磷石膏制备硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥
发布时间：2021-06-16 02:40
磷石膏是湿法制磷酸产生的一种固体废弃物,其主要化学成分是二水石膏。我国磷石膏年排放量超过80Mt。目前,其主要资源化途径是在建材方面应用,但是磷石膏中的可溶性杂质使其制备的建筑材料性能降低,对磷石膏杂质的处理不仅增加了利用成本,而且杂质不能完全去除,最终导致磷石膏的利用率很低。磷石膏制备贝利特-硫铝酸盐水泥熟料时,磷石膏中的杂质可作为矿化剂,促进水泥熟料矿物的形成,这使得杂质成为贝利特-硫铝酸盐水泥熟料制备的一个有利因素,但磷石膏利用率还很低。本文通过引入硫硅酸钙矿物至贝利特-硫铝酸盐水泥中,寻找一种全新的水泥体系—硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥,提高磷石膏的利用率。研究围绕以下两个方面展开:（1）直接利用磷石膏制备硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥。研究如何实现硫铝酸钙和硫硅酸钙的低温共存、水泥熟料烧成工艺制度以及水泥性能。（2）磷石膏分解制备硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥。磷石膏分解产生的氧化钙可以取代石灰石,实现磷石膏在硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥熟料制备中的最大化利用。研究水泥生料中磷石膏在还原气氛阶段分解的影响因素,使磷石膏分解产生的氧化钙和未分解的磷石膏满足水泥熟料矿物形成的需求,重点研究磷石膏分解导致的磷...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
015年磷石膏主要排放国家（前15）及其排放量所占的比例Fig.1.1Theproportionofphosphogypsumemissionofthecountries(top15)in2015
图 1.3 贝利特矿物晶型转化图Fig. 1.3 Crystal structure transformation of belite快速冷却是在贝利特-硫铝酸盐水泥熟料煅烧结束后采取急冷的方式，使得贝利特矿物来不及原子的重新排列，从而获得高温态晶型的贝利特矿物[72-76]。研究结果表明，900-1300℃的范围内冷却速率对贝利特活性的影响很大，当冷却速率大于 1000℃/s 时，水泥熟料中贝利特矿物以 ′-C2S 的形式存在，而低于这一冷却速率时，贝利特矿物只能以 β-C2S 或 γ-C2S 的形式存在。目前工业上采用鼓风的方式对水泥熟料进行冷却，其冷却速率仅为 150-300℃/s，远远达不到稳定 ′-C2S 的要求，因此，该活化贝利特矿物的方式未能在水泥的规模化生产中得到应用。机械活化是把水泥粉磨的更细，通过增加贝利特矿物颗粒的表面能, 提高贝利特的水化反应活性[77-78]。在粉磨过程中，由于受到机械力的作用，贝利特矿物尺寸微细化和比表面积增大，同时还会产生晶格畸变，晶体无定型化，表面自由能大增，最终使得贝利特矿物水化活性提高[79]。吕辉等[79]通过延长粉磨时间，对贝利特矿物进行了活化。研究发现，贝利特矿物在机械力作用下，晶胞参数发生改
