目: 鎂冶煉渣的處理研究進(jìn)展和展望 </p><p>　　院系名稱: 制藥與生物工程系 </p><p>　　專業(yè)班級:

2、 工業(yè)分析與檢驗 </p><p>　　學(xué)生姓名: </p><p>　　學(xué) 號: </p><p>　　指導(dǎo)老師: </p><p>　　2013年 12 月

3、5 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，我國鎂冶煉行業(yè)快速發(fā)展，隨著原鎂和鎂合金年產(chǎn)量的逐年增高，排放出來的鎂渣也越來越多，如何有效合理地處理、開發(fā)利用鎂渣，達(dá)到節(jié)約能源、節(jié)約資源、變廢為寶和變害為利的目的，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。本論文對近年來我國有關(guān)鎂渣的研究應(yīng)用情況進(jìn)行全面的總結(jié)。鎂渣礦物屬于介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu)， 結(jié)

4、構(gòu)中存在活性的陽離子，所以，鎂渣本身具有很高的水化活性，水化后生成水化硅酸鈣凝膠。鎂渣作為堿膠凝材料是可行的，鎂渣中的[SiO4]4-更易丟失，鏈斷裂，形成類似于有機-無機雜化物的結(jié)構(gòu)，在鎂渣中摻入一定的硅酸鹽水泥或磨細(xì)硅酸鹽水泥熟料和磨細(xì)礦渣，以提高鎂渣膠凝材料的耐久性。鎂渣作為砂漿的膠結(jié)材料是非常理想的，鎂渣不但可以提高砂漿的和易性，而且還可以提高砂漿的強度和耐久性。鎂渣中摻一定量的輕骨料，可制作輕質(zhì)保溫墻體材料或制成屋面材料.&l

5、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞: 鎂渣、 處理方法、 進(jìn)展及展望、 膠凝材料 、墻體材料</p><p>　　Title Research progress and Prospect of treatment of magnesium</p><p>　　smelting slag</p><p><b>　　Abstract<

6、;/b></p><p>　　In recent years, the rapid development of China's magnesium smelting industry, along with the increase of the original magnesium and magnesium alloy production, emission of magnesium sla

7、g is also growing, processing, how to effectively and reasonably development and utilization of magnesium slag, energy and resource saving, waste to treasure and change for good purposes, is the urgent need to resolve th

8、e problem. In recent years, research and application of China's magnesium slag are summarized </p><p>　　Key Words: Magnesium slag; Processing method; Progress and Prospect ceme ntitious material; wall ma

9、terial</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言5</b></p><p>　　1.1 鎂元素對人體的健康影響6</p><p>　　1.2 鎂的發(fā)展歷史6</p><p>　　1.3 鎂渣的特性7</p&

10、gt;<p>　　1.4 鎂渣的生成9</p><p><b>　　2鎂渣利用10</b></p><p>　　2.1 利用鎂渣制作新型墻體材料10</p><p>　　2.2 利用金屬鎂渣制作礦化劑10</p><p>　　2.3 利用鎂渣生產(chǎn)建筑水泥10</p><p&g

11、t;　　2.3.1 生產(chǎn)砌筑水泥10</p><p>　　2.3.2 生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥11</p><p>　　2.4 利用鎂渣做脫硫試劑11</p><p>　　2.5 利用金屬鎂渣和粉煤灰為主要原料生產(chǎn)加氣混凝土11</p><p>　　3. 鎂渣在國內(nèi)外的研究狀況13</p><p>　　3.1 國

12、內(nèi)對鎂渣的研究13</p><p>　　3.1.1 鎂渣做水泥混合材的研究13</p><p>　　3.1.2 鎂渣配料做硅酸鹽水泥熟料的研究13</p><p>　　3.1.3 鎂渣作為墻體材料的研究14</p><p>　　3.2 國外對鎂渣的研究情況14</p><p>　　4．鎂渣今后研究

13、的方向建議15</p><p>　　4.1 鎂渣作為膠凝材料的機理分析15</p><p>　　4.2 鎂渣作為砂漿的可行性分析17</p><p>　　4.3鎂渣作為新型墻體材料的可行性分析17</p><p><b>　　結(jié) 論18</b></p><p><b>　

14、　致 謝19</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)20</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著金屬材料消耗急劇上升，地球表殼的資源日趨貧化，很多傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)趨于枯竭，加速開發(fā)鎂金屬材料是社會可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。由于金屬鎂密度小，能與鋁銅鋅等金屬構(gòu)成高強度合金；鎂合金密度輕、導(dǎo)熱導(dǎo)電

15、性好、具有良好的阻尼減震和電磁屏蔽功能，而且易于加工成型和廢料回收。鎂和鎂合金正成</p><p>　　為現(xiàn)代汽車、電子、通信等行業(yè)的首選材料，被譽為“21世紀(jì)的綠色工程材料”[1]。隨著世界金屬鎂消費需求的逐年增長，一些國家和地區(qū)甚至將金屬鎂作為戰(zhàn)略物資加以儲備的形勢下，由于環(huán)境和成長問題導(dǎo)致國外大量原鎂生產(chǎn)企業(yè)關(guān)閉，這對全球鎂生產(chǎn)格局產(chǎn)生了很大的變化。據(jù)中國有色金屬協(xié)會鎂業(yè)分會統(tǒng)計，截止2007年底，世界原鎂

