冷却方式对熟料矿物及C3S晶型的影响

C₃S矿物是熟料的主要成分,是水泥熟料强度的主要提供者,熟料的强度不仅受C₃S含量影响,与C₃S晶型也直接相关。为研究冷却方式式对熟料矿物成分和晶型结构的影响,将不同水泥厂工业生料经制样烘干后在1 450 ℃下煅烧保温30 min,采用液氮淬冷、空气快冷和随炉慢冷的方式制备熟料。通过TG-DSC、XRD、Rietveld全谱拟合、岩相分析等对熟料矿物组成、含量、晶型、形貌以及固溶情况进行分析。结果表明:冷却速度加快,熟料中C₃S含量提高,β-C₂S、C₃A及C₄AF含量降低,铝率较大生料的冷却速度对C₃S、C₃A含量影响更显著;冷却方式不同,C₃S晶型不同,液氮冷却和空气冷却时C₃S多为M1或M3型,随炉冷却时C₃S多为T型,冷却速度减慢使C₃S晶型从M型向T型转变。     

氟硫矿化剂对高石英含量水泥生料煅烧的影响

使用全组分废弃混凝土替代部分原材料烧制水泥熟料能够提高建筑垃圾利用率,但这将不可避免地引入石英态的SiO₂,对生料易烧性和熟料质量带来不利影响。本文以石英砂为硅质原料,配制高石英含量的生料,按不同比例掺入氟硫矿化剂(m(F)/m(SO₃)=0.4),研究了氟硫矿化剂对高石英含量水泥生料易烧性、熟料煅烧过程、熟料矿物组成与结构、熟料水化后抗压强度以及水化产物形貌的影响。试验结果表明,氟硫矿化剂掺加到高石英含量水泥生料中能够显著改善生料的易烧性,减少系统液相出现和降低C₃S析晶温度,促进熟料矿物形成,熟料水化后的抗压强度也更高,水化产物更致密。氟硫矿化剂中CaF₂的质量掺量从0.5%增加至1.5%时,C₃S晶体长径比变小,熟料水化后的抗压强度有少许降低。     

利用铜尾矿作硅质原料制备硅酸盐水泥熟料的研究

利用铜尾矿作硅质原料,配制了不同率值的硅酸盐水泥生料,在不同温度(1 350 ℃、1 400 ℃和1 450 ℃)下进行煅烧,得到了相应的硅酸盐水泥熟料样品。利用乙二醇-乙醇法测定样品中的游离氧化钙f-CaO研究了水泥生料的易烧性,利用差示扫描量热仪(DSC)测试生料的吸放热峰研究了铜尾矿对水泥矿物形成温度的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了熟料的矿物组成和微观结构。结果表明,与砂岩配料相比,采用铜尾矿作硅质原料配料烧制硅酸盐水泥熟料时,液相出现和C₃S开始形成的温度均更低,生料的易烧性更好。熟料石灰饱和系数(KH)低于0.92,1 400 ℃的煅烧温度下即可制备出f-CaO符合标准要求的硅酸盐水泥熟料,C₃S的尺寸约为20 μm,熟料的结构更加致密。     

镍铁渣硫酸浸出渣制备硅酸盐水泥熟料工艺研究

以镍铁渣硫酸浸出渣为原料制备硅酸盐水泥熟料，研究不同石灰饱和系数和不同焙烧温度对硅酸盐水泥熟料物相结构与微观形貌的影响。通过测定熟料中f-CaO浓度来判断水泥熟料的易烧性，通过XRD、EDS、SEM分析熟料的物相结构、元素分布及微观形貌。结果表明，焙烧温度越高，f-CaO浓度越低，易烧性越好。当焙烧温度为1 350℃时，硅酸盐水泥熟料焙烧后出现了粉化现象且未形成C₃S相；而当1 400℃焙烧时，硅酸盐水泥熟料中出现了以C₂S和C₃S为主的晶相，未出现粉化现象；当焙烧温度达到1 450℃时，水泥相晶粒组织发育比较充分。该熟料与石膏混合制成水泥，其水泥砂浆的水化产物经28 d养护后抗压和抗折强度分别为37.34和7.01 MPa。     

