碳化硬化型低钙硅酸盐胶凝材料的研究
发布时间：2021-10-13 05:51
为了降低水泥的烧成能耗,减少CO2气体的排放量,本文探索了碳化硬化型低钙硅酸盐胶凝材料的制备,配料指标,矿物组成与煅烧温度和力学性能的关系。研究了胶凝材料碳化前后的微观形貌、物质结构的变化以及产物的类型与分布。并分别煅烧了低钙硅酸钙C3S2与α-CS,对其碳化过程和碳化动力学进行了研究。具体研究结果如下:1、根据热力学定律计算了CaCO3与SiO2配料摩尔比为1:1与3:2时,C3S、C2S、C3S2和CS四种矿物的吉布斯自由能,并据此对各矿物升温煅烧过程的稳定性进行了判断。在升温煅烧α-CS矿物过程中伴随着C2S和C3S2的生成,最终产物为α-CS。在升温煅烧C3S2矿物的过程中伴随着C3S2的生成与分解,C3S
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
000年~2018年中国水泥产量与增长率
6于三斜晶系，为链状硅酸盐结构，α-CS属于属六方晶系，为环状硅酸盐，由硅氧四面体形成的共顶点三元环组成[80-82]。β-CS和α-CS之间的转变关系如下：α-CS通常可在熔渣、水泥和陶瓷材料中存在[83-85]。有研究认为SiO2含量高的矿石在高温结晶时会形成α-CS晶体，但是，α-CS只存在于这些矿石淬火的部分，或者存在于这些矿石冷却较快的表层中。以上研究表明，生产过程中快速冷却CS以高温晶型（α-CS）存在，基于胶凝材料生产过程中的快速冷却，因此选用α-CS作为研究对象。绳昊一等[86]将β-CS进行高温焙烧，对比了β-CS与α-CS矿化固定CO2时的反应活性，发现α-CS更加容易与CO2发生矿化反应，生成碳酸钙。杨超等[87]提出了将窑法磷酸磷矿还原渣的处理与CO2矿化封存相结合，通过加温加压等手段，使废渣中的α-CS与CO2发生碳化反应生成碳酸钙沉淀，实现了废渣对CO2的固定。Solidia科技公司申请了一种利用CO2气体养护硬化的气硬性水泥（Solidia水泥）的发明专利，Solidia水泥主要矿物包括C3S2、CS（包括α型和β型）和C2S（包括γ型和β型）[88]。BinbinQian等[89]采用了工业原料煅烧出了一种以C3S2与α-CS为主要矿物的低钙胶凝材料，C3S2与α-CS含量分别为72.7%和24.6%。研究发现工业原料中碱金属、碱土金属以及长石矿物可以降低熟料中f-CaO的含量，并且显著提高C3S2和α-CS的产率。碳化养护强度发展如图1-2所示。图1-2不同碳化时间的抗压强度[89]Fig.1-2Compressivestrengthdevelopmentafterdifferentdaysofcarbonation[89]11251544β-CSα-CS℃℃熔体
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]自粉化低钙水泥的制备方法及其碳化硬化性能[J]. 管学茂,邱满,李海艳,魏红姗,张超凡. 建筑材料学报. 2018(05)
[2]工业原料制备C3S2新型水泥熟料的试验研究[J]. 陈佳男,张宏伟,陈思佳,崔恩田,张勤芳,侯贵华. 硅酸盐通报. 2018(04)
[3]基于多种性能要求的混凝土组成设计方法[J]. 史才军,王德辉,安晓鹏,焦登武,李晃. 硅酸盐学报. 2018(02)
[4]浅析水泥生产工艺与设备的发展[J]. 李斌. 化工管理. 2017(18)
[5]中国水泥工业CO2排放核算——从企业、区域到国家尺度（英文）[J]. 杨艳,王礼茂,曹植,牟初夫,沈镭,赵建安,方叶兵. Journal of Geographical Sciences. 2017(06)
[6]2016年水泥行业经济运行分析及2017年展望[J]. 陈柏林,梁喜琴. 中国水泥. 2017(02)
[7]硅酸钙矿物的晶体结构[J]. 王倩倩,李晓冬,沈晓冬. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]世界水泥工业产能产量总况[J]. 陈友德. 水泥技术. 2016(06)
[9]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)
