自粉化硫铝酸盐水泥系列研究之一——自粉化水泥制备及其性能研究

采用工业原料和化学试剂分别配制成一系列自粉化硫铝酸盐水泥。结果表明：自粉化水泥主要组成矿物为C4A3^-S、C4AF、γ-C2S和β-C2S。其中C4A3^-S是自粉化水泥产生早期（28d）强度的主要组分；C4AF和β-C2S也参与水化反应，但它们的水化活性远不及C4A3^-S；γ-C2S在后期则具有一定的水硬性，它对水泥石的长期强度发展是有益的；熟料中C4A3^-S设计含量不低于45％，γ-C2S含量在20％左右，β-C2S含量在4％-28％，C4AF含量在5％～20％，烧成温度1300℃，所配制的水泥具有早强的特点，可达到硅酸盐水泥42．5R强度要求。且水泥凝结时间、安定性均正常；C2S中β-C2S向γ-C2S的转晶率达0．4以上即可达到熟料85％的粉化率，且此时自粉化水泥水硬性损失较为有限：自粉化水泥较未粉化水泥1～7d强度下降5％左右，28d强度下降8％左右。     

烧成温度对低热水泥性能的影响及其机理研究

检测了不同烧成温度制成的低热水泥的物理性能及水化速率，并采用岩相分析、XRD、EDS﹑化学分析方法研究了不同烧成温度对低热水泥熟料岩相结构﹑矿物组成、矿物晶型及矿物固溶组分的影响。结果表明，低温烧制的熟料中C4A3S的生成及C3A、C4AF含量相对较多是低温烧制的低热水泥早期强度较高的主要原因;而高温烧成的熟料中高温晶型C2S含量高，B矿中固溶SO3、Al2O3、Fe2O3多，B矿的Ca/Si增高，水化活性增大，这是高温烧成的低热水泥后期强度较高的主要原因。     

自粉化硫铝酸盐水泥系列研究之二——节能评估与粉化效应理论分析

采用基体冲洗法进行XRD定量分析，计算由β-C2S向γ-C2S的转晶量；采用粉化率作为粉化效果评估指标，粉化率定义为自粉化熟料通过36孔／cm^2筛（孔径1．02mm）的质量百分率；采用实验室磨机进行粉磨能耗试验；运用BET氮吸附法测量粉化前后熟料比表面积增量；采用双液接触角法测定熟料表面能。结果表明：粉化率大于95％的熟料，其中30％～40％的物料可通过80μm孔，如稍加粉磨，即可满足要求；80μm筛筛余物料粒径比较集中地分布在0．088-0．385mm，且颗粒极疏松，粒径大于1．0mm的物料很少；自粉化熟料可节省粉磨能耗60％～70％；根据功能转换原理得出了从γ—C2S含量估测自粉化效应的节能粉磨能耗公式。     

生态化利用粉煤灰制备高纯超细氢氧化铝(一)--粉煤灰的活化及自粉化技术

粉煤灰中Al2O3以莫来石形式存在，活性差。本文采用矿物改性活化粉煤灰中Al2O3；消除阻止C2S晶相转变的干扰因素，实现了粉煤灰活化烧结料100％的自粉化，自粉化料平均粒径小于1μm；用8％碳酸钠溶液可从活化粉煤灰中以NaAlO2形式提取铝组分，用高效分散剂——碳化法制备超细Al(OH)3，提取率大于75％，为粉煤灰的高价值利用开辟了一条新的途径。     

Na2O-Al2O3-Fe2O3系烧结过程中铝、铁的反应行为

以Al2O3, Fe2O3和Na2CO3为原料,对Na2O-Al2O3-Fe2O3系烧结过程中的反应行为进行了详细研究. 基于溶出率与时间、温度的关系,证明Na2O×Al2O3和Na2O×Fe2O3的生成反应动力学都服从Zhuralev-Lesokin-Tempelman模型,表观活化能分别为186.59和80.92 kJ/mol,表明Na2O×Fe2O3比Na2O×Al2O3在动力学上更易形成;Al2O3易与Na2O×Fe2O3反应形成Na2O×Al2O3和Fe2O3,在1273 K烧结30 min,所得熟料Al2O3溶出率达98.51%;Fe2O3对Na2O×Al2O3的形成有双重作用,在1273 K下可加速Na2O×Al2O3的形成,超过1323 K,促使Na2O×Al2O3分解成Na2O和b-Al2O3,且随着温度升高或时间延长,分解程度增高,从而导致熟料中Al2O3溶出率显著降低.     