全废渣制水泥中氧化锶对熟料性能的影响

新疆天业(集团)有限公司开发的采用电石渣、石灰渣和除尘灰等十余种废渣烧制水泥的新工艺,实现了大宗工业固废的资源化利用,然而这些废渣中均含有微量的SrO,对熟料性能有一定的影响。通过使用化学成分分析、X射线衍射分析、Rietveld全谱拟合等对生料和烧制成的熟料进行分析,并测定熟料的机械强度。进一步通过热力学模拟,改变入窑生料中SrO掺入量,计算熟料中各主要矿物相和液相的变化情况。结果表明,生料中掺入少量的SrO可以促进C₃S、C₄AF等有效矿物相的形成,并对熟料早期强度提升较大,而对后期强度作用却不明显。随着掺入SrO的增多,熟料中C₃S的含量也在增加,有利于铁相矿物形成,然而游离氧化钙却在随之增加。因此需控制SrO的掺量,其掺入的含量在0.2%~1.0%(质量分数)之间时对提高熟料烧成质量有显著促进作用。     

ZnO对硅酸盐水泥熟料矿物组成影响的研究

以空白生料为基准,掺入0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%的ZnO,分别在1300 ℃,1350 ℃,1400 ℃,1450 ℃煅烧成熟料,用甘油-乙醇法、XRD结合Rietveld方法、岩相分析对熟料进行分析.结果表明:ZnO可以改善生料的易烧性,在较低温下明显促进f-CaO的吸收.不同煅烧温度下,随着ZnO掺量的增加,熟料中铝相减少,铁相增加,C3S矿物含量增多;在1450 ℃,当掺入1.5%的ZnO时,C3S存在晶型转变,由M3型转化为M1型.从1450 ℃煅烧条件下的样品熟料岩相图中可以看出,随着ZnO的掺入,改善了C3S晶型晶貌,使熟料具有良好的微观结构.     

大颗粒水泥熟料的内外层矿物分析

由于回转窑中煤灰沉落及熟料颗粒内外烧成温度不同,大颗粒熟料外、中、内层矿物相组成不同导致水泥熟料强度的差异值得我们研究。本文借助化学分析、XRD定量分析和SEM形貌分析研究生产线上直径约40 mm的同一大颗粒水泥熟料外、中、内层化学成分、矿物组成和晶型结构。结果表明：从外层到内层的SiO₂、C₃S的含量逐渐降低,未和f-CaO反应的C₂S含量增加;硅酸盐矿物总体含量降低。从外层到内层C₃S-M1型向C₃S-M3型和C₃S-T型转变。     

生料中MgO含量对熟料性能影响的实验研究

梅州基地不同矿场的石灰石镁含量差异大，为量化高镁石灰石对熟料煅烧和水泥性能的影响，采用平行对比实验法进行研究。研究表明，在相同率值和相同煅烧条件下MgO含量对熟料性能的影响主要有：MgO含量会影响生料的易烧性，也会影响熟料的质量，MgO含量每提高1%，熟料硅酸盐矿物总量会降低2%左右；MgO含量高的熟料C₃S低C₂S高，熟料的早期水化率较低；高镁石灰石配料烧制的熟料流动度更佳，但对强度发挥不利。从实验结果总体上看，熟料随MgO含量的增加，熟料强度呈下降趋势。     

煅烧煤矸石配料对生料易烧性和熟料矿物组成的影响

为探讨煅烧煤矸石在水泥生产中的应用，按KH=0.88～0.92，SM=2．1～2.5，肼=1．2～1.9的熟料率值控制，分别掺入4％，6％和8％的煅烧煤矸石代江砂配料，进行了煤矸石对生料易烧性影响的试验；同时进行煤矸石掺量对熟料烧成制度（烧成温度和烧成时间）影响的研究。在此基础上，进行了煅烧煤矸石对水泥熟料矿物形成过程、组成及质量的影响和作用机理分析探讨。结果表明：（1）掺入4％-8％的煅烧煤矸石，可明显改善生料的易烧性，减少f-CaO含量并能降低烧成温度50～100℃；（2）对掺入6％的煅烧煤矸石并经1250℃，1300℃和1400℃烧成物料的XRD分析可知，在1300℃其烧成反应已较充分，C3S结晶程度高．其熟料烧成范围为1300～1400℃；（3）煤矸石与矿化剂复掺可进一步改善生料的易烧性，其中复掺萤石效果最好。     

