中国水泥窑节能减排的探索——惰性SiO2→活性[SiO4]^4-节能浅析

1 SiO2在熟料中的Si-O结构状态--[SiO4]4- 研究C2S、C3S中的Si-O结构单位表明:熟料中SiO2都是以独立的[SiO4]4-的Si-O结构形式与CaO组合而存在,原料中SiO2(结晶、离子团)都要在烧成中解聚出活性的[siO4]4-离子体才能与新生态CaO反应,形成[SiO4]4---CaO硅酸钙熟料矿物.在水泥烧成中各种形式Si-O结构体必须通过高温热分子扩散运动力、鼓风供氧[O]2解开的O原子冲入力或通过其它解聚剂解开其结构,通过气相或液相介质扩散[SiO4]4-离子群.这是形成C2S、C3S的必要条件,是解聚Si-O结构能耗的关键、烧成工艺的基础.     

原料中SiO2结晶特性影响熟料烧成的研究进展

二氧化硅(SiO2)是硅酸盐水泥生料的主要成分,其赋存于原料中的结晶特性对熟料烧成能耗及熟料质量具有决定性的影响.结合熟料烧成反应过程,根据熟料矿物与原料矿物组分之间的成键关系,分析了原料中SiO2参与熟料烧成反应的化学过程,综述了原料矿物中的Si-O键合形式,石英的含量、晶粒尺寸、晶型及结晶度等SiO2结晶特性对熟料烧成的影响及作用机理,并总结了提高惰性石英质原料中SiO2反应活性的方法.综述分析可为水泥企业高效应用各类硅源原材料,生产高质量水泥提供参考依据和科学方法.     

从原料矿物结构式分析节能因素（中）

2硅酸盐矿物结构表达式在水泥烧成上,除了CaO主体用CaCO3石灰石矿物外,其它原料几乎都要用硅酸盐矿物原料。例如粘土中页岩,主要有架状SiO2石英结晶颗粒和层状Si-O结构的高岭石Al4[Si4O10]（OH）8,     

透闪石的结构特征及其在釉面砖生产中的作用

透闪石为典型的接触变质矿物，主要见于火成岩与碳酸盐接触带，是一种双链状结构的硅酸盐矿物。多呈针状和纤维状集合体，富含SiO2，CaO，MgO。实践证明，将透闪石引入釉面砖坯料时，不仅可降低烧成温度(150～170℃)，节省能耗，而且产品白度高、机械强度高、湿膨胀小、使用寿命长，是一种适合于低温快烧的优质原料。     

惰性SiO→活性[SiO4]^4-（下）

4 原料中硅（SiO2）质成分在烧成中表现的匹配特性 了解了结晶SiO2和硅酸盐矿物Si-O结构体解聚出活。[SiO4]^4-的过程后，应进一步认识它们在烧成中的特性表现。     

尖晶石和镁砂的抗水化性

介绍了尖晶石和镁砂的抗水化性。其中，MgO过剩型尖晶石由于在组织内发生许多由尖晶石／方镁石之间的膨胀差造成的微小龟裂或空洞，所以抗水化性显著降低，因此在制砖时应充分考虑原料本身的抗水化性和砖的烧成条件、显微组织；镁砂的抗水化性因适量地含有SiO2和CaO等杂质成分，在方镁石晶界形成硅酸盐保护层而得到了显著改善；尖晶石与氧化镁组合的烧成体的抗水化性由于物质互相转移，在晶界形成尖晶石和硅酸钙保护层而得到了改善。     

惰性SiO2→活性[SiO4]4-(中)

4 原料中硅(SiO2)质成分在烧成中表现的匹配特性 了解了结晶SiO2和硅酸盐矿物Si-O结构体解聚出活性[SiO4]4的过程后,应进一步认识它们在烧成中的特性表现.     

