用硅钙渣烧制水泥熟料的研究
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第36卷第11期娃酸盐通报Vol.36 N o.ll 2017年11 月______________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_________________November,2017用硅钙渣烧制水泥熟料的研究李辉U2,洪宁U(1.西安建筑科技大学材料与矿资学院，西安710055;2.陕西省生态水泥混凝土工程技术研究中心，西安710055)摘要:用不同比例的硅钙渣替代石灰石和黏土掺入水泥生料中，在不同的烧成温度（1200 t、1250 t、1300 t、1350 t、1400 t和1450 t)下进行煅烧，对烧成熟料的易烧性、矿物组成及矿物相的微观形貌进行分析。
研究结果表 明:在生料中掺加硅钙渣有助于液相形成、降低水泥熟料的烧成温度和改善生料的易烧性，更有利于烧成贝利特熟 料，不利于烧成阿利特熟料。
在生料中硅钙渣的掺量较高(60% )时，硅钙渣中微量氧化钠的存在使生料在烧成时 形成不利于C3S晶体形成和成长的碱性液相及价键较强A10〗_和FeO〗_四面体，从而使烧成熟料中的C3S矿物不 论从外观还是C a/S i摩尔比都接近C2S矿物。
关键词:硅钙渣；水泥熟料；熟料矿物相中图分类号:TQ172 文献标识码:A 文章编号:1001-1625(2017)11-3925-07 Research on Preparing Cement Clinker by Utilizing Silicate-Calcium SlagLI Huil \H0NG Ning12(1. College of Materials and M ineral R esources,X ian U niversity of A rchitecture and Technology,X ia n710055 ,C hin a；2. Eco-cement &Concrete Engineering and Technology Research Center of S h a an xi,X ian710055 ,C hina)A b s tra c t：Calcium silicate slag (CSC)w ith different proportion instead of limestone and clay in cementX, , 1250 X, , 1300 X, , 1350 X, , 1400 X,and raw m aterial was calcined at different temperature (12001450 Tl) ,and the b u rn a b ility,the m ineral composition and the m icro morphology of the clin ke r were analyzed.The results indicate that the addition of CSC in the raw m aterial contributes to the formation of liq u id phase,reduces the calcination tem perature,improves the burnability of raw m a te ria l,and is more conducive to the production of B e lite,however,is not good for the formation of A lite.When the incorporation of CSC in the raw m aterial is high (60% )，the presence of microscale sodium in CSC make raw materials form alkaline liq u id phase and valence bond strong A10: _and FeO:_tetrahedron w hich are not conducive to the formation and growth of C3S crystals,so that the C3S m ineral of clin ke r is close to C2S whether the appearance or C a/S i m olar ratio.K e y w o rd s：silicate-calcium slag(SCS) ；cement clin ke r；clin ke r m ineral phase1引言在我国山西、内蒙等地有着丰富的高铝粉煤灰资源，这类粉煤灰的氧化铝含量高达40%〜50%以上，可 以作为铝土矿资源提取其中的氧化铝[1]。
从粉煤灰中提取氧化铝的方法有酸浸法、碱法、酸碱联合法，其中 碱法又分为石灰石烧结法和碱石灰烧结法[2~。
用碱石灰烧结法提取氧化铝后会产生硅钙渣，每生产1吨氧 化铝约产生2. 8〜3.0吨硅钙渣。