2CaSO_4·K_2SO_4复盐对硅酸盐水泥熟料烧成及水化的影响

通过高温合成2CaSO_4·K_2SO_4复盐,再将其以不同掺量掺入Ca CO3、Si O2、Al2O3和Fe2O3组成的水泥生料中,在1 450℃煅烧至水泥熟料中f-Ca O小于1%。研究了2CaSO_4·K_2SO_4复盐对水泥熟料高温烧成过程、矿物组成与结构及水化性能的影响。结果表明:2CaSO_4·K_2SO_4降低了Ca CO3起始分解温度,改变了熟料的熔融液相性质,增加了液相量,降低了矿物的最低共熔温度;2CaSO_4·K_2SO_4提高了熟料中C_3S含量,降低了C_3A和C_4AF含量,烧成熟料中C2S晶型主要为β型,也存在少量γ型,2CaSO_4·K_2SO_4使C_3S晶型由R型向M_1型转变,但晶型不随掺量改变。复盐的掺入缩短了熟料水化的诱导期,促使第二水化放热峰最大值提前出现,2CaSO_4·K_2SO_4掺量增加抑制了熟料前期和后期水化性能,提高了中期水化放热速率。     

FeS与TiO2共存对水泥熟料中Ti的固化与迁移及矿物组成的影响

为研究FeS与TiO₂共存对水泥熟料中Ti的固化与迁移及矿物组成的影响,采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)与Rietveld全谱拟合法分别测量水泥熟料中Ti 的含量与分布以及熟料的矿物组成,根据X射线光电子能谱(XPS)、结构性差异因子D与Hume-Rothery经验公式探究S与Ti在水泥熟料中的存在形式。结果表明,FeS的掺入对水泥熟料固化Ti的能力影响较小,但使得Ti由中间相向硅酸盐相迁移。随着FeS含量增加,Ti在C₂S中的含量增加46.9%,促进α-C₂S的形成,增强了硅酸盐相对Ti的固化能力;熟料中Fe²⁺/Fe³⁺摩尔比增大和CaSO₄的生成是使C₃S和C₄AF含量降低,C₂S和C₃A含量增加的主要原因。     

低铝硅比条件下硫铝酸盐水泥熟料中钙铝黄长石相的演变及形成动力学

为揭示低铝硅比（质量比）条件下硫铝酸盐水泥熟料中低水化活性钙铝黄长石相（C₂AS）降低熟料质量的作用机制,固定铝硅质量比为 2,通过改变煅烧温度及保温时间制备了一系列熟料。采用 X 射线衍射结合 Rietveld 方法和热重-差示扫描量热法,研究了 C₂AS 的演变过程。结果表明：950～1 200 ℃范围内 C₂AS 主要由 CaO、SiO₂以及 Al₂O₃反应而来;当温度超过 1 200 ℃时,C₂AS 主要由 C₄A₃$分解出的 CA 及 CaO 与残留的 Si O₂反应形成。反应动力学分析表明：超过 1 200 ℃时 C₂AS的形成主要由 Ca²⁺的扩散过程控制,其反应活化能为（305±20） k J/mol。本研究为硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中低品位铝矾土的使用提供了理论指导。     

钢渣作生料组分烧制熟料的研究

把钢渣作为水泥生料的一部分烧制水泥熟料,在1 450℃下煅烧,保温30 min。掺入的钢渣比表面积分别为350~570 m2/kg。研究发现试样烧成的熟料完全满足水泥强度要求。其中钢渣比表面积570 m2/kg的试样烧成的熟料强度最高。在生料中掺入适量的钢渣不仅可以降低硅氧率,还可减少f-CaO含量,提高熟料质量。     

用硅钙渣烧制水泥熟料的研究

用不同比例的硅钙渣替代石灰石和黏土掺入水泥生料中,在不同的烧成温度(1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃和1450℃)下进行煅烧,对烧成熟料的易烧性、矿物组成及矿物相的微观形貌进行分析.研究结果表明:在生料中掺加硅钙渣有助于液相形成、降低水泥熟料的烧成温度和改善生料的易烧性,更有利于烧成贝利特熟料,不利于烧成阿利特熟料.在生料中硅钙渣的掺量较高(60%)时,硅钙渣中微量氧化钠的存在使生料在烧成时形成不利于C3 S晶体形成和成长的碱性液相及价键较强AlO5-4和FeO5-4四面体,从而使烧成熟料中的C3 S矿物不论从外观还是Ca/Si摩尔比都接近C2 S矿物.     