研究的报道比较少。沈燕[84]合成了纯度为 85.04%的的贝利特矿物，将合成的硫硅酸钙矿物掺加到贝利特显示，硫硅酸钙矿物可提高水泥的后期抗压强度。将-硫铝酸盐水泥熟料中，部分或全部取代贝利特，可获钙-硫铝酸盐水泥。以往虽然已有对硫硅酸钙矿物性质钙矿物获得的困难或者获得的硫硅酸钙矿物纯度较低性质的研究结果仍较少。本章期望制备一种纯度尽可硫硅酸钙矿物的水化产物，包括通过高温养护的方式活性，为我们了解硫硅酸钙矿物性质以及后续硫硅酸性能研究供参考。钙矿物晶体属正交晶系，Pnma 空间群，晶胞参数为：c=1.1081nm，Z=4[113]。硫硅酸钙晶体是由 Ca 将孤立形成的三维空间结构，其空间结构如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]贝利特活化的研究进展[J]. 沈燕,李雪飘. 硅酸盐通报. 2018(02)
[2]预分解磷石膏制备贝利特-硫铝酸盐水泥[J]. 梁娇,楚婉怡,黄永波,李凤玲,刘娜,钱觉时. 材料导报. 2017(24)
[3]赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料[J]. 夏瑞杰,朱建平,刘少雄,朱晓静,冯春花,管学茂. 有色金属工程. 2017(06)
[4]钙矾石的形成与作用[J]. 钱觉时,余金城,孙化强,马英. 硅酸盐学报. 2017(11)
[5]硅酸盐水泥熟料易磨性控制方法[J]. 蔡晓波,焦敬玺. 中国水泥. 2017(08)
[6]2016年中国水泥质量分析报告[J]. 崔健,张庆华,戴平,梁慧超,张晓明. 中国水泥. 2017(03)
[7]自粉化低碳水泥的制备及其碳化硬化性能[J]. 管学茂,邱满,刘松辉,勾密峰. 硅酸盐学报. 2016(11)
[8]中国磷石膏资源化利用的展望与思考[J]. 孙志立. 硫酸工业. 2016(01)
[9]快烧对磷石膏脱水相组成及胶凝性能的影响[J]. 李凤玲,钱觉时,倪小琴,张超,林洲. 硅酸盐学报. 2015(05)
[10]熟料矿物对易磨性的影响研究[J]. 张芳. 企业科技与发展. 2014(06)
博士论文
[1]碱金属硫酸盐对硅酸盐水泥早期水化硬化的影响[D]. 马英.重庆大学 2017
[2]水泥浆体水化产物的非等温热分解反应动力学及理论研究[D]. 何小芳.东南大学 2016
[3]利用磷石膏制备高硫型贝利特硫铝酸盐水泥的研究[D]. 沈燕.重庆大学 2015
[4]高贝利特硫铝酸盐水泥的研究[D]. 李娟.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]磷石膏分段分解制备贝利特—硫铝酸盐水泥研究[D]. 刘娜.重庆大学 2017
[2]磷石膏两步法分解制备氧化钙及机理研究[D]. 晏晓丹.昆明理工大学 2015
[3]磷石膏中的磷和氟对硅酸盐水泥水化影响的机理研究[D]. 孙正.武汉理工大学 2010
[4]磷石膏碳热分解性能及工艺研究[D]. 舒艺周.昆明理工大学 2010
[5]磷石膏分解特性的研究[D]. 应国量.武汉理工大学 2009
本文编号：3232191
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
015年磷石膏主要排放国家（前15）及其排放量所占的比例Fig.1.1Theproportionofphosphogypsumemissionofthecountries(top15)in2015
图 1.3 贝利特矿物晶型转化图Fig. 1.3 Crystal structure transformation of belite快速冷却是在贝利特-硫铝酸盐水泥熟料煅烧结束后采取急冷的方式，使得贝利特矿物来不及原子的重新排列，从而获得高温态晶型的贝利特矿物[72-76]。研究结果表明，900-1300℃的范围内冷却速率对贝利特活性的影响很大，当冷却速率大于 1000℃/s 时，水泥熟料中贝利特矿物以 ′-C2S 的形式存在，而低于这一冷却速率时，贝利特矿物只能以 β-C2S 或 γ-C2S 的形式存在。目前工业上采用鼓风的方式对水泥熟料进行冷却，其冷却速率仅为 150-300℃/s，远远达不到稳定 ′-C2S 的要求，因此，该活化贝利特矿物的方式未能在水泥的规模化生产中得到应用。机械活化是把水泥粉磨的更细，通过增加贝利特矿物颗粒的表面能, 提高贝利特的水化反应活性[77-78]。在粉磨过程中，由于受到机械力的作用，贝利特矿物尺寸微细化和比表面积增大，同时还会产生晶格畸变，晶体无定型化，表面自由能大增，最终使得贝利特矿物水化活性提高[79]。吕辉等[79]通过延长粉磨时间，对贝利特矿物进行了活化。研究发现，贝利特矿物在机械力作用下，晶胞参数发生改
