硅质原料中SiO 2 结晶特性对熟料烧成的影响
发布时间：2021-10-20 20:27
粘土质原料是生产硅酸盐水泥的主要原材料之一。由于天然粘土资源被限制开采,水泥企业都在探索使用其它可提供SiO2成分的原材料,大量的砂岩、硅石等惰性石英质原料以及各类工业固体废弃物更多地应用到了水泥生产中。因此,通过优选控制硅质原料品质提高熟料烧成质量、降低水泥生产能耗具有重要意义。本文采用XRD结合Rietveld方法、扫描电镜、TG-DTA、岩相分析以及熟料水化放热等研究方法,系统研究了不同Si-O结构、石英晶型及结晶度的硅质原料矿物对生料易烧性、熟料微观结构及性能的影响及机理,并在此基础上,深入研究了我国不同地域和种类的14种硅质原料,对熟料烧成及性能的影响。实验结果表明:1.Si-O结构较简单的硅质原料矿物,更容易解聚出[SiO4]四面体,因而在固相反应阶段更容易与CaO反应形成硅酸二钙（C2S）。但链状Si-O结构的硅灰石在1200℃左右大部分转变为高温晶型,反应活性降低,阻碍了熟料烧成;2.相对密度是影响石英质原料反应活性的重要因素。α-方石英与α-石英相比,结构疏松,反应活性较高,熟料烧成质量较好。石英玻璃同...
【文章来源】：中国建筑材料科学研究总院北京市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
方石英的XRD图谱
Si-O 结构复杂度由低到高依次为：硅灰石<偏高岭土<石英[23]。图 3-1 为三种原料的 XRD 图谱。从图中可以看出，硅灰石与偏高岭土结晶度较低，而石英衍射峰强度高，结晶完好。由此可说明，硅灰石与偏高岭土结构较为松散，更容易解聚出独立的[SiO4]四面体结构。图 3-1 三种不同 Si-O 结构的原料 XRD 图谱Fig. 3-1 XRD patterns of three kinds of siliceous raw materials with different Si-O bonding forms图 3-2 为原料的 DTA 曲线。从图中可以发现，三种原料在升温过程中经历的物理化学反应完全不同，导致不同原料在熟料烧成过程中的反应活性出现差异。偏高岭土通常由高岭土高温煅烧脱水分解后获得，仍保持高岭土的层状结构，且存在大量活性 SiO2和 Al2O3组分[80]。偏高岭土在升温过程中既不存在脱水反应，也不存在分解反应，DTA 曲线较平稳，没有较明显的吸热或放热峰。硅灰石的 DTA 曲线中有一个尖锐的放热峰
石的反应活性逐渐降低，因此硅灰石在高温下的反应活性可能会低于结构更的硅质原料矿物。石英在升温过程中仅存在一个较明显的吸热谷，温度在 571~573℃之间石英和β-石英之间的晶型转变温度相同[17]，验证了化学试剂 SiO2的石英晶型石英，与 XRD 图谱的结果相同。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO对硅酸盐水泥熟料矿物组成影响的研究[J]. 黄洋洋,齐砚勇,邓磊. 硅酸盐通报. 2017(05)
[2]双掺玄武岩生产熟料、水泥的研究[J]. 张冠军. 中国水泥. 2017(05)
[3]以铅锌尾矿为原料煅烧水泥熟料[J]. 高锦城,倪文,于淼,许成文,高赫. 金属矿山. 2017(03)
[4]不同掺量玄武岩废石配料对熟料煅烧及质量的影响[J]. 张强. 水泥. 2016(09)
[5]以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究[J]. 孙道胜,苏文君,王爱国,刘开伟,李燕. 材料导报. 2016(16)
[6]我国水泥工业产能及能耗现状浅析[J]. 董剑,王迪,陈施华,赵青林. 新世纪水泥导报. 2016(02)
[7]活性硅酸钙高温相变历程研究[J]. 洪景南,孙俊民,许学斌,杨会宾,李运改. 硅酸盐通报. 2016(03)
[8]掺加磷尾矿煅烧水泥熟料的应用研究[J]. 邓国亮,齐砚勇,朱战甫. 非金属矿. 2016(01)
[9]铁尾矿替代铁粉制备硅酸盐水泥熟料的研究[J]. 王宏霞,张文生,叶家元,张建波. 新世纪水泥导报. 2015(02)
[10]水泥钙硅质原料组分优选及影响机制研究[J]. 陈树东. 上海建材. 2014(06)
硕士论文
[1]再生水泥熟料中MgO固溶影响因素的研究[D]. 刘晓晴.大连理工大学 2017
[2]复合掺杂对再生水泥熟料烧成及性能的影响[D]. 朱苏峰.大连理工大学 2016
