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一、氧化镁含量对烧成及水泥品质的影响氧化镁主要存在于石灰石、矿渣、黏土中，生料中氧化镁含量一定时易烧成,但过多易造成窑内结皮脱落频繁。
原料中的MgO经高温煅烧，其中部分与熟料矿物结合成固熔体，部分熔于液相中。
因此，当熟料中含有少量MgO时，能降低熟料的烧成温度，增加液相数量，降低液相黏度，有利于熟料烧成，还能改善水泥的色泽。
在硅酸盐水泥中，MgO与主要熟料矿物相化合的最大含量为2%(以质量计)，超过该数量的部分就在熟料中呈游离状态，以方镁石的形式出现。
方镁石与水反应生成的Mg(OH)2，其体积较游离MgO增大，而且反应速度极其缓慢，导致已经硬化的水泥凝固体内部发生体积膨胀而开裂，造成所谓氧化镁膨胀性破裂，因此造成水泥强度的降低。
另外，MgO含量高的熟料粉碎性不良。
二、碱(K2O，Na2O)含量对烧成及水泥品质的影响碱一般存在于原料黏土与硅石中，为低熔点物质，容易与SO3、Cl结合，降低了C3A、C4AF的生成温度。
碱对水泥生产的影响主要有两个方面：一是影响新型干法熟料烧成系统的正常生产；二是影响熟料的质量。
煅烧含碱过高的生料，由于碱性挥发物在窑尾和预热器中的循环富集，容易引起烟道、分解炉、预热器中结皮堵塞，回转窑内则是料子发黏，烧结温度范围缩小，热工制度不稳，飞砂严重，窑皮疏松，烧成带材料寿命缩短，致使熟料质量下降，严重时将无法正常生产。
生料中的碱除一部分挥发循环外，其余的大部分均以硫酸盐的形式存在于熟料中。
如果熟料含碱量过高，则其凝结时间将缩短，以致急凝，水泥标准稠度需水量增加，熟料中游离石灰增高，安定性不良，抗折强度降低，并出现1d，3d的抗压强度略有升高，而7d，28d的抗压强度明显下降。
此外，高碱水泥在有些地区使用时，还应特别注意防止碱集料反应的破坏作用。
三、氯含量对烧成及水泥品质的影响氯主要存在于石灰石、矿渣与燃料中，是低熔点物质，易和碱结合，成为旋风筒堵塞的原因。
氯在烧成系统中主要生成CaCl2或氯化碱,其挥发性特别高，在窑内几乎全部再次挥发，形成氯、碱循环富集，致使预热器生料中氯化物的含量提高近百倍，引起预热器结皮堵塞。
文章编号:1007-9629(2006)02-0136-06MgO对C2S矿物形成的影响李好新, 王培铭*, 熊少波(同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092)摘要:通过化学分析和差热分析试验手段,分别测定了试样中f-CaO的含量(质量分数,下同)和试样在烧成过程中的热变化曲线,并以试样中f-CaO的含量作为反应进度的量度,研究了M gO对高C3S水泥熟料矿物———C2S的影响.化学分析和差热分析试验结果显示,Mg O的加入降低了试样中f-CaO的含量,降低了CaCO3的分解峰温和C2S矿物形成的初始温度.热力学函数计算分析显示,M gO的加入增大了n(CaO)/n(SiO2)比值,从而增大了矿物形成的反应自由能数值.关键词:化学分析;差热分析;热力学中图分类号:TU528.0 文献标识码:AInfluence of MgO on Formation of C2SLI Hao-xin, W ANG Pei-ming*, X IONG S hao-bo(Key Laboratory of Advanced Civil Engineering of Materials Ministry of Education,Tongji University,Shanghai200092,China)A bstract:By testing the content of free-CaO in the sample,the content of free-CaO in the sam ple w as reg arded as the measurement o f reacting.T he influence of M gO o n the form ation of mineral of C2S w hich is the com po nent o f high-C3S cement was studied by the research methods of chemi-cal analy sis and thermal analy sis.I t is found that appropriate adding of M gO helps abso rption of free-CaO,and benefited the fo rmatio n o f mineral of C2S;furthermo re,low ers decomposition temperature o f CaCO3.A t last,regarding the therm ody namic reason of this pheno meno n,it is fo und that adding Mg O increases the ratio of n(CaO)/n(SiO2),enhances the the rm ody namic function of C2S mineral fo rmatio n.Key words:chemical analy sis;differential thermal analysis;thermo dynamics CaO和Mg O同属于NaCl型晶体结构,在晶体中,它们的阳离子同处于NaCl结构中Na+的位置,而阴离子处于Cl-的位置,所不同的是其晶胞参数有别,从而决定了CaO和M gO具有某些相似的化学性质[1].