提高SM、IM与机立窑水泥厂ISO强度标准的实施

1 配料方案是实施ISO强度标准的关键技术 水泥生产属化学重工业,其配料方案是水泥生产工艺中重要的关键技术,配料方案确定后,在正常的工艺条件下,熟料中的矿物组成和化学成份相应确定。试验表明,熟料的抗压强度随硅酸盐矿物（C3S C2S）含量的增加而提高,随溶剂矿物（C3S C4AF）含量的增加而降低。欧洲水泥标准EVN1971-92规定,硅酸盐水泥熟料中 C3A C2S/C3A C4AF≥2/3,并要求熟料中CaO/SiO2≥2.0,以保证熟料中硅酸盐矿物为主体并以C3S为主导矿物。目前国内外新型干法窑（NSP）熟料普遍提高了硅酸盐矿物和铝酸盐矿物的含量,其硅率（SM）一般>2.5,高的甚至达到2.8～3.0,C3S     

CaF2对阿利特-硫铝酸锶钙水泥性能的影响

将硫铝酸锶钙矿物引入到硅酸盐熟料矿物体系中,合成阿利特-硫铝酸锶钙水泥.利用XRD,SEM-EDS和岩相等测试手段研究了CaF2对阿利特-硫铝酸锶钙水泥熟料矿物组成和水泥性能的影响.结果表明,CaF2能够促进固相反应使得阿利特在较低温度下形成,有利于阿利特和硫铝酸锶钙矿物的共存.当CaF2在熟料中的掺入量为0.6%时,阿利特-硫铝酸锶钙水泥的1 d、3 d和28 d抗压强度分别达到32.8 MPa、67.7 MPa和120.4 MPa,表现出良好的力学性能.     

10℃下 K+, Ca2+∥Cl-,SO42-,36%NH3-H2O体系相图的研究

为了探讨CaSO4·2H2O和KCl复分解生产K2SO4的工艺及最佳生产条件,特用恒温法研究了10℃K+,Ca2+∥Cl-,SO42-,36%NH3-H2O体系相图.溶剂NH3-H2O中氨的浓度之所以选为36%,目的在于扩大K2SO4及CaSO4·K2SO4·H2O的结晶区;反应温度选为10℃,可降低氨的蒸气压.研究结果表明:在上述条件下,体系中存在K2SO4和CaSO4·K2SO4·H2O、CaSO4·K2SO4·H2O和CaSO4·2H2O的共饱线;存在K2SO4-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl以及CaSO4·2H2O-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl的三盐共饱点;K2SO4结晶区要比25℃,溶剂NH3-H2O中氨的浓度为25%的同体系相图大得多:K2SO4-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl的三盐共饱点更偏向氯化钙一角,因此有利于CaSO4·2H2O和KCl复分解生产K2SO4:最佳工艺条件为2KCl(mol):CaSO4(mol):36%NH3-H2O(kg)=1:0.9023:0.5740,KCl的理论转化率可达90.22%;若想进一步提高KCl的理论转化率,必须加大氨的浓度.     

不同生产线入窑生料掺加硫、碱对熟料烧成作用研究

对取自不同水泥厂(ZY、JL)的入窑生料掺加一定含量的K2CO3、Na2CO3、CaSO4·2H2O,分别从生料综合热分析、生料易烧性以及熟料矿物组成三个方面,研究不同生产线入窑生料掺加硫、碱对熟料烧成的作用.结果表明:硫、碱会影响到碳酸盐分解过程,C3S形成时的热效应、f-CaO的吸收以及熟料中C3S的含量.然而,相同含量的硫、碱对于不同生产线的入窑生料,在其熟料烧成过程中的作用会存在着一定的差异性.     