16、產(chǎn)量77.43萬噸，中國的產(chǎn)量為65.93萬噸，2009 年受國際金融危機沖擊的影響，是中國鎂行業(yè)經(jīng)濟(jì)運行狀況最為困難的一年，其原鎂產(chǎn)量為50.18萬噸。然而，金屬鎂產(chǎn)業(yè)在我國高速發(fā)展的同時，也帶來了一系列的環(huán)境問題。在我國生產(chǎn)金屬鎂時排出的工業(yè)廢渣，很多鎂廠都是作為廢物丟掉，尤其是一些規(guī)模較小的生產(chǎn)企業(yè)。隨著鎂渣的大量排放堆積，不但占用了大量的土地資源，而且鎂渣隨著雨水的沖淋匯入江河湖泊對農(nóng)作物和周圍環(huán)境造成了極大的影響，嚴(yán)重危及到人

17、類的身體健康及農(nóng)作物的生長。每生產(chǎn)1t 金屬鎂大約排出8～10 t左右的鎂渣，以2009年我國原鎂產(chǎn)量50.18萬t為例，共生產(chǎn)工業(yè)鎂渣500萬噸左右，相當(dāng)于兩個日產(chǎn)8000 t水泥廠一年水泥的產(chǎn)量。我國鎂產(chǎn)業(yè)普遍存在生產(chǎn)規(guī)模小、高污染、高能耗、技</p><p>　　1.1 鎂元素對人體的健康影響</p><p>　　鎂是10種常用的有色金屬之一，主要以菱鎂礦(主要成分 MgCO3) 的

18、形式存在。遼寧省的鞍山是全球鎂資源最豐富品位最好的地區(qū)，保有儲量27.6億噸，占全國的79%，世界的20%。鎂還是人體必需的元素之一，它在細(xì)胞內(nèi)的含量僅次于鉀［4］。一般成人體內(nèi)大致保持20g左右的含鎂量其中70%以磷酸鹽和碳酸鹽形式參與骨骼和牙齒的組成;25%的鎂存在組織中，主要與蛋白質(zhì)呈絡(luò)合體結(jié)合［5］。鎂在人體生命活動中具有許多重要的生理作用。首先，鎂是體內(nèi)325種酶系統(tǒng)的激活劑，涉及的生化反應(yīng)和生理功能廣泛，如氨基酸活化蛋白質(zhì)合

19、成脂肪酸合成葡萄糖及其酵解產(chǎn)物的磷酸化等，對能量和物質(zhì)的代謝有重要意義［6］；其次，鎂和鈣磷等一樣，也是骨骼的成分之一，鎂在骨組織中的作用是增強骨骼的強度，對促進(jìn)骨形成和骨再生維持骨骼和牙齒的強度和密度也具有重要作用［7］；再者，鎂具有保持細(xì)胞內(nèi)鉀穩(wěn)定的作用，對心肌細(xì)胞的健康特別重要［8］； 此外，鎂還能抑制神 經(jīng)系統(tǒng)興奮，減少神經(jīng)突觸乙酰膽堿釋放，抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)活性；國外醫(yī)學(xué)專家還發(fā)現(xiàn)鎂有降低癌癥發(fā)病率的功效［9］?？傊?，鎂是參與生

20、命活動及新陳代謝過程中必不可少的元素之一，如果鎂的</p><p>　　1.2 鎂的發(fā)展歷史</p><p>　　鎂是地殼中含量最豐富的元素之一，其豐度居第8位，約占地殼組成的2.5％，主要以白云石(碳酸鎂鈣)、菱鎂礦存在，此外，海水中含鎂約0.13％，可謂取之不盡，但人類認(rèn)識鎂卻較晚，1828年法國科學(xué)家A.A.Bussy用金屬鉀將鎂從熔融的氧化鎂中置換出來， 1852年R.Bunse

21、n建立了一個小型實驗電解槽用電解法生產(chǎn)鎂，1886年以Bunsen的電解槽為基礎(chǔ)，在德國建立了首個商業(yè)性電解鎂廠。1910年世界鎂產(chǎn)量約10t／a，到1930年增長到1200t／a以上。二戰(zhàn)期間鎂工業(yè)獲得了飛速發(fā)展，從1935年開始，德、法、蘇、奧、意等國分別建立了鎂廠，美國的鎂產(chǎn)能擴大了10倍，1943年世界鎂產(chǎn)量約為235kt／a。此期間鎂主要用來制造燃燒彈、照明彈、曳光彈、信號彈以及軍事和飛機等軍用設(shè)備的零部件。二戰(zhàn)結(jié)束后，194

22、6年世界鎂產(chǎn)量降低到25kt／a，世界各國開始考慮鎂合金在民用工業(yè)的開發(fā)和應(yīng)用，在以后的20年中，美國Dow化學(xué)公司在開發(fā)鎂合金及其生產(chǎn)技術(shù)方面取得了突出的成就，為鎂及其合金在冶金、航空、電子、兵器、汽車、化學(xué)及防腐、印刷、紡織等民用工業(yè)部門的應(yīng)用開辟了道路，使鎂工業(yè)出現(xiàn)了連續(xù)增長的</p><p>　　1.3 鎂渣的特性</p><p>　　鎂渣的膠凝特性由于鎂渣的成分與硅酸鹽水泥熟料

