阿利特-硫铝酸盐水泥熟料的气固反应制备及水化性能

采用气固反应法制备了阿利特-硫铝酸盐体系水泥熟料。利用X线衍射仪(XRD)、水化量热仪、压汞法(MIP)等技术分析了SO_2气体流量和煅烧温度对水泥熟料矿物组成的影响,以及该体系的水化性能和浆体结构。结果表明:硅酸盐水泥熟料中可引入3CaO·3Al_2O_3·CaSO_4(C_4A_3$)矿物,实现3CaO·SiO_2(C_3S)和C_4A_3$的共存。在SO_2流量为40 mL/min、温度为1 250℃条件下处理硅酸盐水泥熟料30 min可制备C_3S含量52.61%和C_4A_3$含量2.13%共存的阿利特-硫铝酸盐体系水泥熟料。阿利特-硫铝酸盐体系水泥由于C_4A_3$的存在,凝结时间和水化诱导期较硅酸盐水泥短,早期的孔隙率和早期强度均优于硅酸盐水泥。     

贝利特-硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特(C2S)、硫铝酸钙(C4A3S-)和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料(BCSAF),分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼(B)掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构.研究结果表明:C4A3S-有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S.掺杂B可在常温下稳定α′-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙(C2AS)过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度.     

硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特（C2S）、硫铝酸钙（C4A3S?）和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料（BCSAF）,分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼（B）掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构。研究结果表明：C4A3S?有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S。掺杂B可在常温下稳定α’-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙（C2AS）过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度。     

关于C_(11)A_7·CaF_2稳定性的研究

本文采用X射线衍射分析方法,研究了影响C_(11)A_7·CaF_2稳定性的因素,结果表明C_(11)A_7·CaF_2在1450℃以内,能够稳定存在;Mgo,K_2O对C_(11)A_7·CaF_2稳定性没有影响;Na_2O、P_2O_5和CaO能与C_(11)A_7·CaF_2发生反应、分别生成少量NC_6A_3、Ca_5F(PO_4)_3和C_3A,但在硅酸盐水泥熟料的正常煅烧制度下,反应程度较低,对C_(11)A_7·CaF_2稳定性不大.熟料中铝酸盐相存在的形式,主要取决于氟在熟料中的分布,CaF_2掺量较低,温度超过1350℃,C_(11)A_7CaF_2消失,生成C_3A;CaG_2掺量较高时,温度高达1450℃,熟料中的铝酸盐相仍为C_(11)A_7·CaF_2,而不生成C_2A.     

阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料烧成与性能研究

采用正交试验的方法研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥的烧成制度。结果表明：对该熟料力学性能影响最大的因素是冷却方式，其次是烧成温度，影响程度最小的是保温时间。该水泥的最佳烧成制度为：烧成温度为1380℃，保温时间为60min，冷却方式为自然冷却；同时，在最佳烧成条件下制备的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1d，3d，28d抗压强度分别达到24．7MPa，52．5MPa，102．5MPa，展现出良好的力学性能。同时利用XRD和SEM—EDS对熟料矿物组成及结构进行了分析。     

磷石膏低温分解制备硫铝酸盐水泥的工艺研究

基于磷石膏完全替代石灰石的制备策略,以磷石膏、二氧化硅和氧化铝为水泥原料,烧制以硫铝酸钙和贝利特为主的硫铝酸盐水泥,考察了不同碳硫比(焦炭和硫酸钙的摩尔比)、煅烧温度和金属离子含量对水泥熟料矿物形成以及水泥性能的影响。结果表明：当碳硫比为2、煅烧制度为800～900℃-1 h/1 300℃-0.5 h时,在空气气氛下成功烧制出硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物成分;在不外掺石膏的情况下,制备出的水泥净浆试件3 d抗压强度可达35.2 MPa, 28 d抗压强度达到42.8 MPa。利用磷石膏低温部分分解烧制的硫铝酸盐水泥达到了GB 20472—2006的要求。     