10℃下K^＋，Ca^2＋//Cl^-，SO4^2-，36%NH3-H2O体系相图的研究

为了探讨CaSO4·2H2O和KCl复分解生产K2SO4的工艺及最佳生产条件,特用恒温法研究了10℃K+,Ca2+∥Cl-,SO42-,36%NH3-H2O体系相图.溶剂NH3-H2O中氨的浓度之所以选为36%,目的在于扩大K2SO4及CaSO4·K2SO4·H2O的结晶区;反应温度选为10℃,可降低氨的蒸气压.研究结果表明在上述条件下,体系中存在K2SO4和CaSO4·K2SO4·H2O、CaSO4·K2SO4·H2O和CaSO4·2H2O的共饱线;存在K2SO4-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl以及CaSO4·2H2O-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl的三盐共饱点;K2SO4结晶区要比25℃,溶剂NH3-H2O中氨的浓度为25%的同体系相图大得多K2SO4-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl的三盐共饱点更偏向氯化钙一角,因此有利于CaSO4·2H2O和KCl复分解生产K2SO4最佳工艺条件为2KCl(mol)CaSO4(mol)36%NH3-H2O(kg)=10.90230.5740,KCl的理论转化率可达90.22%;若想进一步提高KCl的理论转化率,必须加大氨的浓度.     

氧化锌对高胶凝性水泥熟料矿物形成及强度的影响

采用工业原料配料，对以硅酸三钙（C3S，C=CaO，S=SiO2）、硫铝酸钙（C4A3 S^-，C=CaO，A=Al2O3，S^-=SO4^2-）为主导矿物的含C4A3 S^-矿物硅酸盐水泥熟料的矿物形成及其强度进行了研究。借助X射线衍射和热重一差热分析研究了矿物形成过程；探讨了微量元素ZnO对熟料性能的影响及在熟料体系中的固溶情况。研究结果表明：生料中掺入ZnO可使C4A3 S^-和CaS等矿物通过低温反应形成，共存于同一熟料体系中，并可提高熟料的强度；过高的ZnO含量亦会降低C4A3 S^-矿物的分解温度。     

硫铝酸盐水泥的理化分析研究

采用现代的测试分析手段(XRD,DTA,DTH-TG,SEM,TGA等)对烧制硫铝酸盐水泥的理化过程进行系统的分析研究,得出一些有意义的结论.(1)硫铝酸水泥熟料矿物中,C4A3S的最佳生成温度为1250 ℃,其分解温度≥1 374℃;(2)该熟料矿相中没有生成C4AF等铁铝酸盐矿相的可能性;(3)硫铝酸水泥快凝的原因是熟料中存有CA,C12A7,f-CaO,CaS所致.     

硫铝酸盐与硅酸盐矿物合成高性能水泥

主要阐述以硅酸盐矿物阿利特(C3S)或贝利特(C2S)与硫铝酸盐矿物硫铝酸钙(C4A3S↑-)或硫铝酸钡钙[C(B)1A3S↑-]为主导矿物的复合型水泥的组成设计、低温合成技术及其性能与应用,同时还阐述了具有突出快硬旱强特点的硫铝酸钡钙矿物的性能以及由该矿物复合成的新型水泥的研究进展,对以阿利特-硫铝酸钡钙为主导矿物的新型高胶凝性水泥的发展前景进行了展望。     

高胶凝性水泥熟料

总结了以硅酸三钙(C3S)为主要矿物的熟料烧成研究成果和最新研究进展．C3S是硅酸盐系统的水泥熟料中含量最高、胶凝性能最好的矿物。在熟料烧成过程中。C3S是形成温度最高的矿物。因此。C3S的充分形成实际上也就代表了熟料的烧成．提高C3S含量是提高水泥熟料胶凝性能有效途径．采用离子掺杂的方法可以降低熟料烧成过程中的游离氧化钙,使C3S质量分数(下同)在70%以上的硅酸盐水泥熟料在正常温度下烧成。如：在生料中掺加氟硫复合矿化剂,适量磷渣或钢渣等含磷杂质及其与氟离子复合。或者掺入1%CuO,可明显改善熟料的易烧性。但是磷的掺加数量应有一定限制。在硅酸盐水泥熟料中引入适量硫铝酸盐矿物也可以有效提高水泥的胶凝性能。但是应该解决烧成温度范围偏窄的问题。     