23、組成的范圍：CaO 為62%～68%；SiO2為20%～24%；A12O3為4%～7%；MgO<5%；Fe2O3為2.5%～6.5%較相似。肖力光[2] 等認(rèn)為鎂渣完全可以作為膠凝材料使用。水泥熟料礦物的水化活性，決定于其結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這種結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，或者是由于它是介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu)；或者是由于在礦物中形成了有限的固溶體；或者是由于微量元素的摻雜使晶格排列的規(guī)律性受到某種程度的影響；或者上述幾種原因兼而有之。由于上述原因，使結(jié)

24、晶結(jié)構(gòu)的有序度降低，因而使其穩(wěn)定性降低，水化反應(yīng)能力增大。水泥熟料礦物具有水化活性的的另一個結(jié)構(gòu)特征，是在晶體結(jié)構(gòu)中存在著活性陽離子。結(jié)構(gòu)中存在活性陽離子的原因或是由于不規(guī)則的配位和配位數(shù)的降低，或者是由于結(jié)構(gòu)的變形，或者是由于它們在結(jié)構(gòu)中電場分布的不均勻性，或者是上述原因兼而有之。因此陽離子處于活性狀態(tài)，即價鍵不飽和狀態(tài)[10]。鎂渣是生產(chǎn)金屬鎂時排出的工業(yè)廢渣，廢渣產(chǎn)生后經(jīng)過了急速冷卻的過程，所以，鎂渣內(nèi)礦物是屬于介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu)，

25、結(jié)構(gòu)中存在活性的陽離子，所以鎂渣本身具有很高的水化活性，可最后生成水化硅酸鈣凝膠。</p><p>　　CaO+H2O→Ca(OH)2</p><p>　　Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O</p><p>　　x Ca(OH)2+SiO2+mH2O→xCaO·SiO2·nH2O</p><p>　　堿膠凝材料在其

26、水化過程及形成膠凝性的硬化體，是原料中鋁硅酸鹽玻璃體中高聚合度的A1-O-Si，Si-O-Si，A1-O-A1 等共價鍵受OH-離子作用而斷裂，產(chǎn)生了聚合度較小的離子團(tuán)或是單離子團(tuán)，在一定的pH 值條件下，它們又將聚合成與原料的鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)不同的新結(jié)構(gòu)產(chǎn)物，堿膠凝材料具有膠凝性和固化性，并有特殊性能。水泥石結(jié)構(gòu)大體是由未水化的水泥顆粒、水泥水化產(chǎn)物和孔隙三部分組成。水泥石結(jié)構(gòu)中各組分是以分子鍵結(jié)合，這使得水泥石的各項性能受到了相應(yīng)的影響

27、，如抗凍性、抗裂性、抗?jié)B性等。若能改變水泥石中各成分之間的結(jié)合形式，則能大大改善水泥石各項性能，如在水泥石中加入有機材料，制成有機無機復(fù)合材料，國內(nèi)外已有諸多學(xué)者在這方面進(jìn)行了相應(yīng)的研究.再者就是尋求一種新的無機材料，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上能夠與水泥有所不同，彌補水泥石在組成結(jié)構(gòu)上的不足。堿膠凝材料就是一種能夠很好彌補水泥石在結(jié)構(gòu)組成上不足的材料。楊南如[11]等人的研究可知，水泥石三組成中對性能起作用的主要是水化物，而水化物恰恰是凝膠體和晶體所

28、組成，只是后者是多種晶體，結(jié)構(gòu)多樣化。水泥石中C-S-H 凝膠雖是鏈狀結(jié)構(gòu)有一定的韌性，但它的鏈長并不確定</p><p>　　1.4 鎂渣的生成</p><p>　　鎂渣是金屬鎂廠在煉鎂過程中排放的固體廢棄物。生產(chǎn)金屬鎂的工藝大致如下[12] ：將白云石（MgCO3·CaCO3）在回轉(zhuǎn)窯中鍛燒（煅燒溫度為1150℃～1250℃），然后經(jīng)研磨成粉后與硅鐵粉（含硅75%）和螢石粉

29、（含氟化鈣95%）混合、制球（制球壓力9.8～29.4MPa送入耐熱鋼還原罐內(nèi)，在還原爐中以1190～1210℃的溫度及1.33～10 Pa 真空條件下還原制取粗鎂，再經(jīng)過熔劑精煉、鑄錠、表面處理，即得到金屬鎂錠，剩余的殘渣即為鎂渣。主要反應(yīng)方程式為：</p><p>　　MgCO3·CaCO3→MgO+CaO+CO2↑</p><p>　　MgO+CaO+Si（Fe）→CaO&

30、#183;SiO2+Mg</p><p>　　從上面反應(yīng)方程式可以看出，鎂渣的主要成分是CaO，SiO2，此外還有未還原的MgO 等。由于各鎂廠生產(chǎn)條件及工藝差別，鎂渣的成分并不是固定的，而是有一個波動范圍。鎂渣成分波動的范圍：CaO為40%～50%；SiO2為20%～30%；A12O3為2%～5%：MgO 為6%～10%；Fe2O3 約9%[13]。而硅酸鹽水泥熟料組成的范圍：CaO為62%～68%；SiO2為

