【摘要】：鋁礬土作為硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)的主要鋁質(zhì)材料,隨著我國優(yōu)質(zhì)鋁礬土資源日趨緊缺,鋁礬土品位的不斷降低,導(dǎo)致硫鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)成本越來越高,從而制約了節(jié)能低碳的硫鋁酸鹽水泥工業(yè)的生產(chǎn)和應(yīng)用。為了降低硫鋁酸鹽水泥對天然資源的依賴,提高硫鋁酸鹽水泥的價(jià)格競爭力,本文考慮利用鋼渣引入過量的Fe_2O_3去取代C_4A_3$中的Al_2O_3,形成C_4A_(3-x)F_x$礦物,降低對鋁質(zhì)材料的需求,從而達(dá)到不用礬土的目的,制得高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥,即探討鋼渣完全取代水泥生料體系中的鋁礬土制得貝利特-硫鋁酸鹽水泥的可行性研究。首先,本文研究了鋼渣制備高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥的最佳煅燒條件,對在最佳煅燒制度下得到的水泥熟料進(jìn)行礦物組成分析,并觀察其微觀形貌,探究鐵在熟料中的固溶情況,并對水泥煅燒過程中石膏的高溫分解進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥制備的最佳煅燒制度為1175℃保溫20min,說明鐵會(huì)降低熟料燒成的煅燒溫度;在最佳煅燒制度下制得的水泥熟料的主要礦物為硫鋁酸鈣、貝利特和鐵相,此外不可避免的還有少量的硫硅酸鈣礦物,過量鐵的引入沒有改變熟料的礦物組成,且水泥熟料中C_4A_(3-x)F_x$的含量隨著鐵取代量的增加而有所降低,鐵相的含量隨著鐵取代量的增加而增加,說明引入的鐵并沒有完全固溶進(jìn)硫鋁酸鈣礦物中,剩余的鐵會(huì)參與反應(yīng)形成鐵相;煅燒溫度為1175℃時(shí),過量鐵的引入對水泥熟料煅燒過程中石膏的分解影響不大,當(dāng)鐵取代量為1.3mol時(shí)石膏的分解率為2.49%。其次,對1175℃保溫20min煅燒制度下得到的高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥的水化及性能進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其24h內(nèi)的水化速率和放熱量均隨鐵取代量的增加而降低,這與熟料中C_4A_(3-x)F_x$含量下降有關(guān);對于取代量x為0.7即F0.7組熟料中分別后摻7%和12%的天然石膏制備成水泥,發(fā)現(xiàn)石膏摻量的增加會(huì)提高其水泥凈漿強(qiáng)度,可獲得較為滿意的力學(xué)性能,石膏摻量分別為7%和12%的水泥凈漿28d強(qiáng)度分別為50.4MPa和61.8MPa;F0.7、F1.0水化1d后,其鈣礬石會(huì)聚集形成鈣礬石團(tuán)簇,由針狀向柱狀發(fā)展;對高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥的水化液相pH值進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)其均在11.0~11.8范圍內(nèi)變化,與傳統(tǒng)貝利特-硫鋁酸鹽水泥相差不大。最后,由于高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥熟料的最佳煅燒溫度為1175℃,此溫度恰恰適宜硫硅酸鈣礦物的形成,其形成需要消耗一部分硫酸鈣,會(huì)影響水泥熟料中硫鋁酸鈣礦物的形成,因此還研究了石膏配入量對高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥熟料礦相生成及水泥水化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):水泥熟料中石膏配入量增加,可促進(jìn)硫鋁酸鈣礦物和硫硅酸鈣的生成,石膏摻量越多,水泥熟料中硫硅酸鈣含量越高,當(dāng)石膏摻量為20%時(shí),熟料礦物中存在硬石膏,說明石膏有剩余,沒有完全與C_2S結(jié)合形成硫硅酸鈣;對于石膏配入量為10%和20%的高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥28d凈漿強(qiáng)度分別為44.8MPa和53.4MPa,90d凈漿強(qiáng)度分別為53.7MPa和62.7MPa,說明石膏配入量的增加有利于高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥強(qiáng)度的發(fā)展,特別是后期強(qiáng)度,這主要是因?yàn)榱蚬杷徕}的水化有利于后期強(qiáng)度的發(fā)展。當(dāng)水泥熟料中C_4A_(3-x)F_x$含量在30%,x為0.7mol時(shí),鋼渣可完全取代礬土,在1175℃保溫20min煅燒制度下制得高鐵貝利特-硫鋁酸鹽水泥,且該水泥力學(xué)性能良好。
【圖文】：

重要的指導(dǎo)作用。若硫鋁酸鹽水泥中的主要礦物，則會(huì)降低水泥熟料中的鋁含量，對降低鋁礬土性分析構(gòu)是以節(jié)點(diǎn)相連的鋁氧四面體構(gòu)成的多孔骨架，胞參數(shù) a=1.839nm，每個(gè)晶胞中含有 2 個(gè)分子，邊的中點(diǎn)由 O2-占據(jù)，Ca2+位于六邊形表面的中心C4A3$的晶體結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。在這個(gè)骨架里，在平行 c 軸方向形成豎井孔，在其 1/4c0和 3/4c四方環(huán)狀豎井之間的每個(gè)角處由 1 對 Al-O 四面體連成的方矩形，Ca2+存在于 c 軸方向形成的長方 A1-O 四面體和 S-O 四面體相連接。這種多高水化活性。此外，C4A3$可在其晶體結(jié)構(gòu)中固i4+、Mn3+、Fe3+等代替。

學(xué)位論文 3 高鐵貝利特-硫鋁酸表 3.3 熟料中硫鋁酸鹽礦物晶面間距 d 值的變化le 3.3 Changes of the sulfoaluminate interface spacing d in sample c d1d20.37451 0.26500 0.37494 0.26560 0.37480 0.26542 0.37482 0.26547
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ172.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2693943