这种性质使得在C2S矿物生成的过程中,会有一部分M g2+替代C2S矿物中的Ca2+而固溶在这些矿物之中[2].因为C2S是高C3S水泥的组成矿物之一,也是CaO和C2S在液相中溶解生成C3S矿物的中间相[3],所以,研究M gO对C2S矿物形成的影响,对于生产高C3S矿物水泥具有重要的意义.收稿日期:2005-04-10基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)资助项目(2001CB610704)作者简介:李好新(1978-),男,甘肃静宁人,同济大学博士生.E-mail:bosomxin@*通讯联系人:w pm@m .关于M gO对普通水泥烧成等方面的影响,很多人已经做了系统研究,其结果对生产性能良好的水泥熟料具有指导意义[4].A ltun[5]和Stanek[6]等人研究了不同Mg O加入量(质量分数,本文中的加入量、含量等均为质量分数)对水泥各矿物形成的影响,资料显示,在Mg O加入量不超过2. 5%的情况下,M gO的加入对水泥各矿物的形成有着积极的意义.本文从热力学角度出发,应用化学分析和热分析方法研究了M gO加入量大于2.5%的情况下,Mg O对C2S单矿物形成的影响.1 试验原材料原材料选用的CaCO3,SiO2,M g(OH)24M gCO36H2O均为纯度大于99.5%的分析纯化学试剂.2 试验过程(1)试样制备将所选用的化学试剂按照设计的矿物组成混合,分别加入不同质量比的M g(O H)24M gCO3 6H2O(以熟料中M gO含量计),试样中M gO的含量见表1.表1 C2S试样中MgO的含量Table1 Content of MgO in C2SSam ple A0A1A2A3A4 w(M gO)/%0 2.55 2.837.919.16 将各混合料在瓶中摇20m in左右,使其充分混合均匀,将混合均匀的粉体压制成圆柱状试块,在高温炉内加热至1250℃并保温1.5h.待其完全反应后出料,在空气中急冷,制得试样.然后将其磨细(细度为过80μm方孔筛,筛余为0),制得烧成后的C2S试样,备用.(2)试样中f-CaO含量的测定采用甘油-乙醇法[7]测定试样中的f-CaO含量.(3)试样中f-M gO含量的测定[7]准确称取过60μm筛的水泥熟料0.25g,放入已盛有100m L乙酸甲醇溶液和1根搅拌磁子的烧杯中,加入1g固体氯化铵,置于加热电磁搅拌器上,在50～70℃下搅拌30min,再静置20 min,用慢速滤纸过滤,过滤物用无水乙醇洗3～4次,弃去滤液.将过滤物置于300m L的烧杯中,加盐酸(体积比为1∶1)溶解后,移入容量瓶中,加水稀释至250m L,摇匀.用滴管吸取2份各25m L的该溶液,用络和滴定法分别测定其钙含量以及钙镁总含量,再用差减法求得M gO含量.(4)热分析试验热分析测试用北京仪器厂生产的PCT-2A热分析仪,该仪器可同时记录温度、DTA曲线.将50mg的试样装在热分析仪的铂坩埚内,以10℃/min的速率将其升温至1350℃.用1350℃下煅烧30min的α-Al2O3作为参比物.3 试验结果3.1 f-CaO,f-MgO测试结果烧成C2S试样中f-CaO,f-M gO含量的测定结果如表2所示.3.2 差热分析结果分别对试样A0,A1,A2,A3,A4进行热分析试验,其差热分析曲线如图1所示.表2 C2S试样中f-C aO,f-MgO的含量T able2 Content of Free-lime an d free-magn esia in the s amples of C2SSam ple A0A1A2A3A4 w(f-CaO)/% 3.664 2.359 2.869 3.517 5.327w(f-M gO)/%00.890 1.320 1.710 3.160图1 试样差热分析曲线Fig.1 D T A curv es o f samples4 试验结果讨论与分析4.1 化学测试结果探讨与分析从表2中各试样f-CaO和f-Mg O含量的测试结果以及图1中的差热分析曲线可以看出,与没有加M gO的试样A0相比,试样A1,A2,A3中f-CaO的含量明显较低,随着Mg O加入量的增加,各试样中的f-CaO含量呈增加的趋势.试样A4中f-CaO的含量超过了A0试样,对此,笔者认为是由于CaO和Mg O具有某些相似的化学性质,使更多的M gO替代CaO参与了生成C2S的反应,从而使得大量的CaO游离了出来.其原因有待于进一步研究.由表2还可看出:随着Mg O加入量的增加,试样中f-M gO的含量亦随之增加.且即使M gO 的加入量增加到9.16%,试样中f-M gO含量仍低于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的品质指标(5%).