生料质量控制方法的比较

水泥生料在高温煅烧后发生一系列物埋化学变化得到水泥熟料，熟料的质量取决于熟料的C2S、C2S、C3A、C4AF四大矿物的组成。在一定煅烧温度下，熟料的矿物组成主要决定于生料中几种主要氧化物CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3之间的比例关系，即生料的率值：饱和比KH、硅率SM、铝率1M。所以生料质量的好坏，并不取决于生料中某一化学成分的多少而取决于生料的率值，     

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。     

氧化铁对硫铝酸钙矿物形成的影响

借助化学分析方法、X射线衍射、差示扫描量热法等测试手段研究了Fe2O3对无水硫铝酸钙矿物(C4A3S)形成过程的影响.研究表明:掺杂Fe2O3可促进熟料中游离氧化钙(f-CaO)的吸收,增加液相量,改善C4A3-S矿物生料的易烧性;不掺杂Fe2O3的矿物生料,C4A3-S单矿物在850℃以下几乎不生成,在1 000℃开始大量生成,在1 300℃达到最高值;掺杂1?2O3的试样中C4A3S含量与不掺杂试样在同温度下达到最大值,但绝对含量有一定幅度的下降;掺杂3%及5?2O3的试样中C4A3S含量在1 350℃达到最大值,达到最大值的时间比原来延迟0.5h,并且绝对含量有较大幅度的下降;掺杂Fe2O3的试样在1 200℃至1400℃时,Fe3 和C4A3-S中的Al3 发生置换,使Fe3 固熔到C4A3-S中形成固熔体C4(A0.95F0.05)6O12(SO4).     

自粉化水泥及其设计模型

本文综合报导Ｃ４Ａ３ＳＳ－Ｃ４ＡＦ－Ｃ２Ｓ体系自粉化节能水泥工艺的宏观控制和微观调节，研究结果表明，自粉化水泥适宜的烧铖温度为１２８０－１３５０℃，宜控制冷却速率≤５００Ｃ／ｍｉｎ，通过调节微量－Ｃ２Ｓ稳定剂可定理调控Ｃ２Ｓ转晶反应以满足自粉化效果和水硬性两方面的要求；控制自粉化水泥矿物组成：Ｃ４Ａ３Ｓ４５－６５％，Ｃ４ＡＦ５－２９％，β－Ｃ２Ｓ５－２９％，γ－Ｃ２Ｓ１８－２１％，可制得物理务学性     

F University, Yangling 712100, P.R.ChinaPeach frui

(接第5期)2.2.3液相在熟料煅烧的过程中,熔剂矿物在熟料内生成液相,液相对熟料及窑皮的形成和衬料的损坏,有着密切的关系,影响液相性质的有液相量、液相表面张力、液相粘度及液相温度。2.2.3.1液相量液相量计算公式为:L,%(1450℃)=3×Al2O3 2.2Fe2O3 M gO R2O SO3熟料矿物中,液     

Fe2O3对阿利特-硫铝酸盐水泥熟料矿物形成影响的研究

以纯化学试剂配料,研究了Fe2O3对阿利特－硫铝酸盐水泥熟料矿物形成的影响。结果表明,低温下煅烧,Fe2O3不利于系统中fCaO的吸收;高温下煅烧,一定量的Fe2O3可促进C3S及C4A3S^-矿物的形成,有利于其在熟料中的共存;而当Fe2O3含量较高时,将会阻碍C3S的形成及降低C4A3S^-的含量。     

Cr2O3及MgO对贝利特—硫铝酸钙水泥性能的影响

研究了Cr2O3、MgO共存时对贝利特－硫铝酸钙水泥生能的影响。结果表明，Cr2O3、MgO使C2S以高温型的α-C2S及α＇-C2S存在；同时掺加适量的Cr2O3、MgO有利于熟料矿物水化活性的提高，从而使各龄期强度显著提高。     

MgO对硫铁铝酸钡钙矿物的合成及性能的影响

用X射线衍射、扫描电子显微镜和综合热分析等研究了MgO对硫铁铝酸钡钙矿物1.75CaO·1.25BaO·2Al2O3·Fe2O3·CaSO4(C2.75B1.25A2F S)的合成及性能的影响,并测试了水化样品的抗压强度.结果表明:适量的MgO可降低CaCO3的分解温度,当MgO掺入质量分数为1%时,C2.75B1.25A2FS矿物形成的温度最低,矿物熟料中f-CaO的质量分数最低,仅为0.22%.水化物,28 d时的抗压强度达到最高,为104.2MPa.当MgO的掺量在0.3%～1%时,熟料晶体结晶状况相对较好,晶粒细小,晶界明显,轮廓清晰.     