熟料粒度分布与矿物组成对硅酸盐水泥抗裂性的影响

为系统探究熟料粒度分布和矿物组成对硅酸盐水泥抗裂性的影响,研究了熟料粒度分布和矿物组成对水泥基材料工作性能、水化性能、力学性能、干燥收缩性能和抗裂性能的影响。结果表明：随着水泥熟料细颗粒含量的提高,水泥标准稠度用水量增大,凝结时间缩短,失水率减少,干燥收缩增大,开裂风险增大;随着水泥熟料中C₃S含量的减少,C₂S含量的增加,水泥标准稠度用水量变化不明显,凝结时间延长,早期水化活性和强度降低,后期强度能稳定增长,失水率增大,干燥收缩减小;制备抗裂硅酸盐水泥时,建议水泥熟料粒度分布特征粒径D₁₀控制在5～7μm之间,D₉₀在45μm左右,C₃S含量在40%～60%,C₂S含量在10%～30%。     

煅烧温度对水泥熟料矿物相含量及形貌影响的Rietveld法研究

为了探究煅烧温度对水泥熟料矿物相的影响,采用XRD分析法、Rietveld法以及岩相法,对不同煅烧温度下得到的熟料矿物相进行定性、定量以及形貌分析。研究结果表明:采用Rietveld法可快速、准确测得熟料中各矿物相的相对含量;通过Rietveld法计算得到的矿物相含量可明显看出,煅烧温度对熟料中各矿物相的含量有直接影响,其中对C₃S和C₂S含量的影响最为明显;Rietveld法与鲍格算法得到的矿物相含量结果接近,但拟合得到的C₃A含量会偏低,这是由于熟料的急冷使得C₃A以玻璃相形式存在;煅烧温度升高,晶体成核和发育更加完善,熟料能呈现更好的形貌。     

晶种煅烧水泥熟料机理初探

晶种煅烧水泥熟料机理初探王善拔广州市建筑材料工业研究所（５１００３０）王宁章广西大学工程技术学院（５３７０００）１引言掺晶种煅烧水泥熟料已在不少水泥厂特别是立窑水泥厂的熟料煅烧中取得较好的经济效果。据报导，掺入３％～５％的晶种后，熟料产量提高１０％左...     

V2O5掺杂对硅酸盐水泥熟料烧成及矿物结构的影响

以空白生料为基准,分别掺入占质量分数为0.5%,1%,2%的V2O5,并分别于1 250,1 300,1 350,1 400℃和1 450℃煅烧30min,制成V2O5掺杂硅酸盐水泥熟料.利用化学分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和高温显微镜分析等方法,研究V2O5掺杂对硅酸盐水泥熟料的易烧性和矿物结构的影响.探讨V2O5掺杂的影响机理.结果表明:掺V2O5改善了硅酸盐水泥熟料的易烧性,但掺量超过0.5%V2O5后测定的f-CaO没有明显区别,且由于V2O5稳定了β-C2S晶相而降低了B矿的含量.对掺V2O5后熟料的显微形貌和液相性质的分析结果表明:掺V2O5后熟料中C3S晶粒均大于基准样中C3S晶粒.这是因为V2O5稳定MeO5-4,增大液相的粘度,局部增大CaO浓度,使C3S长大速率占优势,并降低了A矿的含量.     

利用钢渣生产节能快硬高强型水泥的研究

合理利用工业废弃渣生产节能型快硬高强水泥是水泥工业发展的方向之一。在实验室中,掺加复合矿化剂或运用晶种技术,利用石灰石、粘土、石膏及少量萤石,外掺部分钢渣烧制快硬高强型水泥,用正交试验找到了最佳的原料配比。煅烧温度控制在1300℃±50℃,所得熟料中含有大量早强矿物C3S和一定数量的无水硫铝酸钙(C4A3S)和少量C11A7·CaF2;同时还有部分高温煅烧石膏,这使水泥粉磨时无需再外掺石膏。所制得的节能型快硬高强水泥,其后期强度也比较稳定,与普硅水泥相比,煤耗降低约20%,熟料产量增加10%左右。不需增加任何设备投资和工艺改进,改进的生料配方适合各种窑型煅烧。     

钴离子对水泥熟料烧成作用的研究

为探讨掺入钴离子对硅酸盐水泥熟料易烧性和矿物结构的影响，进行了系列试验研究。试验以空白生料为基准，分别掺入0．5％，1％，2％的Co2O3，煅烧至1250，1300，1350，1400，1450℃，利用化学分析、XRD、SEM、高温显微分析等方法，探讨了Co2O3掺入对熟料烧成和矿相性能的影响情况。结果表明：（1）掺入Co2O3能改善硅酸盐水泥生料的易烧性，且掺量越大，易烧性越好；（2）掺入Co2O3可以降低熟料反应相中液相生成温度，降低液相的粘度，促进C2S矿物的形成。