31、20%～24%；A12O3為4%～7%；MgO<5%；Fe2O3為2.5%～6.5%。</p><p><b>　　2鎂渣利用</b></p><p>　　2.1 利用鎂渣制作新型墻體材料</p><p>　　在國內(nèi)，已有研究報道將鎂渣直接與磨細(xì)的礦渣，按照一定比例混合［2］，添加復(fù)合激發(fā)劑，配制膠結(jié)料 研究表明，這種利用鎂渣生產(chǎn)墻體材

32、料的工藝簡單，成本低廉，節(jié)省能源，并且這種金屬鎂渣生產(chǎn)出的膠結(jié)材具有良好的膠凝性能，制成的墻體材料密度小強度高耐久性好，產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)大部分企業(yè)只是單一地應(yīng)用鎂渣材料制磚，其實還可以在鎂渣中摻入一定量的輕骨料，制作輕質(zhì)保溫隔熱墻體材料或制成屋面材料山西省也進(jìn)行了新型材料產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃，引導(dǎo)企業(yè)發(fā)展符合國家產(chǎn)業(yè)政策的新型墻體材料，充分結(jié)合地區(qū)自然資源和固體廢棄物特點到2011年，山西省新型墻體材料比例達(dá)到50％以上。</p

33、><p>　　2.2 利用金屬鎂渣制作礦化劑</p><p>　　礦化劑是能促進(jìn)或控制結(jié)晶化合物的形成或反應(yīng)而加入配料中的物質(zhì) 在水泥行業(yè)中，能加速結(jié)晶化合物的形成，使水泥生料易燒的少量外加劑 加入的礦化劑可以通過與反應(yīng)物作用而使晶格活化，從而增強反應(yīng)能力，加速固相反應(yīng)鎂渣是近年來開發(fā)的新型礦化劑，經(jīng)過1200℃左右的高溫煅燒后的鎂渣，具有一定的化學(xué)活性，能夠降低晶體的成核勢能，誘導(dǎo)晶體，加速

34、礦物的轉(zhuǎn)化及形成，減少了從生料到熟料的熱耗［14］因此，可以試燒不同鎂渣配比下的生料，研究熟料抗拉抗壓強度較高的配方有研究表明：生料中加入10％左右的鎂渣，煅燒時可以起到良好的礦化效果鎂渣與螢石價格懸殊，利用鎂渣代替部分螢石作礦化劑對降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。</p><p>　　2.3 利用鎂渣生產(chǎn)建筑水泥</p><p>　　鎂渣可以替代部分礦渣生產(chǎn)混合水泥混合材［15］

35、，生產(chǎn)出的水泥質(zhì)量較穩(wěn)定，但是隨著鎂渣摻入量的增加，水泥早期強度有降低的趨勢，凝結(jié)時間延長因此當(dāng)鎂渣用作水泥生產(chǎn)的混合材時，應(yīng)該滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)要求。</p><p>　　2.3.1 生產(chǎn)砌筑水泥</p><p>　　砌筑水泥是由一種或一種以上的活性混合材料或具有水硬性的工業(yè)廢料為主要原料，加入適量的硅酸鹽水泥熟料和石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料這種水泥強度較低，不能用于鋼筋混凝土

36、或結(jié)構(gòu)混凝土，主要用于工業(yè)與民用建筑的砌筑和抹面砂漿墊層混凝土等研究表明：鎂渣的活性高于礦渣，易磨性比礦渣和熟料要好，利用煉鎂廢渣生產(chǎn)砌筑水泥，可顯地提高水泥的活性，增加產(chǎn)量，降低水泥的生產(chǎn)能耗。</p><p>　　2.3.2 生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥</p><p>　　復(fù)合硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料 兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥，水泥中

37、混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比應(yīng)大于20％，不超過50％利用鎂渣生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥的原理是在水泥生料中加入煉鎂廢渣，煅燒成硅酸鹽水泥熟料后，再加入適量鎂渣等摻料，磨細(xì)制得復(fù)合水泥（MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為40％）［17］ ，需要注意的是利用鎂渣生產(chǎn)復(fù)合硅酸鹽水泥，摻量范圍應(yīng)滿足水泥中方鎂石含量的限制要求。</p><p>　　2.4 利用鎂渣做脫硫試劑</p><p>　　由于循環(huán)流化床鍋爐脫硫技

38、術(shù)主要是利用氧化鈣進(jìn)行脫硫，而鎂渣中氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50％左右，所以對鎂渣進(jìn)行脫硫性能的研究是有意義的有研究表明：脫硫劑按25.5％計，CaS摩爾比為3％，則在相當(dāng)條件下（粒徑小于0.105 mm，900 ℃，（O.2）為5％，（SO2）為0.2％，N2作為平衡氣），預(yù)計脫硫效率可達(dá)76.5％［18］分析結(jié)果得出脫硫效果主要與鎂渣的粒徑孔隙率脫硫溫度等因素有關(guān) 粒徑越小，孔隙率越高的鎂渣，在適當(dāng)?shù)目諝膺^量系數(shù)和溫度下，可提高鎂渣的脫硫