从原料矿物结构式分析节能因素(下)

<正>3从原料矿物结构式分析节能因素从水泥烧成的基本成分CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3看,前面讲的单元素和金属互化物一般都不会用到,而离子化合物结构式经常会碰到。3.1碳酸盐原料的节能因素碳酸盐分解温度顺序(见表1):大理石CaCO3纯的CaCO3有杂质CaCO3MgCO3。     

建立"匹配理论"的工艺配方体系(连载一)

传统水泥工艺把原料的“化学成分配方”看作是烧成关键。2002年《四川水泥》第6期发表过“建立广义的配方概念”一文，叙明：原料易烧特性是原料多矿物体共性的表现，水泥烧成要利用这种特性才更有利于增产、节能。本文想用原料特性的和谐匹配，来深入揭示原料特性在水泥烧成中更好地发挥节能、节本和提高效率的潜在能力，故提出“匹配理论”的概念。     

不用矿化剂的低温煅烧技术简介

1概述利用复合矿化剂低温煅烧水泥熟料已在我国立窑水泥企业得到广泛应用。近来，俄罗斯研究出一种不用矿化剂、助熔剂的低温银烧技术——高硅低温熔体烧成法，并取得了良好效果。水泥熟料的烧结过程可用CaO－SiO2-Al2O3-Fe2O3四元素相图并参考CaO－SiO2－Al2O3三元素及CaO－SiO2二元素相图来描述。但相图描述的是平衡态，而实际做烧过程中水泥熟料中的化合物处于非平衡态，同时熟料的相组成（包括结晶相和玻璃相含量）还与熟料的冷却速度有关（本文不作介绍）。在加热过程中，水泥熟料的相组成、液相量和粘度等有相当大的变化。通…     

建立"匹配理论"的工艺配方体系(连载二)

2原料特性要匹配的因素2.4原料中硅酸盐矿物Si-O结构选择匹配烧水泥的校正原料都以硅酸盐矿物组成为主的原料。如粘土、辉绿岩中的硅酸盐矿物:粘土:高岭土A l4犤Si4O10犦·8H2O层状结构石英SiO2架状结构辉绿岩:辉石Ca(M g·Fe2 ·Fe3 Ti·A l)犤(Si·A l)2O6犦单链结构角闪石C a2·N a(M g·Fe)4(A l·Fe3 )犤(Si·A l)4O11犦2(O H)2双链结构这就要明确硅酸盐校正原料:(1)原料中硅酸盐矿物的Si-O结构形式直接影响原料的物化特性,见表4。(2)水泥烧成反应中无论多复杂的Si-O结构体,都要解聚到活性的犤SiO4犦4-去参与固相和液相…     

镁渣在2500t/d新型干法水泥生产线上的使用

镁渣的化学成分以CaO和SiO2为主，矿物组成以C2S为主，含少量铁酸盐和铝酸盐，具有良好的水硬性，在新型干法水泥生产线中掺入以后，可以明显提高熟料KH、n值，掺入生料中具有诱导结晶作用，利于生料制备，在熟料烧成时可以大幅度降低烧成温度，加速熟料矿物形成，从而降低分解炉温度，进而降低了煤耗，在同样热量供应的条件下就可以增加投料量，提高窑台时产量。另外，还可以降低砂岩配比，停用铜矿渣原料，可大幅度降低生产成本。     

凝胶注模成型制备SiAION-SiC复相材料

Al、Si、SiO2和SiC为原料，采用凝胶注模成型及氮气气氛下烧成的方法制备了SiAION-SiC复相材料。对浆料的流变特性、坯体的性能及制品烧结性能进行了研究。     