10℃下K~+,Ca~(2+)//Cl~-,SO_4~(2-),36%NH_3-H_2O体系相图的研究

为了探讨CaSO4·2H2O和KCl复分解生产K2SO4的工艺及最佳生产条件,特用恒温法研究了10℃K+,Ca2+//Cl?,SO42?,36%NH3-H2O体系相图。溶剂NH3-H2O中氨的浓度之所以选为36%,目的在于扩大K2SO4及CaSO4·K2SO4·H2O的结晶区;反应温度选为10℃,可降低氨的蒸气压。研究结果表明:在上述条件下,体系中存在K2SO4和CaSO4·K2SO4·H2O、CaSO4·K2SO4·H2O和CaSO4?2H2O的共饱线;存在K2SO4-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl以及CaSO4·2H2O-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl的三盐共饱点;K2SO4结晶区要比25℃,溶剂NH3-H2O中氨的浓度为25%的同体系相图大得多;K2SO4-CaSO4·K2SO4·H2O-KCl的三盐共饱点更偏向氯化钙一角,因此有利于CaSO4?2H2O和KCl复分解生产K2SO4;最佳工艺条件为2KCl(mol):CaSO4(mol):36%NH3-H2O(kg)=1:0.9023:0.5740,KCl的理论转化率可达90.22%;若想进一步提高KCl的理论转化率,必须加大氨的浓度。     

掺烧生活垃圾焚烧飞灰和炉渣对水泥熟料矿物组成的影响

分别对掺烧20%生活垃圾焚烧炉渣的熟料和掺烧10%生活垃圾焚烧飞灰的熟料进行化学成分分析、相萃取、XRD分析与岩相分析,并与用化学纯试剂配料煅烧的基准样熟料进行对比研究。研究结果发现,受灰渣中较高含量的硫、氯等阴离子的影响,熟料KH值会降低;受灰渣当中微量重金属元素的影响,掺烧灰渣熟料的铁相中有少量C2F存在,并且其C4AF特征峰的d值增大。     

基于CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3系统的水泥熟料矿物研究

采用石灰石、硬石膏、粉煤灰、硅石为原料,研究了固定铝硫比（P=3.82）条件下,氧化铝含量为10%时,碱度系数和煅烧温度对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3系统水泥熟料矿物烧成的影响。结果表明,碱度系数为1.2,煅烧温度范围为1375~1425℃时制得的水泥为高贝利特硅酸盐水泥;C4A3S分解生成了C3A,而非C12A7;在SO3和C3A存在的条件下,促进C3S在低温下形成,部分C3S在高温下分解为α＇-C2S;水泥熟料的矿物形貌未发生明显的变化。     

Portland cement clinker mineralogical and chemical investigations: Part II electron microprobe analysis

The chemistry of the clinker minerals was studied with the electron microprobe; the alites and belites could be easily determined but the aluminates and ferrites were difficult or impossible to determine separately. In addition to the absolute contents of the major and minor components, some quotients were also investigated. In coexisting alites and belites S, Na, K and Fe are incorporated mainly in belites and Mg in alites. Al can be incorporated both in alites and in belites. The alkali contents of alites and belites show no relation to those of the corresponding clinkers. A relationship is indicated between the Al₂O₃ contents of belites and those of the clinker; the Fe₂O₃ contents are correlated with the Fe₂O₃ contents of the corresponding clinkers for the alites and for the belites. The MgO contents of the alites and belites correlate very well with those of the clinkers.     

利用水泥窑处置垃圾焚烧飞灰过程中有害组分的挥发特性及模型研究

对掺垃圾焚烧飞灰配料进行煅烧,研究了有害组分(碱、氯、硫)的挥发特性,并建立了挥发及冷凝特征模型。试验结果表明:随飞灰掺量的增加和煅烧温度的升高,碱、氯、硫的挥发率提高;但不同飞灰掺量下,熟料对碱、氯、硫的固溶量相近;碱、氯、硫的开始挥发温度点及挥发率随温度上升而增大的规律各不相同;低率值配方(KH=0.90,n=2.0,P=1.1)的挥发率比高率值配方(KH=0.90,n=2.7,P=1.6)小。根据有害组分的挥发及冷凝特征模型,分析得到广州珠江水泥厂窑炉中由碱和氯引起的结皮主要发生在五级筒,由硫引起的结皮主要发生在上升烟道。     

A comparative study of ordinary and mineralised Portland cement clinker from two different production units Part II: Characteristics of the calcium silicates

