利用工业固废制备硫铝酸盐水泥的试验研究与理论分析

发布时间：2020-08-15 13:14

【摘要】：随着我国工业化进程的推进,工业产品的产量越来越大,也产生了大量的工业固体废弃物,如氧化铝提取行业的尾料赤泥,火力发电厂的副产品脱硫石膏,乙炔制备工业的废渣电石渣和电解铝工业的熔渣铝灰等。一方面,工业固体废弃物处理利用难度大,成本高,利用率低,导致大量堆放,不仅占用大量土地,带来严重的环境污染,而且堆场的建设维护费用高昂,随时有溃坝的危险；另一方面,工业的飞速发展,对原材料资源的需求量越来越大,造成自然资源的逐步枯竭,同时国家对环境保护越来越重视,环保法规越来越完善。因此,工业固废的资源化利用引起了越来越多的关注。目前,完全以工业固废为原料制备硫铝酸盐水泥(主要成分是2CaO·SiO2、 3CaO·3Al2O3·CaSO4和铁相)的研究报道在国内外还很少见,本文以山东茌平信发工业园的四种主要工业固废：脱碱赤泥、脱硫石膏、电石渣和铝灰为原料,在分析其来源、组成、性质、利用现状的基础上,结合水泥配料计算方法和高温煅烧工艺并加以改进,制备符合水泥国家标准的硫铝酸盐水泥,通过对试验结果的分析,证实工业固废制备硫铝酸盐水泥的可行性,达到资源化利用的目的。本文进一步对工业固废制备硫铝酸盐水泥的反应过程进行热力学分析,借鉴和总结国内外学者关于无机化合物热力学参数的计算方法,对水泥矿物中的几种主要铁相进行热力学计算,获取其主要热力学参数,完善了硫铝酸盐水泥的热力学研究体系,为水泥化学反应的理论数值计算提供依据。在计算获得铁相的热力学参数后,本文对热力学计算软件FactSage缺失的铁相数据库进行了扩展,利用FactSage软件模拟CaO、Fe2O3、Al2O3三种物质在高温煅烧条件下反应生成铁相的情况,分析不同温度和不同反应物比例条件下形成铁相矿物组成情况和存在形式,并与钙铝铁三相煅烧实验结果对比,验证软件模拟结果的准确性,接着以几种工业固废的主要化学成分CaO、Al2O3、 SiO2、CaSO4为反应物,模拟钙铝铁硅硫的五相反应过程,考察五相反应结果随反应温度不同主要矿物的变化规律,考察五相反应随着某一相含量的不同主要矿物的变化趋势,为以后进一步扩展利用更多种类的工业固废制备硫铝酸盐水泥的可行性提供快速判断依据,为工业固废制备硫铝酸盐水泥的原料快速灵活配料、熟料矿物成分优化研究提供理论参考。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.1

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