39、效率。</p><p>　　2.5 利用金屬鎂渣和粉煤灰為主要原料生產(chǎn)加氣混凝土</p><p>　　鎂渣屬鈣質(zhì)材料，粉煤灰屬硅質(zhì)材料，都屬于固體工業(yè)廢渣，性能互補，在水熱合成和激發(fā)的條件下，它們的活性可以激發(fā)出來，用以生產(chǎn)硅酸鹽混凝土，在水化過程中可以抵消部分體積不穩(wěn)定引起的變形因此加氣混凝土生產(chǎn)工藝和還原渣綜合治理結(jié)合是鎂生產(chǎn)廠家處理工業(yè)廢渣改善環(huán)境的理想方案之一加氣混凝土生產(chǎn)所用原

40、材料為粉煤灰還原渣硫酸鈣鋁粉和氣泡穩(wěn)定劑等，經(jīng)大量實驗分析，CaO·SiO2質(zhì)量比硫酸鈣的摻量是主要方面，配合比范圍為粉煤灰60％～71％；還原渣25％～35％；硫酸鈣2％～5％；鋁粉0.04％～0.06％；氣泡穩(wěn)定劑0.01％～0.02％［19］</p><p>　　3. 鎂渣在國內(nèi)外的研究狀況</p><p>　　3.1 國內(nèi)對鎂渣的研究</p><p&g

41、t;　　目前, 我國已有武漢理工大學(xué)、西南工學(xué)院、合肥水泥研究院、山西建筑科學(xué)研究院、 武漢理工大學(xué)和吉林建筑工程學(xué)院等單位對鎂渣進(jìn)行了研究。</p><p>　　3.1.1 鎂渣做水泥混合材的研究</p><p>　　丁慶軍等對鎂渣做水泥混合材進(jìn)行了研究,并提出了相關(guān)見解[20],研究指出, 鎂渣是一種活性水泥混合材料,其活性高于礦渣。鎂渣的易磨性比礦渣和熟料好, 以鎂渣作水泥混合材,可

42、以提高水泥的產(chǎn)量,降低水泥的生產(chǎn)電耗。以鎂渣做水泥混合材,在其摻量30% (水泥中MgO含量6% ),采用52.5等級熟料,能夠生產(chǎn)安定性合格的42.5R型鎂渣水泥. 在混合材摻量一定的情況下，鎂渣與礦渣混摻比單摻鎂渣或礦渣好,此實驗的混合材最佳摻量為10% 鎂渣、20% 礦渣,采用此比例和 52.5等級熟料,可以生產(chǎn)出安定性合格的42.5R型復(fù)合水泥。</p><p>　　3.1.2 鎂渣配料做硅酸鹽水泥熟

43、料的研究</p><p>　　霍冀川等對鎂渣配料煅燒硅酸鹽水泥熟料進(jìn)行了研究[21],其研究的結(jié)果表明,鎂渣中的主要礦物組成為γ-C2S ，β -C2S ， M gO，CF， C2F，F(xiàn)eO ， CaF2 等。鎂渣配料煅燒硅酸鹽水泥熟料可降低熟料形成反應(yīng)表觀活化能,降低反應(yīng)溫度,加快熟料礦物的形成,提高熟料的強度. 利用鎂渣配料煅燒硅酸鹽水泥熟料,為鎂渣的資源化、綜合利用開辟了一條行之有效的途徑, 具有重要的社會

44、效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，黃從運等對利用鎂渣制備高性能硅酸鹽水泥熟料, 以及對鎂渣替代石灰石配料燒制硅酸鹽水泥熟料進(jìn)行了研究[17], 其研究結(jié)果表明, 由于鎂渣中含有β?C2S,CF 等初級礦物,這些礦物在熟料燒成過程中降低了晶體的成核勢能,起到誘導(dǎo)結(jié)晶的過程,因此,鎂渣起到了改善生料易燒性的作用.在生料中摻加 HBZ和HPZ后,促進(jìn)了f-CaO的吸收能,大幅度改善生料的易燒性. 在同時摻有外加劑 1%HBZ和1.5% HBZ時,熟料

45、3d和28d抗壓強度比空白樣分別提高38.3% 和12.2%。用鎂渣替代20%石灰石, 燒成的硅酸鹽水泥熟料3d和28d強度分別可以達(dá)到40.8 MPa和 65.2MPa.</p><p>　　3.1.3 鎂渣作為墻體材料的研究</p><p>　　趙愛琴等對利用鎂渣研制新型墻體材料進(jìn)行了研究[14], 將鎂渣直接磨細(xì)與一定比例的磨細(xì)礦渣混合,在復(fù)合激發(fā)劑作用下, 配制膠結(jié)料生產(chǎn)各種新

46、型墻體材料. 研究表明, 用這種方法進(jìn)行鎂渣的再生利用, 工藝簡單, 節(jié)省能源, 制成的墻體材料密度小、強度高、耐久性好。</p><p>　　3.2 國外對鎂渣的研究情況</p><p>　　國外對鎂渣這種工業(yè)廢料的研究很少, 可以說直到現(xiàn)在相關(guān)這種廢渣材料應(yīng)用的研究寥寥無幾。巴西聯(lián)邦大學(xué)的CarlosA.S.Oliveira ,AdrianaG.Gumieri, Abdia sM.