这种废渣如果不及时处理和利用，又将对环境产生新的污染，同时也是对基金项目：国家自然科学基金(51672207);陕西省自然科学基金(2012JM6001)作者简介:李辉（1971-)，女，博士，教授.主要从事固体废弃物资源化与新型水泥基材料方面的研究.3926 试验与技术硅酸盐通报第36卷资源的一种浪费。
硅钙渣中C a O含量约为43%，Si02含量约为12%，可以替代部分石灰石、黏土质原料烧 制水泥熟料[7_9]。
有研究表明硅钙渣作为烧制水泥熟料的原料能提高水泥生料的易烧性[1°]。
本文尝试用不同比例的硅钙渣替代石灰石和黏土掺入水泥生料中，在不同的烧成温度下进行煅烧。
对 烧成熟料的易烧性、矿物组成及矿物相的微观形貌进行分析，探讨桂钙渣的掺量和烧成温度对水泥熟料矿物 组成与微观形貌的影响。
2试验2.1试验原料烧制水泥熟料的主要原料为石灰石、黏土、硅石、铁质校正原料和硅钙渣，化学组成如表1所示。
硅钙渣 为某公司用预脱硅-碱石灰烧结法从粉煤灰提铝过程产生并经过悬浮碳化法脱碱处理后的废渣，其中C a O的质量分数高达43. 22%。
表1原料的化学组成Tab. 1 Chemical composition of raw material_________________________/wt% Composition Loss S i02A1203Fe203CaO MgO K20Na20S03 Limestone41.28 2.88 1.460.5350.620.550.20-0.02 Clay12.3341.5911.57 4.6211.77 2.31 2.09 1.090.03 Iron material-3.9924.05 4.6557.57 2.86 1.60 1.120.850.52 Silica0.5289.54 1.690.500.160.090.20-0.01 scs32.2012.24 3.18 1.0343.22 3.090.290.740.12注:硅钙渣中含T i02=0.35%，P2O5=0.32%。
2.2试验方案本研究所用率值为K H= 0•98，SM= 2.55，IM= 1•65，硅钙渣的掺量为0〜90%，试验方案如表2所示。
表2试验方案Table. 2 Experimental scheme_______________________________/wt% Sample No.Limestone Clay Silica Iron material SCS A078.4516.1 4.2 1.250A170.314.7 3.7 1.310A262.1713.2 3.3 1.3320A354.1911.4 3.05 1.3630A446.179.73 2.7 1.440A538.178 2.4 1.4350A630.12 6.36 2.05 1.4760A722.1 4.7 1.7 1.570A814.06 3.05 1.35 1.5480A96 1.38 1.05 1.5790将各种原料烘干后分别粉磨至一定细度，硅钙渣、石灰石、黏土和铁质校正原料的细度为80 p m筛筛余 10%左右，硅石的细度为80 p m筛筛余1.4%左右。
按照配料方案称取一定量的生料混合均勻，称取混勻的 生料100 g，加入约12 m L蒸馏水，拌合均勻。
称取湿生料3.5 g，放入成型磨具内，用10.6 k N压力机制成 小13 m m的小试样。
将试样置于恒温至105〜110 T的电热鼓风干燥箱内烘60 m in以上。
将烘干后的试样 放在950 T的马弗炉中保温30 min，然后以5 T/m in的升温速度分别升温至1200 T、1250 T、1300 T、1350 T、1400 T和1450 T后煅烧30 min，然后在高温下取出，以100 T/m in的降温速度冷却至室温。
2.3表征方法2.3.1易烧性测试水泥生料的易烧性按照中华人民共和国建材行业标准(J C/T735-2005)《水泥生料易烧性试验方法》进 行测定。
第11期李辉等:用硅钙渣烧制水泥熟料的研究3927注:V -未烧融（烧后在试样与刚玉方舟的接触面上没有液相的流出，试样呈完好的圆柱状），x -烧融（烧后在试样与刚玉方舟的接触面上 有液相流出，向试样周围扩散）。
由表3可知，硅钙渣掺量为90%的试样(A 9)在1350 T 烧融，而硅钙渣掺量为60%〜80%的试样（A 6、 入7,8)在1400 ^烧融，硅钙渣掺量为10%〜50%的试样以1，2,3,4、人5)在1450 ^烧融，不掺硅钙渣 的试样(A 0)即使在1450 T 也未发生烧融。
由此可见，硅钙渣有助于降低水泥熟料的烧成温度，且随硅钙渣 掺量的增加这种作用越明显。
各配比试样的烧融照片（如图1所示）更直观地显示了试样烧融后的状态，从图可以看出，相同烧成温 度下，随硅钙渣掺量的增加，烧融现象越明显，最后熔融成透明的玻璃状固体。
3.2硅钙渣对生料易烧性的影响图2为烧后试样的游离氧化钙滴定结果。
从图中可以看出，随烧成温度的升高，各配比试样的游离氧化2.3.2熟料X R D 分析用日本理学D /M a x 2200型X 射线衍射仪检测熟料的矿物组成。
仪器的工作参数如下^同靶K a 射线，A =0• 15418 n m ，接收狭缝宽度为0• 15 m m ，工作电压为40 k V ，工作电流为40 m A ，扫描的范围10°〜70°，扫描 步长为0• 02°，扫描速度为0• 5°/m in 。
