工业废渣低温合成硫铝酸钙水泥的研究

发布时间：2018-06-15 22:43

  本文选题：水热合成 + 低温煅烧　； 参考：《江苏大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文分别以煤矸石和钢渣等工业废渣为主要原料,研究了CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3系统中的高铁、低铁和无铁三种体系,采用水热合成-低温煅烧新工艺,制备硫铝酸钙水泥熟料。通过X射线衍射分析水热合成产物、水泥熟料矿物和水化产物,扫描电子显微镜观察了水化试样的微观形貌,测定了熟料的f-CaO含量和硬化浆体的抗压强度、化学结合水含量和Ca(OH)2含量。研究了水热温度对水热前驱体组成的影响,结果表明:CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3体系中,80℃水热前驱体的主要组成为Ca6Al_2(OH)12(SO_4)3·26H2O和Ca(OH)2,以及CSH凝胶;CaO-Si O_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3(低铁)体系中,95℃水热前驱体的组成为AFt(Ca6Al_2(OH)12(SO_4)3·26H2O、Ca6Fe_2(OH)12(SO_4)3·26H2O)、水化石榴石(Ca3Al_2(SiO_4)(OH)8、Ca3Al Fe(SiO_4)(OH)8)、AFm(Ca4Al_2SO10·12H2O、Ca4Fe_2SO10·12H2O)、Ca(OH)2和大量CSH凝胶;CaO-Si O_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3(高铁)体系中,130℃水热前驱体的组成为AFm、水化石榴石和CSH(I)。研究了煅烧温度对煅烧试样矿相的影响,结果表明,在CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3体系和CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3(低铁)体系中,当煅烧温度为900~1100℃时,煅烧试样的主矿相为C5S2$、β-C2S、CaSO_4、CaO和C12A7,有少量的硫铝酸钙;在CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3(高铁)体系中,750℃时,煅烧试样中主相为CaSO_4、C5S2$、C12A7和CaO,及少量的C4A3$、C4A3-x Fx$和β-C2S,煅烧温度为950℃时,C4A3$、C4A3-xFx$和β-C2S的生成量增加,煅烧温度为1050℃时,主相为C4A3$、C4A3-xFx$和β-C2S。研究了石膏掺量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3(高铁)体系(分别以矿渣和煅烧煤矸石为主要原料)水泥力学性能的影响,结果表明:适量石膏与硫铝酸钙水化形成三硫型水化硫铝酸钙,当石膏掺量为13%时,水泥1 d的抗压强度分别比同龄期熟料的抗压强度增加了31.6%和28.9%;28 d抗压强度分别比同龄期熟料的抗压强度增加了64.7%和57%。通过扫描电镜观察水泥试样水化28 d后水化产物的形貌,可看到大量的CSH凝胶,AFt生长完整,呈长纤状,长径比可达到200~300,彼此交错,构成网状组织。在CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3-Fe_2O_3(高铁)体系的硫铝酸钙水泥熟料煅烧过程中,130℃水热前驱体的组成主要为AFm、水化石榴石和CSH(I),受热时逐步脱去水热产物的自由水、层间水和结合水,首先AFm脱水为无水C3A·CaSO_4,水化石榴石脱水生成C12A7、Ca(OH)2和SiO_2,CSH(I)分解生成β-C2S;接着温度继续升高,Ca(OH)2脱去结合水生成的CaO,无水AFm分解生成C12A7、CaSO_4和CaO,CaSO_4和β-C2S反应生成C5S2$,C5S2$在较高温下会分解;最后,CaO与SiO_2生成β-C2S,C12A7、CaSO_4生成C4A3$,Fe部分取代Al形成C4A3-xFx$。由于750℃时出现大量中间相,1050℃即可基本完全合成硫铝酸钙水泥矿物,致使水泥熟料合成温度低于常见的硫铝酸盐矿物150~250℃。
[Abstract]:In this paper, using industrial waste such as coal gangue and steel slag as main raw materials, three systems of high iron, low iron and no iron in CaO-SiO _ 2-Al _ 2O _ 3-so _ 3-Fe _ 2O _ 3 system were studied to prepare calcium sulphoaluminate cement clinker by hydrothermal synthesis and low temperature calcinations. The hydrothermal synthesis products, cement clinker minerals and hydration products were analyzed by X-ray diffraction. The microstructure of hydrated samples was observed by scanning electron microscope. The f-CaO content of clinker and the compressive strength of hardened slurry were measured. The contents of chemically bound water and CaOH2. The effect of hydrothermal temperature on the composition of hydrothermal precursors was studied. 缁撴灉琛ㄦ槑:CaO-SiO_2-Al_2O_3-SO_3浣撶郴涓，

本文编号：2023936