[3]以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究[D]. 苏文君.安徽建筑大学 2016
[4]生料中矿物类型和粒度对熟料游离氧化钙含量及其岩相结构影响的实验研究[D]. 张金.广西大学 2014
[5]掺杂对高结晶态SiO2含量水泥烧成及性能的影响[D]. 卢普光.大连理工大学 2012
[6]粉磨工艺对生料性能的影响研究[D]. 张兆林.武汉理工大学 2010
[7]富钾岩石钾赋存状态及提钾研究[D]. 刘杰.东北大学 2005
本文编号：3447551
【文章来源】：中国建筑材料科学研究总院北京市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
方石英的XRD图谱
Si-O 结构复杂度由低到高依次为：硅灰石<偏高岭土<石英[23]。图 3-1 为三种原料的 XRD 图谱。从图中可以看出，硅灰石与偏高岭土结晶度较低，而石英衍射峰强度高，结晶完好。由此可说明，硅灰石与偏高岭土结构较为松散，更容易解聚出独立的[SiO4]四面体结构。图 3-1 三种不同 Si-O 结构的原料 XRD 图谱Fig. 3-1 XRD patterns of three kinds of siliceous raw materials with different Si-O bonding forms图 3-2 为原料的 DTA 曲线。从图中可以发现，三种原料在升温过程中经历的物理化学反应完全不同，导致不同原料在熟料烧成过程中的反应活性出现差异。偏高岭土通常由高岭土高温煅烧脱水分解后获得，仍保持高岭土的层状结构，且存在大量活性 SiO2和 Al2O3组分[80]。偏高岭土在升温过程中既不存在脱水反应，也不存在分解反应，DTA 曲线较平稳，没有较明显的吸热或放热峰。硅灰石的 DTA 曲线中有一个尖锐的放热峰
石的反应活性逐渐降低，因此硅灰石在高温下的反应活性可能会低于结构更的硅质原料矿物。石英在升温过程中仅存在一个较明显的吸热谷，温度在 571~573℃之间石英和β-石英之间的晶型转变温度相同[17]，验证了化学试剂 SiO2的石英晶型石英，与 XRD 图谱的结果相同。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO对硅酸盐水泥熟料矿物组成影响的研究[J]. 黄洋洋,齐砚勇,邓磊. 硅酸盐通报. 2017(05)
[2]双掺玄武岩生产熟料、水泥的研究[J]. 张冠军. 中国水泥. 2017(05)
[3]以铅锌尾矿为原料煅烧水泥熟料[J]. 高锦城,倪文,于淼,许成文,高赫. 金属矿山. 2017(03)
[4]不同掺量玄武岩废石配料对熟料煅烧及质量的影响[J]. 张强. 水泥. 2016(09)
[5]以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究[J]. 孙道胜,苏文君,王爱国,刘开伟,李燕. 材料导报. 2016(16)
[6]我国水泥工业产能及能耗现状浅析[J]. 董剑,王迪,陈施华,赵青林. 新世纪水泥导报. 2016(02)
[7]活性硅酸钙高温相变历程研究[J]. 洪景南,孙俊民,许学斌,杨会宾,李运改. 硅酸盐通报. 2016(03)
[8]掺加磷尾矿煅烧水泥熟料的应用研究[J]. 邓国亮,齐砚勇,朱战甫. 非金属矿. 2016(01)
[9]铁尾矿替代铁粉制备硅酸盐水泥熟料的研究[J]. 王宏霞,张文生,叶家元,张建波. 新世纪水泥导报. 2015(02)
[10]水泥钙硅质原料组分优选及影响机制研究[J]. 陈树东. 上海建材. 2014(06)
硕士论文
[1]再生水泥熟料中MgO固溶影响因素的研究[D]. 刘晓晴.大连理工大学 2017
[2]复合掺杂对再生水泥熟料烧成及性能的影响[D]. 朱苏峰.大连理工大学 2016
[3]以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究[D]. 苏文君.安徽建筑大学 2016
[4]生料中矿物类型和粒度对熟料游离氧化钙含量及其岩相结构影响的实验研究[D]. 张金.广西大学 2014
[5]掺杂对高结晶态SiO2含量水泥烧成及性能的影响[D]. 卢普光.大连理工大学 2012
[6]粉磨工艺对生料性能的影响研究[D]. 张兆林.武汉理工大学 2010
[7]富钾岩石钾赋存状态及提钾研究[D]. 刘杰.东北大学 2005
本文编号：3447551
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