这一结果有助于将以低品位富含镁矿物来生产水泥的研究向纵深推进.4.2 热力学探讨与分析C2S矿物生成过程中,CaO-SiO2系统的固相反应有4种.1#反应为:CaO+SiO2=CaO SiO2(偏硅酸钙);2#反应为:3CaO+2SiO2=3CaO2SiO2(二硅酸三钙);3#反应为:2CaO+SiO2= 2CaO SiO2(硅酸二钙);4#反应为:3CaO+SiO2=3CaO SiO2(硅酸三钙)[2].由《实用无机物热力学数据手册》[9]可查得以上化学反应所涉及物质的热力学数据,如表3所示.根据文献[2,9]可得热力学函数方程式(1),(2),并对各反应的反应自由能进行计算,所得结果如表4所示.当n(CaO)/n(SiO2)值不同时,各反应的反应自由能与温度的变化如表5所示.ΔG m,T=ΔH m-TΔS m,T(1)ΔS m,T=∑(ΔS m,T)生成物-∑(ΔS m,T)反应物(2)式中:G m,T为摩尔反应自由能,kJ/mo l;H m为摩尔反应标准焓变,kJ/mol;ΔS m,T为摩尔反应熵变,J/ (mo l K);T为反应温度,K.表3 CaO-Si O2系统中有关化合物的热力学数据Table3 Thermodynamics data of the s ystem of CaO-SiO2sys tem ReactantΔH m/(kJ m ol-1)S T(J mol-1K-1)900K1000K1100K1200K1300K1400K1500K1600K1700K1800KCaO SiO2-1584.2126.9135.0142.7150.0157.1163.8195.5176.9183.2189.2 3CaO2SiO2-3827.0318.0337.3355.8373.5390.5406.8422.4437.4451.9465.8 2CaO SiO2-2256.8186.8198.9210.7222.0232.8243.1253.0262.6271.7280.7 3CaO SiO2-2881.1256.4272.0287.0301.3315.0328.2340.8353.0364.7376.0 CaO-634.860.664.367.783.574.177.179.982.785.387.8α-Quartz-911.566.170.775.2α-T ridymite81.285.188.992.596.099.3102.5表4 计算所得CaO-SiO2系统中各反应中自由能变化(-ΔG m,T)与温度(T)的关系Table4 Relation between temperatu re and every reaction in s ystem of CaO-SiO2kJ/m olReactionT/K 9001000110012001300140015001600170018001#39.339.138.836.536.336.136.036.436.837.1 2#103.3102.8102.497.697.196.696.195.795.394.8 3#75.375.475.974.475.075.876.777.878.980.4 4#72.973.874.973.975.276.378.179.781.483.3 从表4可以看出,当系统的n(CaO)/n(SiO2)=1.0时,偏硅酸钙和二硅酸钙在900～1800K 内均表现出较大的形成势,其次是硅酸二钙,而硅酸三钙的形成势最低.随着系统中n(CaO)/n (SiO2)值的增加,如:比值为1.5,2.0时,硅酸二钙、硅酸三钙的热力学形成势急剧增大,同时硅酸三钙形成势也大幅度增大.当系统中n(CaO)/n(SiO2)值增大到3.0时,硅酸二钙、硅酸三钙表现出较大的形成势,而偏硅酸钙的形成势最低.由于CaO和M gO同属于NaCl型结构,有着相似的化学特性,所以在一定范围内加入Mg O相当于增加了C2S矿物形成过程中系统的n(CaO)/n(SiO2)值.此时,n(CaO)/n(SiO2)表达式如下n(CaO)/n(SiO2)加入氧化镁后=n(CaO)/n(SiO2)加入氧化镁前+(A/B)(3)式中:A为试样中所加Mg O的质量,kg;B为M gO的摩尔质量,kg/mol. 此时试样A1,A2,A3,A4的n(CaO)/n(SiO2)值分别为:2.10965,2.12169,2.34013, 2.39388. 表6为n(CaO)/n(SiO2)=2.5时系统中各反应的自由能变化(-ΔG m,T)和温度T的关系.从表6可以看出,从热力学的角度出发,在n(CaO)/n(SiO2)=2.5的情况下,仍然有利于C2S矿物的形成.所以,M gO的适量加入会增加C2S矿物形成的n(CaO)/n(SiO2)值,增加C2S矿物形成反应的自由能.