47、Gomes和WanderL. Vasconcelos 等學(xué)者對這種工業(yè)廢料做了初步的研究[22]。研究表明，鎂渣材料化學(xué)成分大體由CaO和SiO2,M gO和Fe2O3 組成，這些化學(xué)成分之間相互作用可以生成CaSiO2, CaMgSiO4, MgO和Ca(OH)2等結(jié)晶產(chǎn)物。鎂渣摻入到砂漿中后與硅酸鹽水泥相比, 試樣中所含的堿性氧化物成分( K2O和Na2O) 極低, 可以提高砂漿的耐久性。</p><p>　

48、　4．鎂渣今后研究的方向建議</p><p>　　4.1 鎂渣作為膠凝材料的機理分析</p><p>　　(1) 鎂渣所含化學(xué)元素的分析結(jié)果如下:CaO：40 ~50%；SiO2：20% ~ 30% ；Al2O3：2% ~5%；MgO：6%~10%；Fe2O3約9%。而硅酸鹽水泥熟料組成范圍：Ca O：62%~68%；SiO2：20%~24%；Al2O3：4%~ 7%；MgO<5%；

49、Fe2O3：2.5%~6.5% 。從鎂渣和硅酸鹽水泥熟料組成對比上來看,筆者認(rèn)為,鎂渣完全可以作為膠凝材料使用。 水泥熟料礦物的水化活性,決定于其結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,這種結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,或者是由于它是介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu)；或者是由于在礦物中形成了有限的固溶體；或者是由于微量元素的摻雜使晶格排列的規(guī)律性受到某種程度的影響；或者上述幾種原因兼而有之。由于上述原因,使結(jié)晶結(jié)構(gòu)的有序度降低,因而使其穩(wěn)性降低,水化反應(yīng)能力增大。水泥熟料礦物具有水化活性的

50、的另一個結(jié)構(gòu)特征,是在晶體結(jié)構(gòu)中存在著活性陽離子結(jié)構(gòu)中存在活性陽離子的原因或是由于不規(guī)則的配位和配位數(shù)的降低；或者是由于結(jié)構(gòu)的變形；或者是由于它們在結(jié)構(gòu)中電場分布的不均勻性；或者是上述原因兼而有之。由于上述原因 陽離子處于活性狀態(tài),即價鍵不飽和狀態(tài)[23]。鎂渣是生產(chǎn)金屬鎂時排除</p><p>　　CaO+ H2O =Ca(OH)2</p><p>　　Ca(OH)2+CO2= CaCO

51、3+H2O</p><p>　　xCa(OH)2+SiO2+ mH2O = xCaO·SiO2·nH2O</p><p>　　(2) 堿膠凝材料在其水化過程及形成膠凝性的硬化體, 是原料中鋁硅酸鹽玻璃體中高聚合度的 Al-O-Si,Si-O-Si,Al-O-Al等共價鍵受OH-離子作用而斷裂, 產(chǎn)生了聚合度較小的離子團(tuán)或是單離子團(tuán),在一定的 pH 值條件下,它們又將聚合

52、成與原料的鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)不同的新結(jié)構(gòu)產(chǎn)物,堿膠凝材料具有膠凝性和固化性, 并有特殊性能。水泥石結(jié)構(gòu)大體是由未水化的水泥顆粒、水泥水化產(chǎn)物和孔隙三部分組成。水泥石結(jié)構(gòu)中各組分是以分子鍵結(jié)合,這使得水泥石的各項性能受到了相應(yīng)的影響, 如抗凍性、抗裂性、抗?jié)B性等.若能改變水泥石中各成分之間的結(jié)合形式, 則能大大改善水泥石各項性能,如在水泥石中加入有機材料,制成有機無機復(fù)合材料,國內(nèi)外已有諸多學(xué)者在這方面進(jìn)行了相應(yīng)的研究。再者就是尋求一種新的無機

53、材料,在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上能夠與水泥有所不同,彌補水泥石在組成結(jié)構(gòu)上的不足。堿膠凝材料就很好,是一種能夠彌補水泥石在結(jié)構(gòu)組成上不足的材料。通過楊南如等人的研究可知,水泥石三組成中對性能起作用的主要是水化物,而水化物恰恰是凝膠體和晶體所組成,只是后者是多種晶體,構(gòu)多樣化.C-S-H凝膠中[SiO4]4-四面體和四面體的基本</p><p>　　圖 1 Ca/Si比增大時的C-S-H結(jié)構(gòu)變化</p><

54、;p>　　水泥石中,C-S-H凝膠雖鏈狀結(jié)構(gòu)有一定的韌性,但它的鏈長并不確定,甚至有的只有幾個[SiO4]4-四面體的結(jié)合,多數(shù)可能是聚合度較高的[SiO4]4-，然而總不及高分子鏈長。一般認(rèn)為,水泥石組分是以分子鍵為主結(jié)合在一起,也就是水泥石中C-S-H 凝膠鏈的兩端和邊緣的離子及晶體不是以化學(xué)鍵相結(jié)合,或者至少多數(shù)不是以化學(xué)鍵相結(jié)合,如果設(shè)想堿凝膠材料漿體結(jié)構(gòu)具有類似于有機-無機雜化物的結(jié)構(gòu),就可以獲得較好的性能.已有的報導(dǎo)都