研究的报道比较少。沈燕[84]合成了纯度为 85.04%的的贝利特矿物，将合成的硫硅酸钙矿物掺加到贝利特显示，硫硅酸钙矿物可提高水泥的后期抗压强度。将-硫铝酸盐水泥熟料中，部分或全部取代贝利特，可获钙-硫铝酸盐水泥。以往虽然已有对硫硅酸钙矿物性质钙矿物获得的困难或者获得的硫硅酸钙矿物纯度较低性质的研究结果仍较少。本章期望制备一种纯度尽可硫硅酸钙矿物的水化产物，包括通过高温养护的方式活性，为我们了解硫硅酸钙矿物性质以及后续硫硅酸性能研究供参考。钙矿物晶体属正交晶系，Pnma 空间群，晶胞参数为：c=1.1081nm，Z=4[113]。硫硅酸钙晶体是由 Ca 将孤立形成的三维空间结构，其空间结构如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]贝利特活化的研究进展[J]. 沈燕,李雪飘. 硅酸盐通报. 2018(02)
[2]预分解磷石膏制备贝利特-硫铝酸盐水泥[J]. 梁娇,楚婉怡,黄永波,李凤玲,刘娜,钱觉时. 材料导报. 2017(24)
[3]赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料[J]. 夏瑞杰,朱建平,刘少雄,朱晓静,冯春花,管学茂. 有色金属工程. 2017(06)
[4]钙矾石的形成与作用[J]. 钱觉时,余金城,孙化强,马英. 硅酸盐学报. 2017(11)
[5]硅酸盐水泥熟料易磨性控制方法[J]. 蔡晓波,焦敬玺. 中国水泥. 2017(08)
[6]2016年中国水泥质量分析报告[J]. 崔健,张庆华,戴平,梁慧超,张晓明. 中国水泥. 2017(03)
[7]自粉化低碳水泥的制备及其碳化硬化性能[J]. 管学茂,邱满,刘松辉,勾密峰. 硅酸盐学报. 2016(11)
[8]中国磷石膏资源化利用的展望与思考[J]. 孙志立. 硫酸工业. 2016(01)
[9]快烧对磷石膏脱水相组成及胶凝性能的影响[J]. 李凤玲,钱觉时,倪小琴,张超,林洲. 硅酸盐学报. 2015(05)
[10]熟料矿物对易磨性的影响研究[J]. 张芳. 企业科技与发展. 2014(06)
博士论文
[1]碱金属硫酸盐对硅酸盐水泥早期水化硬化的影响[D]. 马英.重庆大学 2017
[2]水泥浆体水化产物的非等温热分解反应动力学及理论研究[D]. 何小芳.东南大学 2016
[3]利用磷石膏制备高硫型贝利特硫铝酸盐水泥的研究[D]. 沈燕.重庆大学 2015
[4]高贝利特硫铝酸盐水泥的研究[D]. 李娟.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]磷石膏分段分解制备贝利特—硫铝酸盐水泥研究[D]. 刘娜.重庆大学 2017
[2]磷石膏两步法分解制备氧化钙及机理研究[D]. 晏晓丹.昆明理工大学 2015
[3]磷石膏中的磷和氟对硅酸盐水泥水化影响的机理研究[D]. 孙正.武汉理工大学 2010
[4]磷石膏碳热分解性能及工艺研究[D]. 舒艺周.昆明理工大学 2010
[5]磷石膏分解特性的研究[D]. 应国量.武汉理工大学 2009
本文编号：3232191
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