表5 n(CaO)/n(SiO2)不同时系统中各反应的自由能变化与(-ΔG m,T)温度(T)的关系T able5 Relation between different n(CaO)/n(Si O2)and-ΔG m,T in different ratio of n(CaO)/n(SiO2)n(CaO)/n(SiO2)Reaction-ΔG m,T/(kJ m ol-1)900K1000K1100K1200K1300K1400K1500K1600K1700K1800K1#39.339.138.936.536.336.136.036.636.837.1 1.02#34.334.334.232.532.432.232.031.931.831.63#37.637.737.937.237.537.938.438.939.540.24#24.724.624.935.925.125.426.014.027.127.81#78.578.177.873.172.672.272.172.772.574.1 1.52#103.3102.8106.6102.497.196.696.195.695.594.83#112.9113.1113.9111.6112.571.9115.1116.7118.4120.64#72.973.874.973.976.276.378.179.781.483.31#39.339.138.936.536.336.136.036.436.837.1 2.02#51.751.451.248.948.548.348.047.847.647.43#75.375.475.974.475.075.876.777.878.980.44#47.147.648.249.350.150.952.053.154.355.51#39.339.138.936.536.336.136.036.436.837.0 3.02#51.751.451.248.848.548.348.047.847.647.43#75.375.475.974.475.075.876.777.878.980.44#72.973.874.673.975.276.378.179.781.483.3表6 n(CaO)/n(SiO2)=2.5时系统中各反应的(-ΔG m,T)与T的关系Table6 Relation between-ΔG m,T of every reaction and temperature at n(CaO)/n(SiO2)=2.5Reaction-ΔG m,T/(kJ m ol-1) 9001000110012001300140015001600170018001#39.339.138.936.536.336.136.036.436.837.0 2#51.751.451.248.848.548.348.047.847.647.4 3#112.9113.1113.9111.6112.571.9115.1116.7118.4120.6 4#72.973.874.973.976.276.378.179.781.483.34.3 差热分析曲线结果探讨与分析MgO对C2S矿物形成影响的热分析结果如表7所示.由图1、表7可知,在试样中加入Mg O,会降低CaCO3的分解峰温,并且CaCO3的分解峰温和C2S矿物形成的初始温度都会随着试样中Mg O加入量的增加而降低.表7 MgO影响C2S矿物形成的差热分析结果Table7 DT A result about influence of MgO on formation of C2STemperature/℃A0A1A2A3A4 Decomposition peak tem perature of CaCO3864.0862.0857.0853.0793.0 Formation initial tem peratu re of C2S986.8981.3979.3974.9879.9 从以上化学分析可以看出,在C2S矿物的形成过程中,加入M gO,将降低试样中f-CaO的含量,并且在一定程度上不会增加试样中f-Mg O的含量.由热力学函数的计算结果可以看出,M gO 的加入增加了n(CaO)/n(SiO2)值及C2S矿物形成的反应自由能值.从差热分析曲线的分析结果可以看出,加入M gO会降低CaCO3的分解峰温和C2S矿物形成的初始温度.5 结论1.加入适量的M gO,会降低试样中f-CaO含量.即使M gO的加入量增加到9.16%,试样中f-Mg O含量仍低于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的品质指标(5%).这一结果有助于将以低品位富含镁矿物来生产水泥的研究向纵深推进.2.加入适量的MgO可以降低CaCO3的分解峰温和C2S矿物形成的初始温度.3.加入适量的MgO可以增大n(CaO)/n(SiO2)的值,同时增加C2S矿物形成的反应自由能值.参考文献:[1] 邵国有.硅酸盐岩相学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1991.[2] 陆佩文.硅酸盐物理化学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1989.[3] GH OS H S N.水泥技术进展[M].杨南如译.北京:建筑工业出版社,1986.67.[4] 李艳君,刘晓存,徐红燕.M gO对高钙硫铝酸盐水泥性能影响的研究[J].水泥技术,2000,(1):50-52.[5] A LTUN I.Effect of CaF2and M gO on sintering of cement clink er[J].Cem C on cr Res,1999,29(11):1847-1850.[6] S TAN EK T.The in flu ence of the alite polymo rp hism on the s trength of th e Portland cement[J].C em Concr Res,2002,32(7):1169-1175[7] 建筑材料科学研究院.水泥化学分析[M].北京:中国建筑工业出版社,1979.[8] 浙江大学普通化学教研组.普通化学[M].北京:高等教育出版社,1995.[9] 叶大伦.实用无机物热力学数据手册[M].北京:冶金工业出版社,1980.。
