C2S和中间相前导矿物对熟料中C3S形成动力学影响

摘要

Alite是水泥熟料中最重要矿物,其含量和活性的提高,必将赋予熟料高的胶凝性。因此,如何提高水泥熟料中Alite的含量,进而提高水泥熟料质量是水泥行业研究的主要方向。但是Alite是水泥熟料矿物中生成温度最高的矿物,提高水泥熟料中Alite含量会给生产一定得困难。现有的研究认为在液相出现以前alite不会大量形成。
　　到达最低共熔温度后,开始出现液相,在高温液相作用下,水泥熟料逐渐烧结,同时,硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中,以Ca2+离子扩散与硅酸根离子、硅酸二钙反应,形成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙。对C2S和中间相在C3S的生成动力学过程中的具体作用和影响的研究,对水泥熟料的生产,提高水泥熟料质量有着重要意义。
　　本文设计了以C2S为起点研究C3S的形成动力学参数。通过先合成C2S前导物和中间相前导物,再对C2S前导物补足CaCO3、Fe2O3、Al2O3;对中间相前导物补足CaCO3、SiO2,在不同温度下煅烧得到水泥熟料。为剔除水泥熟料中其他矿物对C3S形成动力学过程的影响,依据水泥熟料矿物组成和配料方式提出了四种CaO转化率公式,可以计算出CaO反应生成C3S的量,排除其他因素的干扰。通过计算出CaO反应生成C3S的转化率,采用金斯特林格和Arrhenius公式计算了熟料中C3S形成的表观活化能。
　　研究结果表明:设计以C2S为起点研究C3S的形成动力学参数,方法可行,计算所得活化能更为接近C3S真实活化能;提出的CaO转化率的计算公式,可以有效剔除熟料中其他矿物对C3S生成活化能的影响,可以有效的评价不同前导物对C3S形成活化能的影响;导物可以有效降低熟料中C3S的形成活化能。
　　C2S的生成反应在C3S形成动力学过程中可能是关键反应,制约着C3S生成速度。中间相则为这个过程提供了良好的扩散环境,加速了硅酸盐矿物形成的扩散过程。

目录

摘要

Abstract

目录

第一章 绪论

1.1 本课题研究背景与意义

1.2 国内外相关研究的进展

1.2.1 杂质离子在硅酸盐水泥熟料烧成中的研究进展

1.2.2 杂质离子对水泥熟料烧成过程的影响

1.3 工业废渣和尾矿在水泥熟料烧成过程的应用

1.4 晶种技术在水泥熟料烧成中的应用

1.4.1 晶种技术的种类和作用机理

1.4.2 添加晶种对水泥熟料烧成的影响

1.5 热历史对硅酸盆水泥熟料烧成的影响

1.6 本文研究内容

1.6.1 研究目的和基本思路

1.6.2 主要研究内容

第二章 分析纯试剂合成前导物在纯体系下对C_3S形成动力学过程的影响

2.1 前导物及合成条件

2.1.1 生料片制备、煅烧方法和测试内容

2.1.2 前导物的矿物组成分析

2.2 熟料的烧成

2.2.1 配料方案设计

2.2.2 生料制备、熟料煅烧方法及测试分析

2.3 熟料的易烧性分析

2.4 熟料的XRD分析

2.5 熟料的矿物岩相分析

2.6 熟料烧成动力学参数的计算

2.6.1 活化能的计算方法

2.6.2 表观活化能计算结果分析

2.7 本章小结

第三章 工业原料合成前导物在熟料体系下对C_3S形成动力学过程的影响

3.1 原材料

3.2 前导物的制备

3.3 前导物的XRD分析

3.4 配料方案设计和实验结果

3.4.1 生料片制备、煅烧方法和测试内容

3.4.2 实验结果

3.4.3 C_3S形成活化能

3.5 高C_2S前导物对C_3S形成动力学的研究

3.5.1 高C_2S前导物配料熟料的易烧性分析

3.5.2 C_2S前导物配料熟料的XRD分析

3.5.3 C_2S前导物配料熟料的岩相分析

3.5.4 C_2S前导物配料熟料的活化能分析

3.6 中间相前导物对C_3S形成动力学的研究

3.6.1 中间相前导物配料熟料易烧性的分析

3.6.2 中间相前导物配料熟料的XRD分析

3.6.3 中间相前导物配料熟料岩相的分析

3.6.4 中间相前导物对熟料活化能的分析

3.7 本章小结

第四章 低温合成C_2S前导物对C_3S形成动力学的研究

4.1 原材料

4.2 前导物的制备

4.2.1 生料片制备、煅烧方法和测试内容

4.2.2 前导物的矿物组成分析

4.3 熟料的烧成

4.3.1 熟料的配料方案设计

4.3.2 生料制备、熟料煅烧方法及测试分析

4.4 熟料的易烧性分析

4.5 熟料XRD分析

4.6 熟料的矿物岩相分析

4.7 本章结论

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

在读期间科研成果和参加科研项目

致谢