[10]硫铝酸盐水泥制备特种工程材料的研究综述[J]. 尚小朋,常钧,张洋洋. 商品混凝土. 2016(09)
博士论文
[1]α-CaSiO3基微波介质陶瓷的组成设计与介电性能[D]. 胡伟.武汉理工大学 2015
本文编号：3434076
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
000年~2018年中国水泥产量与增长率
6于三斜晶系，为链状硅酸盐结构，α-CS属于属六方晶系，为环状硅酸盐，由硅氧四面体形成的共顶点三元环组成[80-82]。β-CS和α-CS之间的转变关系如下：α-CS通常可在熔渣、水泥和陶瓷材料中存在[83-85]。有研究认为SiO2含量高的矿石在高温结晶时会形成α-CS晶体，但是，α-CS只存在于这些矿石淬火的部分，或者存在于这些矿石冷却较快的表层中。以上研究表明，生产过程中快速冷却CS以高温晶型（α-CS）存在，基于胶凝材料生产过程中的快速冷却，因此选用α-CS作为研究对象。绳昊一等[86]将β-CS进行高温焙烧，对比了β-CS与α-CS矿化固定CO2时的反应活性，发现α-CS更加容易与CO2发生矿化反应，生成碳酸钙。杨超等[87]提出了将窑法磷酸磷矿还原渣的处理与CO2矿化封存相结合，通过加温加压等手段，使废渣中的α-CS与CO2发生碳化反应生成碳酸钙沉淀，实现了废渣对CO2的固定。Solidia科技公司申请了一种利用CO2气体养护硬化的气硬性水泥（Solidia水泥）的发明专利，Solidia水泥主要矿物包括C3S2、CS（包括α型和β型）和C2S（包括γ型和β型）[88]。BinbinQian等[89]采用了工业原料煅烧出了一种以C3S2与α-CS为主要矿物的低钙胶凝材料，C3S2与α-CS含量分别为72.7%和24.6%。研究发现工业原料中碱金属、碱土金属以及长石矿物可以降低熟料中f-CaO的含量，并且显著提高C3S2和α-CS的产率。碳化养护强度发展如图1-2所示。图1-2不同碳化时间的抗压强度[89]Fig.1-2Compressivestrengthdevelopmentafterdifferentdaysofcarbonation[89]11251544β-CSα-CS℃℃熔体
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]自粉化低钙水泥的制备方法及其碳化硬化性能[J]. 管学茂,邱满,李海艳,魏红姗,张超凡. 建筑材料学报. 2018(05)
[2]工业原料制备C3S2新型水泥熟料的试验研究[J]. 陈佳男,张宏伟,陈思佳,崔恩田,张勤芳,侯贵华. 硅酸盐通报. 2018(04)
[3]基于多种性能要求的混凝土组成设计方法[J]. 史才军,王德辉,安晓鹏,焦登武,李晃. 硅酸盐学报. 2018(02)
[4]浅析水泥生产工艺与设备的发展[J]. 李斌. 化工管理. 2017(18)
[5]中国水泥工业CO2排放核算——从企业、区域到国家尺度（英文）[J]. 杨艳,王礼茂,曹植,牟初夫,沈镭,赵建安,方叶兵. Journal of Geographical Sciences. 2017(06)
[6]2016年水泥行业经济运行分析及2017年展望[J]. 陈柏林,梁喜琴. 中国水泥. 2017(02)
[7]硅酸钙矿物的晶体结构[J]. 王倩倩,李晓冬,沈晓冬. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]世界水泥工业产能产量总况[J]. 陈友德. 水泥技术. 2016(06)
[9]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)
[10]硫铝酸盐水泥制备特种工程材料的研究综述[J]. 尚小朋,常钧,张洋洋. 商品混凝土. 2016(09)
博士论文
[1]α-CaSiO3基微波介质陶瓷的组成设计与介电性能[D]. 胡伟.武汉理工大学 2015
本文编号：3434076
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3434076.html
