渭北奥陶纪石灰岩制备超细轻钙及产品性能研究

发布时间：2017-09-14 22:20

  本文关键词：渭北奥陶纪石灰岩制备超细轻钙及产品性能研究

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【摘要】：渭北奥陶纪石灰岩分布广泛、品质好,是陕西省最重要的优质石灰岩矿源,一直以来被用作水泥的生产原料。由于我国水泥产能供大于求,水泥行业一直饱受利薄、污染高的困扰。因此,为渭北优质石灰岩寻找和开发新的、高附加值的产品,对企业提质增效意义重大。本文以渭北石灰岩为原料,采用碳化法,制备出了性能优良、附加值高、形貌多样的超细轻钙产品。首先,在研究了石灰岩性质的基础上,对石灰岩的煅烧工艺进行了研究,探讨了煅烧温度、石灰岩粒度以及煅烧时间等工艺参数对制备石灰活性的影响,确定了制备高活性石灰的最佳工艺条件:煅烧温度1000℃、石灰岩粒度1.6~2.0 mm、煅烧时间60 min;结果发现,煅烧温度、石灰岩粒度以及煅烧时间对石灰活性都有较大的影响,在最佳煅烧工艺条件下,得到的石灰活性达368 mL,符合高活性石灰标准。其次,利用单因素实验条件探讨了碳化温度、气体分布器开孔直径、搅拌速度、Ca(OH)_2乳液浓度以及CO_2流量等对所制备的超细轻钙的粒径、碳化时间、产品形貌等的影响,确定了制备纯度较高、白度较好、粒度较细的超细轻钙的最佳工艺条件是:碳化温度20℃、气体分布器开孔直径0.8 mm、搅拌速度1000 r/min、Ca(OH)_2乳液浓度5.6%以及CO_2流量200 mL/min;最佳条件下得到的产品中氧化钙含量为56.8%、pH值为9.0、铁含量为0.06%、密度为2.57 g/cm3,白度为95%、平均粒径为0.26μm,并对产品进行了晶体结构分析、粒度分布分析、热稳定性分析以及化学结构分析,发现所制备的超细轻钙的主要矿物组成为方解石,形貌为菱面体,其各个性能指标均达到工业超细轻钙标准;产品白度、粒度、pH值等性能均优于市售同类产品,发展潜力大。最后,研究了晶型控制剂对超细轻钙的修饰作用,探讨了晶型控制剂的类型、用量、添加时间等对超细轻钙性能的影响。结果表明,晶型控制剂的类型对超细轻钙的形貌影响较大,添加氯化钡、硫酸镁、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及月桂酸钠等晶型控制剂时,分别得到了菊花状、絮状以及类球体状、菱面体状等不同晶型与形态的超细轻钙;以月桂酸钠作为晶型控制剂时,其添加量与添加时间对超细轻钙的形貌、粒径影响较大,与未加晶型控制剂相比,在碳化反应前添加1.5 g/L月桂酸钠时,所得超细轻钙的性能在颗粒尺寸、粒度分布、形貌规整度以及吸油量等方面均显示出优越性。
【关键词】：石灰岩 煅烧 碳化 晶型控制剂 超细轻钙
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32;TB383.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.3 研究历史与现状11-16
• 1.3.1 碳酸钙的分类11-12
• 1.3.2 超细轻钙的性质12
• 1.3.3 超细轻钙的应用领域12-14
• 1.3.4 超细轻钙的制备工艺14-16
• 1.4 研究内容16
• 1.5 研究方案及技术路线16-18
• 2 渭北石灰岩性质及煅烧实验研究18-28
• 2.1 实验部分18-22
• 2.1.1 实验原料18
• 2.1.2 实验药品与试剂18
• 2.1.3 实验仪器与设备18-19
• 2.1.4 实验内容19-22
• 2.2 结果与讨论22-27
• 2.2.1 石灰岩化学成分分析22
• 2.2.2 石灰岩晶体结构分析22-23
• 2.2.3 石灰岩热稳定性分析23-24
• 2.2.4 石灰岩煅烧实验分析24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 超细轻钙合成研究28-46
• 3.1 实验部分28-31
• 3.1.1 实验原料28
• 3.1.2 实验仪器与设备28-29
• 3.1.3 实验工艺流程29-30
• 3.1.4 实验装置30
• 3.1.5 实验内容30-31
• 3.2 结果与讨论31-42
• 3.2.1 碳化温度的选择31-33
• 3.2.2 气体分布器开孔直径的选择33-35
• 3.2.3 搅拌速度的选择35-36
• 3.2.4 Ca(OH)_2乳液浓度的选择36-38
• 3.2.5 CO_2流量的选择38-40
• 3.2.6 反应过程中体系pH值与电导率的变化规律40-41
• 3.2.7 传统碳化法与改进的碳法所得产品性能对比41-42
• 3.3 最佳工艺条件下制备的超细轻钙性能分析42-45
• 3.3.1 晶体结构42-43
• 3.3.2 粒度分布43
• 3.3.3 热稳定性43-44
• 3.3.4 化学结构44-45
• 3.3.5 超细轻钙产品质量指标45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 晶型控制剂对超细轻钙的修饰研究46-61
• 4.1 实验部分46-49
• 4.1.1 实验原料46
• 4.1.2 实验药品与试剂46-47
• 4.1.3 实验仪器与设备47-48
• 4.1.4 实验内容48-49
• 4.2 结果与讨论49-55
• 4.2.1 晶型控制剂类型的选择49-50
• 4.2.2 晶型控制剂添加量的选择50-52
• 4.2.3 晶型控制剂添加时间的选择52-54
• 4.2.4 晶型控制剂对碳化反应过程的影响54-55
• 4.3 最佳工艺条件下制备的超细轻钙性能分析55-60
• 4.3.1 晶体结构55-56
• 4.3.2 粒度分布56-57
• 4.3.3 热稳定性57-58
• 4.3.4 化学结构58-59
• 4.3.5 超细轻钙产品质量指标59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 结论61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-69
• 附录69

【参考文献】

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