探究硫对硅酸盐水泥熟料烧成过程的影响规律发布时间：2022-05-05T10:21:10.683Z 来源：《中国科技信息》2022年1月第2期作者：杨胜桂[导读] 硫对熟料燃烧过程有一定的影响杨胜桂身份证号码：45088119901017**** 华润水泥（平南）水泥有限公司摘要：硫对熟料燃烧过程有一定的影响，本文分析了诉讼法熟料硫的锻造和发射过程中，为了更好地控制硫和碱之间的比例，促进低温熟料矿物的形成，大大降低熟料热耗的射击。
关键词：硫；水泥熟料；实验；影响规律0前言我们在水泥生产中高硫煤研究方面的经验不足，而且报告也很少。
合理控制硫含量将提高熟料的质量和使用，并在优化金属结构方面发挥积极作用。
具体的熟料燃烧方案有助于提高熟料的性能，并探讨其影响模式。
这篇文章所作的分析显然是对的。
1硫在熟料煅烧过程中的作用规律1.1原料SO可以降低最初阶段的温度和液体的粘度，增加液体的体积，形成一个过渡阶段，并加快金属熟料的形成。
对干水泥生产过程进行的一项分析表明，该系统的壳的阻塞是硫磺、碱性和氯的循环浓缩所致。
在干水泥生产中，硫磺在壳中的作用是什么，它如何对水泥炉渣最初的液体温度产生更大的影响？使用CASO-2H用于硫、氯和碱的纯化学试剂设计的实验部件进行了分析。
氯化钙和NCO。
1.2样品制备同时重新打磨化学成分，搅拌约8%的蒸馏水，干一些压力下煎蛋卷，放进烤箱，然后添加一个silicone －迅猛伪造煤炭灶室温加热至400℃的速度每分钟10℃,1050℃?1100块℃1310℃不相信1360℃?分。
固定温度在不同温度下飞行两个小时，将天然制冷剂拿出来研磨，直至颗粒被磨。
1.3出炉试样特征分析样品分为四种原材料，一种不含硫磺，两种含硫磺，三种含硫磺，四种含硫磺。
外交焙烧炉熟料楼前的两个巨大基本熟料温度卷饼，1310℃当熟料脆弱，一捏碎2完全粉碎，3节较多液相液相很少四个。
当1360℃?1个熟料完全粉碎，粉碎，高于三个相对熟料液相4熟料液相。
硫对水泥熟料煅烧的影响(下)陈友德;程亮;郑德喜;赵艳妍;郑金召【期刊名称】《水泥技术》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P24-28)【作者】陈友德;程亮;郑德喜;赵艳妍;郑金召【作者单位】天津水泥工业设计研究院有限公司,天津300400;同煤集团建材公司,山西大同037003;天津绿曙环保科技有限公司,天津300400;天津水泥工业设计研究院有限公司,天津300400;天津水泥工业设计研究院有限公司,天津300400【正文语种】中文【中图分类】TQ172.18（上接第5期）上述情况表明：预分解系统内，燃料所含的有机硫，在窑头和分解炉内高温工况下燃烧生成的SO2，与生料内的氧化钾、氧化钠、碳酸钙分解产生的氧化钙作用，生成硫酸盐，随窑料运行至窑内，在此过程中，与未完全分解的碳酸钙和窑料中的C2S、CA等化合物作用，生成一些过渡复合化合物。
上述物料在窑内进一步加热过程中，过渡复合化合物分解成硫酸盐和熟料矿物，在氧化气氛下，最终成为熟料成分。
此外，当窑料＞1 200℃时，碱性硫酸盐挥发，而硫酸钙开始分解，生成SO2。
若烟气为还原气氛，则硫酸盐均分解生成SO2、碱性氧化物和氧化钙。
SO2随烟气后逸，与碱性氧化物和氧化钙作用，生成硫酸盐，形成硫循环。
预分解窑系统内，原燃料燃烧产生的硫循环见图7。
（2）燃料中的硫进入熟料的量煤粉在预分解系统内燃烧后，所含的硫全部进入熟料中，单位熟料中SO3含量（g/kg）计算公式如下：式中：A——烧成热耗，kJ/kgB——煤粉热值，kJ/kgS——燃料中的硫含量，%3.1 减少入窑原燃料中的硫、氯、碱的含量硫对熟料煅烧和装备损坏的影响均与碱、氯形成的化合物和复合化合物有关，减缓的措施是尽可能减少进入系统的生料和燃料中的硫、氯、碱的含量。
国外某耐火材料公司，为减少结皮对生产和耐火材料的影响，通过长期的现场结皮料分析，提出熟料内Cl、SO2、R2O值与结皮趋势（见表7），表明碱、硫、氯含量越多，越易结皮堵塞。
关于硫对硅酸盐水泥熟料烧成过程的影响规律研究摘要：水泥工业随着优质资源的不断减少，现阶段已经逐渐的朝着利用低质燃料的方向进行发展，但是因为如今水泥的生产工艺水平比较低，所以实际可以适应水泥生产的煤种范围还是比较狭窄，在我国多数新型干法水泥厂中，一般都使用低硫含量烟煤。
如果在水泥生产中可以应用高硫煤，这样和其他行业之间的竞争就可以得到缓解，本文论述现在水泥生产中高硫煤的研究现状，并探在硅酸盐水泥熟料烧制中硫的影响。
关键词：硅酸盐；高硫煤；熟料烧制引言：在人类社会的发展过程中，资源和人口以及环境是一直都是需要面对的难题，现今广大的科技人员和各国政府，都十分关注实际社会的可持续发展问题，同时，材料生产和环境的协调性之间的研究，直接影响着社会的可持续发展。
