利用工業(yè)廢渣燒制貝利特硫鋁酸鹽水泥
2004-07-23 00:00
貝利特硫鋁酸鹽水泥是一種主要含β-C2S（貝利特）和（硫鋁酸鈣）礦物的水泥，具有凝結(jié)硬化快、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)，由于其 熟料礦物組成中不含C3S（阿里特），因此熟料燒成溫度低，消耗的石灰質(zhì)原料少，可減輕 對(duì)環(huán)境的負(fù)荷，又是一種節(jié)能環(huán)保型水泥。如采用工業(yè)廢渣為主要原料開發(fā)研制貝利特硫鋁 酸鹽水泥，將進(jìn)一步有利于水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1 原料
試驗(yàn)用電石渣取自濟(jì)源電石廠，磷石膏取自新密磷肥廠（對(duì)磷石膏采用陳化技術(shù)進(jìn)行 予處理，盡量使其殘留的微量P2O5與F揮發(fā)），粉煤灰取自新安電力集團(tuán)電廠，煤矸石取自 東坪煤礦。另選用汝陽硫酸廠的硫酸渣作為鐵質(zhì)校正原料，新密鋁礬土作為鋁質(zhì)校正原料。 以上各原料化學(xué)成分見表1。
2 方法與結(jié)果
根據(jù)貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料化學(xué)成分及礦物組成的要求，將試驗(yàn)用各廢渣原料按一 定比例配料后于SM500×500試驗(yàn)?zāi)?nèi)粉磨制成貝利特硫鋁酸鹽水泥生料，將生料通過80μm 篩制成φ3.0mm小料球試樣，將試樣置于高溫爐內(nèi)經(jīng)過950℃預(yù)燒30min，再在1250℃～130 0℃溫度范圍煅燒30min后從爐中取出急速冷卻，將冷卻后的熟料粉磨至比表面積400m2/kg以 上，即制得貝利特硫鋁酸鹽水泥試樣，對(duì)試樣進(jìn)行化學(xué)分析并計(jì)算礦物組成，同時(shí)進(jìn)行X光 衍射分析并測(cè)定各項(xiàng)物理力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果分別見表2、表3及圖1。
3 分析與討論
3.1 貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的組成
貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的礦物組成主要為β-C2S和C4A3S，另有少量的C4AF和CaSO4 ，從圖1可知，以電石渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣為主要原料配料可滿足礦物 組成的要求。與普通硫鋁酸鹽水泥熟料的礦物組成相比較見表4，其C2S含量高于普通硫鋁酸 鹽水泥熟料，其含量低于普通硫鋁酸鹽水泥熟料。為使貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料C2S含量達(dá)到40%以上，C4A3S含量達(dá)到20%以上，熟料中 CaO含量應(yīng)不低于42%，Al2O3不低于14%，SO3不低于7%。因此,筆者認(rèn)為貝利特硫鋁酸鹽水泥 熟料組成控制范圍較為適宜見表5。 如采用工業(yè)廢渣為主要原料，應(yīng)盡量選用含Al2O3高的粉煤灰和煤矸石，減少鋁質(zhì)校 正原料鋁礬土的配比，以節(jié)約成本和礬土礦產(chǎn)資源。如想獲得較多貝利特礦物，應(yīng)提高熟料 中SiO2和CaO含量，如想獲得較多硫鋁酸鈣礦物，應(yīng)提高熟料中Al2O3和SO3含量。
3.2 貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的煅燒溫度
由于貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料主要礦物沒有C3S，強(qiáng)度的發(fā)揮主要靠β-C2S和C4A3S， 因此煅燒溫度可控制在1350℃以下。有關(guān)研究表明，在CaO-SiO2-Al2O3-CaSO4系統(tǒng)中，在90 0℃以上即有C4A3S（3CaO3·3Al2O3·CaSO4）和C2S（2CaO·SiO2）生成反應(yīng)如下式：如將煅燒溫度控制在1150℃以下，在工業(yè)生產(chǎn)中將可能出現(xiàn)反應(yīng)不完全的問題，如控 制在1200℃，由于在這一溫度范圍發(fā)生如下反應(yīng)：
……
摘自《中國(guó)水泥》 2004年07月號(hào)
1 原料
試驗(yàn)用電石渣取自濟(jì)源電石廠，磷石膏取自新密磷肥廠（對(duì)磷石膏采用陳化技術(shù)進(jìn)行 予處理，盡量使其殘留的微量P2O5與F揮發(fā)），粉煤灰取自新安電力集團(tuán)電廠，煤矸石取自 東坪煤礦。另選用汝陽硫酸廠的硫酸渣作為鐵質(zhì)校正原料，新密鋁礬土作為鋁質(zhì)校正原料。 以上各原料化學(xué)成分見表1。
2 方法與結(jié)果
根據(jù)貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料化學(xué)成分及礦物組成的要求，將試驗(yàn)用各廢渣原料按一 定比例配料后于SM500×500試驗(yàn)?zāi)?nèi)粉磨制成貝利特硫鋁酸鹽水泥生料，將生料通過80μm 篩制成φ3.0mm小料球試樣，將試樣置于高溫爐內(nèi)經(jīng)過950℃預(yù)燒30min，再在1250℃～130 0℃溫度范圍煅燒30min后從爐中取出急速冷卻，將冷卻后的熟料粉磨至比表面積400m2/kg以 上，即制得貝利特硫鋁酸鹽水泥試樣，對(duì)試樣進(jìn)行化學(xué)分析并計(jì)算礦物組成，同時(shí)進(jìn)行X光 衍射分析并測(cè)定各項(xiàng)物理力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果分別見表2、表3及圖1。
3 分析與討論
3.1 貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的組成
貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的礦物組成主要為β-C2S和C4A3S，另有少量的C4AF和CaSO4 ，從圖1可知，以電石渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣為主要原料配料可滿足礦物 組成的要求。與普通硫鋁酸鹽水泥熟料的礦物組成相比較見表4，其C2S含量高于普通硫鋁酸 鹽水泥熟料，其含量低于普通硫鋁酸鹽水泥熟料。為使貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料C2S含量達(dá)到40%以上，C4A3S含量達(dá)到20%以上，熟料中 CaO含量應(yīng)不低于42%，Al2O3不低于14%，SO3不低于7%。因此,筆者認(rèn)為貝利特硫鋁酸鹽水泥 熟料組成控制范圍較為適宜見表5。 如采用工業(yè)廢渣為主要原料，應(yīng)盡量選用含Al2O3高的粉煤灰和煤矸石，減少鋁質(zhì)校 正原料鋁礬土的配比，以節(jié)約成本和礬土礦產(chǎn)資源。如想獲得較多貝利特礦物，應(yīng)提高熟料 中SiO2和CaO含量，如想獲得較多硫鋁酸鈣礦物，應(yīng)提高熟料中Al2O3和SO3含量。
3.2 貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的煅燒溫度
由于貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料主要礦物沒有C3S，強(qiáng)度的發(fā)揮主要靠β-C2S和C4A3S， 因此煅燒溫度可控制在1350℃以下。有關(guān)研究表明，在CaO-SiO2-Al2O3-CaSO4系統(tǒng)中，在90 0℃以上即有C4A3S（3CaO3·3Al2O3·CaSO4）和C2S（2CaO·SiO2）生成反應(yīng)如下式：如將煅燒溫度控制在1150℃以下，在工業(yè)生產(chǎn)中將可能出現(xiàn)反應(yīng)不完全的問題，如控 制在1200℃，由于在這一溫度范圍發(fā)生如下反應(yīng)：
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摘自《中國(guó)水泥》 2004年07月號(hào)
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