C_3S-C_(2.75)B_(1.25)A_3-C_2S-C_3A-B_2O_3体系熟料组成与性能的研究

设计了C_3S-C_(2.75)B_(1.25)A_3-C_2S-C_3A-B_2O_3体系组成的水泥熟料 ,实验以分析纯化学试剂为原料 ,在 135 0℃煅烧并保温 1h。结果表明 ,在该熟料体系中阿利特、硫铝酸钡钙、贝利特和铝酸三钙等矿物的最佳组成分别为 5 0 %、10 %、2 5 %和 15 % ,B2 O3 的适宜掺量为 2 %。在最佳组成和制备工艺条件下 ,所制的阿利特 -硫铝酸钡钙水泥的 1d、3d和 2 8d抗压强度分别达到 2 1.3MPa、4 8.1MPa和 80 .8MPa ,展现良好的早期力学性能。同时还研究了氟化钙对该体系水泥熟料的影响 ,并利用SEM -EDS、XRD等测试手段对熟料的组成、结构及性能进行了分析研究。     

采用烧结法处理高铁赤泥回收氧化铝

利用氧化铝热力学数据库,对高铁赤泥炉料烧成过程中的相关化学反应进行热力学计算,并在此基础上,研究烧成温度、烧成时间、炉料配比等烧成工艺条件对高铁赤泥炉料烧成效果的影响.研究结果表明赤泥炉料的配钙量可以在较宽的范围内变化,并且在烧成过程中可能生成不溶盐类,导致熟料中氧化铝的溶出率降低;延长烧成时间和增加配料铁酸钠含量均有利于烧结;高铁赤泥炉料的最佳配料是 熟料中Na2O·Fe2O3 质量分数为10%～12%,钙铁摩尔比为1.0～1.2;烧成工艺条件是温度为1 000～1 050 ℃,烧成时间为30～40 min.在最佳配料和烧成工艺条件下,当熟料中氧化铝含量为15%左右时,熟料中Al2O3 回收率可达85%～90%.     

快速煅烧水泥熟料中液相的研究

用高温显微镜观察了水泥熟料在急烧和普烧过程中液相出现的温度;用高温粘度计测定了在C_3S-C_2S—C_3A-C_4AF系统中具有最低共熔温度(1338℃)和这个系统中在1450℃具有为C_2S和CaO所饱和的液相的两组试样的液相粘度;用x-荧光分析和穆斯堡尔谱对淬冷熟料的微观结构进行了研究。结果表明:快速煅烧可使水泥熟料在反应过程中的一部份Al~(3 )和Fe~(3 )从结构紧密的四配位转变成结构松散的六配位,从而使水泥熟料中液相出现温度降低200℃左右,液相粘度降低近一倍,波相量增加速度加快,不仅使熟料反应各阶段均处于液相参与下进行,而且降低了水泥熟料的煅烧温度,可以在1300℃左右烧成优质熟料。     

绿色熟料水泥的研究

在低铁生料中掺入适量氧化铬可以烧成绿色水泥熟料。本文研究表明,含有铬的工业废渣可以作为绿色水泥熟料的着色剂,这为降低水泥的生产成本和减轻污染开辟了一个新的途径。本文通过化学分析、XRD、电子自旋共振、X光电子能谱等分析研究了绿色水泥的组成、结构和性能。研究结果表明,铬不仅有良好的着色效应而且还能促进水泥熟料的形成,掺用萤石、石膏复合矿化剂可以在较低温度下烧成绿色水泥熟料而且水泥强度较高;煅烧温度、冷却速度和熟料中铬、铝、铁的含量等对绿色水泥的颜色有较大的影响;熟料中铬离子主要以Cr~(3+)、Cr~(5+)离子形式存在,可溶性的铬离子极少;绿色水泥制品颜色美观而且稳定。     