Portland cement clinkers from two production units were investigated in order to determine the effects of mineralisation on alite and belite; Plant 1: ordinary clinker (P1) and clinker mineralised with CaF₂₊CaSO₄ (P1m); Plant 2: ordinary clinker (P2) and two clinkers mineralised with CaF₂₊CaSO₄ (P2m, P2m′).The polymorphism of alite was studied using synchrotron X-ray powder diffraction (XRD), wavelength 1.5227 Å, and electron diffraction (ED) in a transmission electron microscope. The substitutions of minor elements in alite and belite were determined using electron microprobe analysis. Clinkers P1 and P1m both contained apparent rhombohedral alite (XRD) with an incommensurately modulated structure (ED), while clinkers P2, P2m, and P2m′ all contained monoclinic alite (XRD). The addition of mineralisers in the process caused increased content of fluoride in alite and increased substitution of Si(4+) by Al(3+) and S(6+) in both calcium silicates. The latter effect was most pronounced in clinker P1m due to its high molar SO₃ to alkali oxide ratio (R=2.18).The improved hydraulic activity of P1m compared to P1 was caused by substitutions rather than a change in symmetry. The decreased hydraulic activity of P2m and P2m′ compared to P2 was explained by the high levels of fluorine, which had a retarding effect on the hydration.     

工业废渣-阴离子团多元复合掺杂对高C3S水泥熟料烧成及性能的影响

利用某些工业废渣并复合一些阴离子(团),以一定比例配入生料中,采用高饱和比、高硅率、高铝率配料,在实验室于正常烧成温度下烧成了3d和28d抗压强度分别达42MPa和84MPa、其它性能正常的高C3S水泥熟料(ARPC),实现了熟料的高胶凝性。废渣-阴离子多元复合掺杂通过改善C3S形成的动力学过程改善了生料的易烧性。熟料的高胶凝性一方面是由于熟料中C3S的含量高,另一方面是由于不同的离子以一定量固溶到C3S晶格,会稳定不同的晶型,杂质离子还会改变液相性质,调整CS晶貌,使得水泥熟料具有良好的微观结构。     

C4A3S对氨基磺酸盐高效减水剂的吸附研究

实验室制备了无水硫铝酸钙（C4A2S）单矿物,采用紫外-可见吸收光谱法测定氨基磺酸盐高效减水剂（简称“AS减水剂”）在C4A3S单矿物及其混合料（C4A3S＋Ca（OH）：＋CaSO4·2H2O）矿物颗粒表面的吸附量,对AS减水剂在水化体系矿物颗粒表面的吸附行为进行了研究。结果表明：C4A3S单矿物和水化混合料对As减水剂的吸附量随初始浓度的增大而增大;对As减水剂的吸附量与极限吸附量随水化时间的延长而增大;在相同吸附时间内,AS减水剂在C4A3S混合料水化体系的吸附量与极限吸附量大于在C4A3S单矿物水化体系的吸附量与极限吸附量。     

利用窑灰生产高效土壤稳定水泥的研究

研究了用纯窑灰、掺ＣａＳｏ４－ＣａＦ２复合矿经剂的窑灰煅烧熟料与适量石膏混合配制的窑灰水泥稳定土的力学性能,并探讨了煅烧温度和石膏掺量对窑灰水泥稳定土强度的影响。结果表明,窑灰水泥对土壤的稳定效果显著优于普通水泥。用于稳定土的水泥其技术指标与普通水泥有很大差异,可允许水泥中含有一定数量的ｆ－ＣａＯ,ＳＯ和碱含量。     

焦炉煤气化学链置换燃烧模拟研究

以焦炉煤气(COG,coke oven gas)为燃料,研究了CaSO4载氧体在燃料反应器(FR,fuel reactor)内的还原性,从原子层面对反应路径进行了探讨分析。当反应温度较低时(100~300℃),主要发生CO-H2甲烷化反应和CH4-CaSO4热化学硫酸盐还原反应,CaCO3与H2S是该温度范围内的主要产物。当反应温度较高时(400~1000℃),CaSO4与CO、H2和CH4之间的还原反应占据了主导地位,CaS、H2O和CO2是该温度范围内的主要产物。当反应温度进一步升高时(1000~1400℃),CaSO4与CaS发生固固反应生成大量的副产物SO2和CaO。温度和压力对产物中硫化物的分布有很大影响,在反应温度为1000℃,压力为0.1 MPa时,焦炉煤气的燃烧反应进行的很充分,但是反应在加压条件下进行时,CaSO4、CaS和H2S含量会有明显的下降,而SO2含量有一定程度的增加。