一、在水泥生产中高硫煤应用研究的现状最早使用煤粉当做燃料的设备就是水泥窑，这个时候也是研究煤的起步阶段，最近这些年来，为了更好的去利用廉价的燃料，并将水泥的成本降低，使环境得到保护，我们国家的水泥研究者和生产者已经相继开展了很多研究工作。
在我们国家，很早就已经有了水泥立窑生产中利用高硫煤的相关报道，但是在实际立窑的时候，利用高硫煤作为主要燃料，十分容易出现结大块或挂边结窑的情况，而且在很多熟料这中的很高，强度不断下降，最终水泥十分容易出现快凝等问题。
所以很多立窑厂烧制水泥的时候，并不敢自己单独去利用高硫煤，一般为了降低成本都会就地取材，或者使用一些比较劣质的高硫煤，但是针对这样的方法来说，预期效果只能在预均化条件比较好的情况下达到，如果预均化条件并不是十分好的时候，使用优劣搭配这样的方法会导致配热出现不稳定的情况，尤其配料的难度比较大，实际进行立窑煅烧的时候操作起来也十分困难，最终导致熟料质量存在较大波动的情况。
在水泥熟料实际烧制的时候，高硫煤有着很好的降温和加速阿利特形成的作用，同时在控制不当的时候，也会出现结皮堵塞等情况。
最近这些年来，水泥的生产方法在不断的进行着演变。
硅酸盐水泥中硫酸盐类型与作用摘要从实践应用分析发现，硫酸盐在硅酸盐水泥中的含量并不高，但是类型多，同时对水泥性能的影响也比较复杂，通过对硫酸盐进行种类划分以及作用研究对今后指导生产具有深远的影响。
为了更加全面的了解不同类型硫酸盐在硅酸盐水泥中的作用，下面文章将对其进行分析介绍，旨在为今后水泥生产提供可靠的参考资料。
关键词硅酸盐水泥；硫酸盐；建筑前言在现代化城市建设过程中，为了满足不同类型建筑要求，混凝土的类型日渐增多，而在众多混凝土材料中，硅酸盐水泥有着举足轻重的地位。
对于硅酸盐水泥而言，硫酸盐对其性能的影响也是不容忽视的。
就目前情况分析，在硅酸盐水泥中，已知的硫酸盐类型约10种，硫酸盐类型不同其性质也存在着一定的差异，对硅酸盐水泥的影响也是有区别的。
1 简述硅酸盐水泥中硫酸盐类型通常情况下，在高温影响下，硅酸盐水泥熟料中硫主要以六价形态存在，而这些含硫的矿物质就是硫酸盐。
在对硫酸盐进行分类过程中，可以以阳离子类型、溶解性能以及晶体形态等为依据。
硫酸盐不仅在硅酸盐熟练中存在，同时在外掺石膏中也有一定含量。
另外水泥粉磨中也存在着硫酸盐脱水现象，不同硫酸盐之间也会发生一定的反应得到新的硫酸盐产物。
但是值得注意的是，并不是每种水泥中都含有上述硫酸盐类型。
1.1 硅酸盐水泥混合料中的硫酸盐在硅酸盐水泥混合材料中硫酸盐的含量比较小，究其原因主要是大多数混合材料是在高温环境下生成的，例如冶金废渣或者是燃煤灰渣等。
煤炭中硫的含量比较高，故而煤炭燃烧产物灰渣含有一定量的硫酸盐。
据分析研究发现，在高温环境下，煤炭燃烧时其所含硫物质同硅酸盐存在着一定的化学反应，产物主要为硫酸钙，同时也存在3CaO·3Al2O3·CaSO4、K2Na2（SO4）2等副产物。
通过上述分析可知，煤炭灰渣中硫酸盐含量较为复杂。
一旦温度在1400℃以上，煤炭燃烧就会生成粉煤灰，主要硫酸盐成分为硬石膏。
1.2 硅酸盐水泥熟料中硫酸盐硅酸盐水泥中除了常见的硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙外，K2Ca2（SO4）3、3CaO·3Al2O3·CaSO4等。
硫对硅酸盐水泥熟料烧成过程的影响规律研究作者：姚鹏来源：《装饰装修天地》2018年第05期摘要：硫在熟料的烧成过程中会产生一定的影响，本文对硫在熟料锻烧过程中的作用规律进行了分析，以更好的控制硫碱之间的比例，促进熟料矿物的低温形成，大大降低熟料烧成的热耗。
关键词：硫；水泥熟料；实验；影响规律1 硫在熟料锻烧过程中的作用规律1.1 原料SO3可以降低液相初析温度和液相粘度、增加液相量、形成过渡相，具有加快熟料矿物形成的矿化作用。
对干法水泥生产分析和研究，知道了造成系统结皮堵塞的原因是由于硫、碱、氯的循环富集。
干法水泥生产中硫在结皮堵塞的现象中承担何种作用，如何让会对水泥熟料液相初析温度影响较大，进行实验配料设计时采用分析纯化学试剂，硫、氯、碱由CaSO4·2H2O、二氯化钙和NaCO3引入。
1.2 样品制备称取化学试剂研磨，均匀混合，加上约8%的蒸馏水进行搅拌，施加一定压力压制成圆饼状，放烘箱烘干后放增祸内加入硅铝炉中锻烧，从室温升到400℃后以每分10℃的速率进行升温，分别升高到1050℃、1100℃、1310℃和1360℃，并在各温度进行恒温锻烧2小时，取出自然冷却进行研磨，直到精细无颗粒。
1.3 出炉试样特征分析分成四种生料试样，1样不加硫，2样加硫，3样加硫碱， 4样加硫碱氯。
从煅烧熟料外观看，前两个温度锻烧的熟料饼基本上还是块状， 1310℃锻烧熟料疏松，1样完全粉化，2样部分粉化，3样液相较多， 4样液相极少；1360℃锻烧的熟料1样完全粉化，2样部分粉化，3样液相最多， 4样液相较多。
这几种状态表明不加硫的生料1比加硫的生料2更容易粉化，加硫碱3样容易提前出现液相，加硫碱氯的4样缓解了硫碱的作用。
未加硫的试样严重粉化说明生成Y—C2S较多，单独加入硫时粉化现象有所改善，硫碱或氯可以遏制粉化现象。
1.4 测试方法（1）差热分析（DTA）。
该方法是通过差热电偶对热中性体与被测试样在加热过程中的温差进行测定。