瓷件荧斑问题的研讨

针对火花塞绝缘体在短波灯下观察存在劳斑问题．对其形成机理及消除办法进行了研究。结果表明：配方中的SiO2／CaO比值和烧成制度对劳班形成有很大的影响。     

添加剂对铁精矿制备还原铁粉的影响

以铁品位70.25%、SiO2含量1.86%的铁精矿为原料,探究添加剂（CaO、Na2CO3、Na2SO4）对铁精矿制备还原铁粉的影响。采用热力学计算对添加剂与硅酸亚铁（Fe2SiO4）的反应进行了分析,其中CaO与Fe2SiO4反应的热力学条件最佳,反应起始温度最低为650 K。随后在1423 K下,研究了添加剂对碳-氢两步法还原铁精矿的影响。添加Na2CO3效果最佳,铁精矿粉经两步法还原、磁选后,所得产物中的T. Fe含量高达98.32%,SiO2含量低至0.93%;而添加CaO的产物中的T. Fe含量为93.27%,SiO2为1.65%。添加CaO可以抑制Fe2SiO4的生成,但由于金属铁将Ca与Si形成的新相（3CaO?SiO2）包裹在中心,使其通过磁选难以去除。     

水泥原料的成因与选择匹配（连载三）：—论水泥节能新方向

4 利用地质岩矿潜能进行节能匹配 除传统用高分解点的高品位石灰石(Cao>48％)和高熔点的粘土煤耗自然高外,还由于这两种原料在烧成中分解点与熔点差距大、不同步,造成CaCO_3分解出来的CaO由活性→钝化→再活化的一种高能耗Ca变过程。     

ZrTiO4材料的合成与性能结构研究

以TiO2、ZrO2为主要原料,以MgO、SiO2、CaO为添加剂,在1 500℃、1 550℃、1 600℃各保温3 h烧成制得ZrTiO4材料,研究了各添加剂及温度对ZrTiO4材料的合成与性能的影响.试验结果发现:ZrTiO4材料较为适宜的合成温度为1550℃,各材料试样具有较高的体积密度和抗折强度.添加剂为CaO的ZT-C试样的体积密度为4.54g/cm3,抗折强度为102 MPa,适于用作高温领域的结构材料.     

CaO砂的抗水化性

1前言CaO熔点高达2572℃,在热力学上是稳定的,其初始原料碳酸钙是在日本国内以相当高纯度、且大量存在的碱性材料。而且,CaO在金属冶炼中是必不可少的助熔剂,在冶炼钢铁时,已在高炉、铁水预处理、转炉、钢包、二次精炼、连铸等各个工序使用。特别是CaO砂和CaO-MgO砂可期望得到较高脱硫、脱磷的功能。然而,CaO砂和CaO-MgO砂由于容易与水相反应,所以在耐火材料中使用时需要充分注意,目前应用范围尚受到限制。第28卷第3期因此,本文以提高CaO砂的抗水化性为目的,调查了磷酸铝的影响,报道如下。2试验方法CaO砂是以1750℃烧成表1所示配料…     

碳热还原氮化法制备β''''-SiAlON的工艺条件研究

采用质量分数80%的粘土(广西高岭土或吉林球粘土)和20%的炭黑为原料,以白云石、CaO、TiO2为烧结助剂,经碳热还原氮化反应制备了β’-SiAlON材料。研究了烧成温度、保温时间、烧结助剂、成型压力和粘土种类等因素对制备β’-SiAlON材料的影响。结果表明,烧成温度以1450℃为宜,延长保温时间有利于β’-SiAlON相的形成;烧结助剂的催化效果以TiO2最好,白云石次之;随着成型压力的增大,合成试样中β’-SiAlON相减少;粘土原料的化学组成(m(SiO2)/m(Al2O3))对β’-SiAlON的Z值产生影响,m(SiO2)/m(Al2O3)减小时,Z值趋于增大。     

工业原料制备C3S2新型水泥熟料的试验研究

以节能、减排为目标,用工业原料烧成了一种以C3S2(3CaO· 2SiO2)为主、C2S(2CaO· SiO2)为辅新型水泥熟料,研究了它的适宜组成范围,分析了熟料矿物的形成过程.结果表明了该熟料矿物的适宜组成范围为53%~55%CaO,38%~41%SiO2,4%~9%Al2O3,烧成温度范围为1260~1320 ℃.熟料呈粉状,其比表面积为243.3 m2/kg,平均粒径为31.26 μm.经CO2碳化3 d其抗折和抗压强度分别为7.6和48.5 MPa,分析指出了该水泥节能减排特点显著.