不同钡矿物对制备无水硫铝酸钡钙矿物的影响

目的研究不同钡矿物对制备无水硫铝酸钡钙矿物的影响,为工业生产含钡硫铝酸盐水泥提供理论依据.方法分别采用毒重石和重晶石为含钡原材料,在1 400℃保温180 min的烧成制度下烧成硫铝酸钡钙矿物(2Ca O·Ba O·Ca SO4),使用X射线粉末衍射法对烧成熟料进行测试,并使用TOPAS软件进行定量分析.结果在全谱拟合过程中,使用毒重石制备无水硫铝酸钡钙矿物的Rw p的值为7.71%,使用重晶石制备无水硫铝酸钡钙矿物的Rw p值为12.64%,使用毒重石烧成的熟料中无明显杂质相,使用重晶石烧成的熟料中出现了11.22%的铝酸钡.结论使用毒重石制备的无水硫铝酸钡钙矿物比使用重晶石制备的矿物更为纯净.     

3C_2S·3CaSO_4·CaF_2的性质及其对C_2S与C_3S形成的促进作用

本文对以氟、硫作矿化剂煅烧硅酸盐水泥熟料时出现的过渡相氟硫硅酸钙(3C_2S·3CaSO_4·CaF_2)的性质进行了研究,同时探讨了3CaS·3CaSO_4·Ca F_2对 C_3S 和 C_2S在不同温度及升温速率下的促进作用。     

氧化铜对高胶凝性熟料矿物形成及固溶的影响

借助化学分析法测定了水泥熟料中C4A3S矿物的含量和Cu2 离子在熟料中的浸出率,用X射线内标法测定了水泥熟料中C3S含量;用X射线衍射和差热分析研究了矿物形成过程;并采用扫描电镜和透射电镜分别研究矿物形貌和C3S晶体结构.研究结果表明:生料中掺入一定量的CuO,能降低水泥熟料的烧成温度,促进C3S和C4A3S两种矿物相互共存.过高的CuO亦会降低C4A3S矿物的分解温度.     

C_3S-C_4A_3型粉煤灰水泥的烧成与性能

将粉煤灰、石灰石和少量石膏配合制成生料,烧成以硅酸三钙和硫铝酸钙为主要矿物成分的早强熟料,再掺加40%左右的粉煤灰作为混合材料而磨成的水泥,标号能够达到325～425,早期强度较高。矿物形成过程的实验室研究和φ3.1/2.5×78米回转窑的试生产都证明,C_aO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3系统中引入一定量的SO_3和少量的C_aF_2.硅酸三钙的形成温度可大幅度降低。同时,所形成的一定量的硫铝酸钙等矿物对早强是有利的。当石膏和粉煤灰的掺加量控制适当时,能制造出性能良好的水泥,可望成为一种应用广泛的新品种.     

低温烧成阿利尼特白水泥的试验

利用低温盐溶工艺 ,探讨在 1 2 0 0℃烧成阿利尼特白水泥熟料的可行性 .初步揭示低温盐溶工艺烧成熟料的主要矿物成分为阿利尼特、贝利特和氯铝酸钙 ,掺加质量分数为 0 .0 0 3～ 0 .0 0 4柠檬酸 ,可以解决因早强矿物氯铝酸钙造成的阿利尼特白水泥速凝问题 .浸水急冷熟料粉磨至比表面积大于 3 0 0 0cm2 ·g-1时 ,白度可达到 84%左右 ,2 0mm× 2 0mm× 2 0mm水泥净浆试件的 2 8d抗压强度可达到 75MPa左右 .     

掺杂CuO阿利特-硫铝酸钙水泥熟料矿物的形成化学及其性能

采用化学分析、X线衍射分析等测试手段研究了掺杂CuO阿利特-硫铝酸钙熟料的形成化学,测试熟料抗压强度.研究结果表明:在生料中掺杂CuO能够改善生料的易烧性,掺杂适量(质量分数不超过0.1%)的CuO可以明显提高熟料中硫铝酸钙的含量,从而提高熟料的性能,熟料的2、7和28d净浆强度分别提高19.8、9.4和9.0MPa.掺杂CuO不改变阿利特-硫铝酸钙熟料体系中阿利特的晶型,该熟料中阿利特均为M1型.     

