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含C_4A_3(?)硅酸盐熟料矿物体系亚平衡关系及其微波二次合成方法研究

郭随华

  本文针对实现CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3-SO_3多元硅酸盐熟料体系中C_3S和C_4A_3(?)两种高活性矿物共存的关键问题,研究了对该五元系熟料矿物体系亚平衡关系、矿物匹配优化、CaF_2助熔剂的作用机理、钢渣配料时熟料的矿物反应过程、微波二次合成煅烧方法及该条件下熟料的矿相形成和结构特点,并进行了实现该体系熟料微波二次合成连续化煅烧试验装备的设计研究。研究表明,当熟料设计组成SO_3/Fe_2O_3>0.66时,CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3-SO_3系熟料中才能出现较多的C_4A_3(?);但是当该比值过高熟料中则易出现低钙铝酸盐相C_(11)A_7.CaF_2,且对C_3S形成不利;C_4A_3(?)在高温条件下的分解与SO_3的挥发有关,而液相的出现将加剧SO_3的挥发,分析表明超高碱度系数设计有利于抑制C_4A_3(?)的高温分解。掺入氟离子对C_4A_3(?)的形成基本没有影响,其主要作用是通过促进C_3S的低温形成、实现C_3S和C_4A_3(?)两种高活性矿物的共存:但是当熟料中CaF_2掺量过高、该体系熟料中很容易形成含氟的硅酸三钙固溶体。通过微波二次合成方式煅烧可实现熟料的快速煅烧,熟料矿相形成表现出如下特征:由于煅烧速度远快于传统烧成方式,可以抑制高温条件下C_4A_3(?)矿物的分解,但CaF_2促进熟料烧成的作用不能显现:在传统煅烧方式下C_3S结晶较大、且包裹部分不规则形状的A矿、C_4A_3(?)矿物中Fe元素的固溶量较高,而微波二次合成煅烧方式下,矿相中杂质元素固溶量显著减少、硅酸盐矿物晶体细小,由于C_4A_3(?)在1100℃即可大量形成、则不会发生明显的形态改变。分析表明,采用钢渣配料更易适应微波二次合成煅烧、实现C_3S和C_4A_3(?)共存体系熟料的烧成;但由于钢渣中大量的RO相,熟料煅烧过程中会形成亚铁铝硅酸盐相和镁橄榄石,造成C_3S高温分解;为抑制上述反应可适当增加熟料中的C_3S设计含量。实验表明,实现C_3S和C_4A_3(?)共存体系硅酸盐熟料的连续化微波二次合成煅烧是可能的,本研究所设计的相关装备可以使该体系熟料接近于烧成。本文在实验研究的基础上提出了采用微波“混合加热”实现对连续化微波二次合成水泥熟料煅烧装备进行改进设计的基本设想。……   
[关键词]:熟料;C_4A_3(?)矿物;C_3S;亚平衡关系;钢渣;微波二次合成
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国建筑材料科学研究院2004年