55、說明,在堿礦渣水泥、堿礦渣-粉煤灰( 赤泥)水泥中都含有C-S-H凝膠,而且,Ca/Si比較小, 就是說它的鏈較長([SiO4]4-四面體聚合度較大),硬化的漿體中也有一定的晶體,是鋁硅酸鹽類。一方面,如果堿激發(fā)膠凝材料中不存在C-S-H 凝膠,而可以形成另外的凝膠,上述理想的結(jié)構(gòu)也可以形成[11]。所以,鎂渣作為堿膠凝材料是可行的,經(jīng)過對吉林省臨江市有色金屬有限公司生產(chǎn)金屬鎂排放的鎂渣的成分分析表明, CaO的含量48.53%,SiO

56、2的含量為31.78% ,而礦渣中CaO的含量為40.03% ,SiO2的含量為30.67% ,僅從Ca/Si的角度分析,鎂渣的Ca/S</p><p>　　4.2 鎂渣作為砂漿的可行性分析</p><p>　　由于鎂渣中 MgO含量與硅酸鹽水泥相比是比較高的,所以,應(yīng)用鎂渣作為砂漿的膠結(jié)材料是非常理想的,鎂渣不但可以提高砂漿的和易性,而且還可以提高砂漿的強度和耐久性,因為MgO具有一

57、定的膨脹作用,這種膨脹作用可以彌補膠凝材料水化和硬化過程中產(chǎn)生的自收縮,減少開裂,從而提高其強度和耐久性.同時，由于鎂渣中所含的堿性氧化物成分( K2O和Na2O )是很低的,所以,就避免了堿骨料反應(yīng)的發(fā)生,保證了應(yīng)用鎂渣配制的砂漿材料的耐久性</p><p>　　4.3鎂渣作為新型墻體材料的可行性分析</p><p>　　在國內(nèi),應(yīng)用鎂渣做墻體材料的研究已有報道,但主要是應(yīng)用鎂渣材料制磚

58、, 研究比較單一，鎂渣不但可以制磚，還可以在鎂渣中摻入一定量的輕骨料，制作輕質(zhì)保溫墻體材料或制成屋面材料，具有巨大的研究空間和應(yīng)用前景。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　1. 鎂是生命活動中重要的活性元素，是維持學(xué)齡前兒童生長發(fā)育必需的元素之一.在生活中，要采用科學(xué)的飲食方式，充分保障兒童鎂的攝入量，確保身心的健康發(fā)育，同時，隨著科學(xué)

59、研究的不斷發(fā)展，鎂對學(xué)齡前兒童健康的影響將會得到更加深入的認(rèn)識。</p><p>　　2. 鎂渣是生產(chǎn)金屬鎂時排除的工業(yè)廢渣,廢渣產(chǎn)生后經(jīng)過了急速冷卻的過程, 所以,鎂渣內(nèi)礦物是屬于介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu), 結(jié)構(gòu)中存在活性的陽離子,而且,鎂渣本身具有很高的水化活性,可最后生成水化硅酸鈣凝膠,因此鎂渣作為膠凝材料是可行的。</p><p>　　3. 鎂渣作為堿膠凝材料是可行的,因為鎂渣的Ca/Si

60、要大于礦渣中Ca/ Si ,所以,鎂渣中的[SiO4]4-更易丟失,鏈斷裂,形成類似于有機-無機雜化物的結(jié)構(gòu),但建議在鎂渣中摻入一定的硅酸鹽水泥或磨細(xì)硅酸鹽水泥熟料和磨細(xì)礦渣, 以提高鎂渣膠凝材料的耐久性。</p><p>　　4. 由于鎂渣中MgO的含量與硅酸鹽水泥相比是比較高的,所以,應(yīng)用鎂渣作為砂漿的膠結(jié)材料是非常理想的,鎂渣不但可以提高砂漿的和易性,而且還可以提高砂漿的強度和耐久性,因為MgO具有一定的膨

61、脹作用,這種膨脹作用可以彌補膠凝材料水化和硬化過程中產(chǎn)生的自收縮, 減少開裂,從而提高其強度和耐久性。</p><p>　　5. 可以在鎂渣中摻入一定量的輕骨料,制作輕質(zhì)保溫墻體材料或制成屋面材料, 應(yīng)用鎂渣制作墻體材料具有巨大的市場前景。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　三年的大學(xué)生活在此即將畫上個句號，我的

62、學(xué)校生活也隨著畫了個句號，開始著我下一段路程，三年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在即將付梓之際，思緒萬千。</p><p>　　首先在這跟我的指導(dǎo)老師曹慧君，以及實驗室老師說聲“謝謝，老師辛苦了”您們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。當(dāng)我對論文的思路感到迷茫時，您為我理清思路，指導(dǎo)我往一條比較清晰的思路上進(jìn)行修改。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時積極地跟

63、曹老師交流，因為我覺得這樣可以使得我的論文更加完善。在不斷完善和修改的過程中，也讓我更加懂得“一分耕耘才有一分收獲”的道理。再次對您表示感謝，師恩偉大，無以回報。然后，還要感謝所有在大學(xué)期間傳授我知識的老師，每一位老師的悉心教導(dǎo)都是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。感謝和我一起生活兩年半的室友，是你們讓我們的寢室充滿快樂與溫馨，讓我的腦海充滿著美好的回憶。感謝我的朋友，感謝你們在我失意時給我鼓勵，在失落時給我支持，感謝你們和我一路走來，讓我在此過程