CaO—SiO_2—CaCl_2体系中的一个新相

苏联学者将氯化钙引入水泥生料中,在1000°～1100℃烧成了阿利尼特水泥熟料,烧成温度可降低400°～500℃,可节能约1/3。阿利尼特水泥的性能优于普通波特兰水泥。我们在与阿利尼特水泥(又称加氯水泥)有关的CaO—SiO_2—CaCl_2体系中,发现了一个新相,与该体系中已知的各物相皆不相同。我们把它命名为C相。它是用分析纯的CaO、SiO_2、CaCl_2配料,在高温煅烧得到的。可能是CaSiO_3与CaCl_2的互化物,其化学式有待进一步研究确定。     

CaF2对阿利特-硫铝酸钡钙水泥合成及性能的影响

用化学纯试剂为原料,研究了CaF2对阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿物形成过程及水泥性能的影响。实验设计将具有早强性能的硫铝酸钡钙矿物引入到硅酸盐水泥熟料矿物体系中,并取代其中的C3A矿相。实验表明:适量的CaF2能改善熟料的易烧性,促进f-CaO的吸收和熟料矿物的形成。CaF2质量掺量为0.5%~1%时,有利于提高水泥的早期力学性能。CaF2质量掺量超过1.5%时,生成氟铝酸盐C11A7.CaF2,且不利于C3S和硫铝酸钡钙矿物形成。XRD和SEM-EDS分析表明,在该矿物体系中,含有阿利特、贝利特和少量硫铝酸钡钙矿物。这说明硫铝酸钡钙矿物能够和硅酸盐水泥熟料矿物复合并共存。     

快速升温熟料C_2S和C_3S形成动力学机制的研究

本文采用快速升温(800℃/min)和模拟普通回转窑升温速度(10℃/min)二种方法,研究了硅酸盐水泥熟料中C_2S和C_3S形成的动力学过程。研究结果表明,C_2S形成的动力学控制过程均属扩散范围;普通升温煅烧熟料中C_3S形成动力学也属扩散范围;但快速升温煅烧时,熟料中C_3S形成则属于过渡范围,由化学反应速度和扩散速度同时控制。     

不同钡掺量硫铝酸钡钙矿物结构及其水化

通过Ba~(2+)取代硫铝酸钙(C4A3-S)矿物中的Ca2+制备出胶凝性能优良的硫铝酸钡钙(C_(4-x)B_xA_3-S)矿物.选取了19个不同钡掺量的生料,在1 400℃条件下保温3h烧成不同的C_(4-x)B_xA_3-S矿物,并分析了钡掺量对C_(4-x)B_xA_3-S水化性能的影响.通过XRD Rietveld全谱拟合方法对熟料中的矿物种类和含量进行定量计算,并对C_(4-x)B_xA_3-S的晶体结构进行精修,分析了C_(4-x)B_xA_3-S中的实际钡含量和Ba~(2+)利用率.结果表明,随着钡掺量的增加,C_(4-x)B_xA_3-S的含量先增加后减少,在钡掺量为0.6 mol时达到最大,C_(4-x)B_xA_3-S的含量为93.2%.C_(4-x)B_xA_3-S矿物中的实际钡含量和Ba~(2+)利用率均随钡掺量的增加呈现出先增加后减少的趋势,钡掺量在0.4mol时合成了C3.61B0.39A3-S,Ba~(2+)利用率达到97.5%.并且随着钡掺量的增加C_(4-x)B_xA_3-S的晶面间距逐渐增大.C_(4-x)B_xA_3-S水化后的抗压强度随着钡掺量的增加逐渐增大,但当钡掺量超过1.4mol时,由于膨胀导致强度下降,最终试块胀裂.