第26卷第3期 硅 酸 盐 通 报 Vol.26 No.3 2007年6月 BULLETI N OF T HE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY June,2007 氧化锰对含硫铝酸钙矿物硅酸盐水泥烧成的影响陈 琳,沈晓冬,马素花,黄叶平,钟白茜(南京工业大学材料科学与工程学院,南京 210009)对含硫铝酸钙矿物硅酸盐水泥熟料的易烧性及矿物形成的影响。
借助化学分析测定了水泥熟摘要:研究了Mn O2料中游离氧化钙(f2Ca O)的含量,用差热分析(DSC)研究了矿物形成过程,采用X射线衍射(XRD)分析了熟料矿物能改善水泥生料的易烧性,促进f2CaO的吸收,并且利于硫铝酸钙成分。
结果表明:生料中掺入少量的M n O2(CA3 S)与硅酸三钙(C3S)在低温下共存。
4关键词:氧化锰;硫铝酸钙;硅酸盐水泥中图分类号:T Q172 文献标识码:A 文章编号:100121625(2007)0320529204 Effect of M anganese D i ox i de on Burn i n g of C li n ker i n g of Cem en tCon t a i n i n g C4A3 S M i n era lCHEN L in,SHEN X iao2dong,MA S u2hua,HUAN G Ye2ping,ZHON G B ai2qian(College ofMaterials Science and Engineering,Nanjing University of Technol ogy,Nanjing210009,China)Abstract:The effect of manganese di oxide on the burnability and m ineral f or mati on of the clinker containing C4A3 S was investigated.The f2Ca O content,m ineral composite and f or mati on of m ineral in the clinker were analyzed res pectively by che m ical analysis,differential scanning cal ori m etry(DSC)and X2 ray diffracti on(XRD).The results show that adding m inor a mount of MnO2int o the ra w material cani m p r ove the burnability of ra w material,p r omote the f2Ca O abs or p ti on and benefit the coexistence bet w eencalciu m sul phoalum inate(C4A3 S)and tricalciu m(C3S).Key words:manganese di oxide;calcium sul phoalum inate;tricalcium1 引 言目前,国内外水泥技术领域研究的热点问题之一就是如何将硅酸盐水泥的力学性能,尤其是早期强度提高到一个新水平,并且降低水泥熟料的烧成能耗,力求达到节约能源、保护环境的目的。
传统硅酸盐水泥熟料四大矿物的形成和匹配关系已经研究比较透彻,如今通过对其矿物体系研究的突破来提高水泥性能前景看好。
含硫铝酸钙矿物硅酸盐水泥的主要矿物是硫铝酸钙(CA3 S)、硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)。
该种4水泥具有传统硅酸盐水泥的特性,硫铝酸盐水泥的快速水化和硬化的性质,同时还具有早强和抗硬化时体积收缩的性能。
生产此种水泥的关键技术在于解决CA3 S和C3S两种矿物的共存问题。
但是C4A3 S矿物4在1350℃时就开始分解,当温度超过1400℃,其分解速度加快;而CS矿物在1400℃左右才开始形成,可3基金项目:国家“973”计划重点基础研究(2001CB610701);江苏省“六大人才高峰”资助项目作者简介:陈 琳(19832),女,硕士研究生.主要从事高性能水泥及生态环境材料方面的研究.E2mail:lchen816@530 研究快报硅酸盐通报 第26卷通过化学掺杂对水泥熟料烧成中液相形成温度或晶格改变及晶格缺陷产生影响,进而降低C3S形成温度或使C4A3 S发生结构转变,延缓其分解温度,从而使两种矿物在更大范围内共存[1]。
一些研究工作者研究CuO[2,3]、Zn O[4]、CaF2[5]、Mg O[6]、Fe2O3[7]、P2O5[8]、S O3[9]、Ba O[10]、L i2O[11]和磷[12]等掺杂对C4A3 S矿物形成及阿利特2硫铝酸盐水泥熟料的影响。
本文通过在生料中掺入微量的MnO2,探讨了Mn O2对含C4A3 S矿物硅酸盐水泥熟料易烧性及矿物形成的影响。
2 实 验2.1 原 料实验用石灰石、石膏和粘土取自江南水泥厂;粉煤灰取自南京下关电厂;纯化学试剂CaF2和MnO2。
原料化学分析见表1。