64、中倍感溫暖。 最后，感謝我的的家里人，謝謝您們一直以來對我的關(guān)心與支持，一直以來您們對我的默默付出我銘記在心，我愛您們，您們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。</p><p>　　在論文即將完成之際，我心情是矛盾的，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直以來離不開可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。 隨著畢業(yè)論文的結(jié)束，也代表著我們

65、大學(xué)歷程的即將結(jié)束，在這里，感謝朋友，老師，給我的支持和鼓勵，在這里的的三年又畫上了一個圓滿的句號。回憶三年，走過的點點滴滴，一幕幕畫面，像電影一樣，在腦海里稍縱即逝，有著些許感傷，些許遺憾，但是回憶是美好的，我會倍感珍惜。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 武小娟、王志宏、杜文博等。鎂工業(yè)的環(huán)境協(xié)調(diào)性發(fā)展[J].中國建材

66、科技，2007（5）：46～48.代做畢業(yè)設(shè)計</p><p>　　[2] 肖力光、王思宇、雒鋒。鎂渣等工業(yè)廢渣應(yīng)用現(xiàn)狀的研究及前景分析J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報，2008，25（1）：1～7.</p><p>　　[3] 肖力光，雒鋒，黃秀霞。利用鎂渣配制膠凝材料的機理分析[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報，2009.26（5）：1～5. </p><p>　　[4]

67、Komatsu H,Iwasawa N,Citterio D,et al,Design and Synthesis of Highly and Selective Fluorescein-Derived Magnesium Fluorescent Probes and Application to Intracellular 3D Mg2+ Imaging[J] .J Am Chem Soc,2004,126:16353-16360&

68、lt;/p><p>　　[5]WangL，QinW，TangX，et al．Development and Applicationsof Fluorescent IndicatorsforMg2+andZn2+［J］．JPhysChemA，2011，115:1609～1616．</p><p>　　[6]李靈洲。鎂的生理與藥理作用［J］． 云南醫(yī)藥，l996，1(1) :57～59．</

69、p><p>　　[7]黨京丹。微量元素鎂缺乏的臨床意義［J］． 醫(yī)學(xué)綜述，2006，19(12) :1181～1183．</p><p>　　[8]王友基，顏遠(yuǎn)芳，林成棟。血清鎂濃度與三蛋白濃度的關(guān)系［J］． 微量元素與健康研究，1997,14(1):4～623鞍山師范學(xué)院學(xué)報 第14卷</p><p>　　[9]李淑華。鎂缺乏對人體健康的危害［J］． 中國校醫(yī)，200

70、0，14(3) :232．</p><p>　　[10] 袁潤章。膠凝材料學(xué)[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1996. </p><p>　　[11] 楊南如，曾燕偉。研究和開發(fā)化學(xué)激發(fā)膠凝材料的必要性和可行性[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2006（2）：42～46.</p><p>　　[12] 崔自治，倪曉，孟秀莉。.鎂渣膨脹性機理試驗研究[J].粉煤灰綜合利<

71、;/p><p>　　用，2006（2）：8～10.</p><p>　　[13] 李經(jīng)寬。鎂渣脫硫劑活化性能的試驗研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2008</p><p>　　[14]趙愛琴。利用鎂渣研制新型墻體材料［J］山西建筑，2003（17）：48～49</p><p>　　[15]王羨德。對鎂渣使用效果的探討［J］四川水泥，1997（6）

72、：30～31</p><p>　　[16]郭春軍。用金屬鎂渣替代部分礦渣生產(chǎn)水泥［J］水泥，2005（6）：24～25</p><p>　　[17]黃從運，柯勁松，張明飛。鎂渣替代石灰石配料燒制硅酸鹽水泥熟料［J］新世紀(jì)水泥導(dǎo)報，2005（5）：27～28</p><p>　　[18]喬曉磊，金燕。金屬鎂冶煉還原渣脫硫性能的實驗研究［J］科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007

73、，17(7)：185～1889</p><p>　　[19]陳恩清，吳連平。鎂還原渣和粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土工藝研究［J］三峽大學(xué)學(xué)報,2006，12(6):522～525</p><p>　　[20]丁慶軍, 李 瑞, 胡曙光, 呂維勝，鎂渣作水泥混合材的研究J 水泥工程, 1998(3):37～39 </p><p>　　[ 21]霍冀川,盧忠遠(yuǎn), 石榮, 易顯華

74、, 謝久林，鎂渣配料煅燒硅酸鹽水泥熟料的研究J .2000(1):54～56</p><p>　　[22]CarlosA.S.Oliveira;AdrianaG.Gumieri;AbdiasM.Gomes;WanderL.Vasconcelos.Characterization of magnesium slagaiming the utilization as a mineral admixture in mo

75、rtar.Fededal University of Minas Gerais(UFMG),Brazil.RILEM Procedings PRO40;International RILEM Conference on the Use of Recycled Materials in Buildings and Structures vol.2;2004.11.08-11;Barcelona(ES)</p><p&g