V、Cr固溶稳定β-C2S形成过程研究

研究了V、Cr对β-C2S形成过程的影响,在生料中分别掺入质量分数0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的V2O5、Cr2O3,煅烧至1400 ℃,利用化学分析、XRD、SEM-EDS、高温显微分析等方法,探讨V5+、Cr3+的掺杂影响机理.结果表明:V2O5、Cr2O3均易稳定β-C2S存在,当其掺量分别大于1.0%、1.5%时,对生料易烧性及熟料矿物相的形成均有不利的影响;因V5+与 Al3+离子半径相近,可取代Al3+反应稳定MeO5-4,导致液相粘度增大,而Cr3+与 Fe3+离子半径相近,其对液相作用机理相反;V5+较Cr3+更易固溶在熟料矿物相中,故Cr2O3掺杂影响规律变化相对V2O5在掺量上存在一定的滞后性.     

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。     

Ba在C2S-C3S矿物相中固溶机理探讨

以Ca(OH)2、SiO2、Fe2O3、Al2O3化学纯为原料,分别掺入不同质量分数的Ba(OH)2制备不同矿物相组成的熟料相,运用化学分析、XRD、SEM、水化热测试方法,研究掺Ba(OH)2后熟料相中硅酸三钙-硅酸二钙(C3S-C2S)混合相组成、晶型、新相生成的变化规律.结果表明:Ba(OH)2一定程度上削弱C3S形成,且稳定β-C2S形成效应明显,矿物相体系中α'-C2S、α-C2S量减少并转换为β-C2S,掺量大于2.5％后有新相Ba0.48 Ca1.52SiO4形成;Ba(OH)2掺入促使矿物相中C2S相明显增多,晶粒整体尺寸变小,边界变圆润;随Ba(OH)2掺量递增,熟料样的水化速率呈持续减小的趋势变化.     

回转窑和立窑熟料搭配生产复合水泥的体会

0引言我公司熟料生产线拥有一台Ф3.2×52m五级旋风预热器窑和一条Φ3×11m的机立窑生产线,熟料年产量可达25万吨以上。为了充分发挥旋窑熟料和立窑熟料的优势互补效应,我们于2001年度采取了将回转窑熟料与立窑熟料搭配使用生产P.C32.5级水泥,并取得了一定的经验和显著的经济效益。1两种熟料的性能比较回转窑熟料与立窑熟料化学成份见表1;物理性能见表2。表1熟料化学成份及矿物组成化学成份/%率值矿物组成/%熟料立窑回转窑Loss0.50.8SiO219.920.8Al2O36.585.8Fe2O34.483.85CaO63.164.2MgO2.481.3fCaO2.51.01SO32.430.13KH 0.910.91K…     

仿水泥熟料化学组成重构钢渣研究

从化学组成出发,通过理论计算,确定调节材料的种类和掺量,使得重构钢渣的化学成分与水泥熟料接近,模拟熟料煅烧制度对钢渣进行重构.结果表明:当C/S较低时,原钢渣中C3S在重构过程中分解成C2S,RO相部分分解,Fe元素主要以Fe3O4存在,并形成以MgO为主、含有少量FeO的固溶体,液相量少;当C/S较高时,形成晶形良好的C3S和C2S,RO相完全分解,其中的FeO生成C4AF、C2F,MgO主要以MgO晶体存在液相量多,液相以铁铝酸钙为主.由于Al2O3含量低,矿物组成中未见C3A.仿熟料重构钢渣不会产生安定性不良且胶凝活性明显提高.     

高碱硅酸盐水泥熟料的SEM研究

采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）,观察和分析了熟料中的矿物形貌和化学组成,探讨了碱在熟料中的存在形式.研究结果表明,在高碱熟料中可以观察到有明显的硫酸盐存在,如Na2SO4,K2SO4,CaSO4或CaSO4·K2SO4;高碱熟料中碱更易进入硅酸盐矿物和铝酸盐矿物中,分别形成KC23S12、NCBA3;熟料中的碱（R2O）有一部分固溶在硅酸盐矿物和铝酸盐矿物中.     

硫铁铝酸钡钙系列矿物

以含钡硫铝酸盐水泥的主要矿物C2.75B1.25A3(?)(1.75CaO·1.25BaO·3Al2O3·CaSO4)为基础,用分析纯化学试剂Fe2O3中的Fe离子对C2.75B1.25A3(?)中的Al离子进行取代,合成了一种新的水泥矿物——硫铁铝酸钡钙系列矿物。通过差热-热重分析研究其最佳烧成。利用X射线衍射仪和扫描电镜对熟料矿物组成及结构进行分析。结果表明:硫铁铝酸钡钙矿物的晶粒尺寸在2μm左右。Fe的摩尔组成可在0-1.25之间,最佳取代值为0.25,此时水泥的1,3d强度均提高。28d强度达到90.0MPa。