表1 原料的化学分析Tab.1 The che m i ca l co m positi on of ma ter i a ls w/% Ra w materials Si O2A l2O3Fe2O3Ca O S O3LossL i m est one 1.710.360.1354.2341.67 Clay69.2614.14 5.55 5.31Gyp sum 2.870.410.5029.6936.9816.50Fly ash58.7123.74 4.57 2.990.372.2 样品制备将各种原材料在小型试验球磨机中分别粉磨,细度控制在0.08mm方孔筛筛余在6%～8%之间,再按,加入0.5%CaF2制得生料,化学分析结果见表2。
在所配的生料中加入不同掺量的Mn O2,样品编号及掺量如表3。
将各样品混合均匀,加入样品质量的8.0%的水,在<25mm×40mm的自制钢模中压制成型(13MPa),在烘箱内烘干。
再于高温炉中加热至设定温度,保温30m in后快速取出,用电扇急冷至室温。
研细制得各熟料试样,密封存放在干燥器中备用。
表2 生料的化学分析及率值Tab.2 The che m i ca l co m positi on of raw ma ter i a l w/% Ca O Fe2O3A l2O3S O3Si O2Loss KH I M S M43.35 1.16 3.71 2.1613.7034.410.96 3.20 2.81 Note:KH2L i m e saturati on rati o;I M-A lum ina modulus;S M2Silica modulus表3 生料中外掺M nO2的量Tab.3 The am oun t of M nO2added to raw ma ter i a lNo.D0D1D2D3D4 w(MnO2)/%0.00.10.30.5 1.02.3 分析测试方法及仪器用甘油2乙醇法测定不同温度下煅烧的各种熟料中游离氧化钙(f2Ca O)的含量。
日本理学D/max2r B型X射线衍射(X2ray diffracti on,XRD)仪测定试样的物相成分(工作条件:Cu K a,管电压40kV,管电流100mA)。
用Netzsch Sta449C型热分析仪,O2保护,以10℃/m in的升温速度从室温一直加热到1400℃,以α2A l2O3作参考物,对不同样品进行差示扫描分析(differential scanning cal ori m etry,DSC)。
3 结果与讨论3.1 M nO2对生料易烧性的影响将生料在设定温度1300℃,1350℃,1400℃下恒温煅烧30m in,并测定熟料中f2Ca O含量,结果见表4、图1。
第3期陈 琳等:氧化锰对含硫铝酸钙矿物硅酸盐水泥烧成的影响531 由表4、图1可知,对于不同温度下煅烧的样品,Mn O 2掺入量在0.1%时,掺入Mn O 2的熟料中的f 2Ca O 含量均低于未掺熟料试样,当MnO 2的掺入量超过0.1%时,f 2Ca O 含量反而有所上升,但仍低于未掺的样品,在1350℃煅烧的0.5%掺量的样品例外。
值得注意的是:在1300℃煅烧的熟料中f 2Ca O 含量下降幅度比更高温度煅烧的高,这说明:MnO 2对低温下熟料烧成的影响比较明显。
综上所述:在含C 4A 3 S 矿物硅酸盐水泥生料中掺入少量的Mn O 2能在较低的烧成温度下就可促进熟料中f 2Ca O 的吸收,利于熟料中C 3S 矿物的形成,明显改善含C 4A 3 S 矿物硅酸盐水泥生料的易烧性,促进含C 4A 3 S 矿物硅酸盐水泥熟料的形成,而过量的Mn O 2不利于熟料中C 3S 矿物的形成。
此外,从熟料外观来看,随Mn O 2含量增加,熟料块的颜色加深,呈灰黑色。
说明液相量增多,试样致密,体积收缩大。
表4 f 2CaO 含量Tab .4 The am oun t of f 2CaOw /%No .Ra w material1300℃1350℃1400℃D 0Ra w material7.94 5.08 3.61D M1Ra w material +0.1%MnO 20.640.89 2.81D M2Ra w material +0.3%MnO 2 2.38 4.07 3.55D M3Ra w material +0.5%MnO 2 3.27 6.33 1.91D M4Ra w material +1.0%MnO 23.183.881.46图1 Mn O 2的掺入量对生料易烧性的影响Fig .1 Effect of a mount of Mn O 2added onthe burnability of clinkers图2 不同Mn O 2掺量样品的DSC 曲线Fig .2 DSC curves of sa mp les withdifferentMn O 2content3.2 样品的差热分析采用DSC 研究了不同掺量MnO 2下的样品D 0、D 1中的熟料形成特性,如图2所示。
在600～800℃之间的吸热峰是由于CaCO 3的分解所产生的,而在1250℃左右的吸热峰是液相形成和阿利特晶体形成所产生的吸热峰。
由图2可见,样品D 0和掺有Mn O 2样品中的CaCO 3的起始分解温度分别为767.8℃和769.3℃,由此说明:在含C 4A 3 S 矿物硅酸盐水泥中掺入0.1%MnO 2对CaCO 3的分解没有产生影响。
