摘 要

随着高品质石灰石的大量开采，水泥产业优质原料来源问题日益显著，如何合理利用低品质石灰石也成为水泥产业的一个重要问题。本课题通过氧化镁化学纯试剂和高低镁石灰石复配方式加入MgO两种方法在水泥熟料中引入不同掺量MgO，研究其对阿利特-硫铝酸钙水泥熟料1300℃下一次烧成的矿相组成影响。通过XRD Rietveld定量方法对阿利特-硫铝酸钙水泥熟料中矿物组成进行定量。研究结果表明，当熟料中MgO含量小于3.0%时， MgO含量的增加使熟料中C₃S与C₄A₃$含量增加；当熟料中MgO含量大于3.0%时，有着相反的规律。熟料中碱含量在0.36%-0.48%时，碱含量的增加对熟料烧成有不良影响。当熟料中MgO含量大于2.0%时，运用甘油乙醇法测定f-CaO的结果偏大。当加入氧化镁化学纯试剂，计算石灰饱和系数要考虑MgO的固溶影响，以此为前提使熟料中MgO质量分数为1.5%、KH=0.86时，熟料中的C₃S与C₄A₃$含量分别可达到42.5%、5.3%且f-CaO含量为0.3%。熟料中MgO含量小于3.0%时，对熟料具有矿化作用。

关键词：阿利特-硫铝酸钙水泥熟料 矿物组成 MgO矿化作用

Effect of High MgO Content on the Burning of Alite-Sulphoaluminate Clinker

Abstract

With the high-quality mining of high-quality limestone, the problem of high-quality raw materials in the cement industry is becoming more and more obvious. How to make rational use of inferior limestone has become an important question in the cement industry. In this paper, different amounts of MgO were introduced into the cement clinker by adding magnesium oxide chemically pure reagent and high-low magnesium limestone compounding method to the cement clinker. Alite-sulphoaluminate cement clinker was sintered at 1300℃. The composition of the mineral phase is affected. The mineral composition of the alite-sulphoaluminate cement clinker was quantified by XRD Rietveld quantitative method. The results show that when the content of MgO in clinker is less than 3.0%, the increase of MgO content will make the content of C₃S and C₄A₃$ in clinker be more; when the MgO content in the clinker is more than 3.0%, the opposite rule exists. When the alkali content in the clinker is 0.36%-0.48%, the increase of alkali content has bad effect on clinker calcination. When the MgO content in the clinker is more than 2.0%, the result of measuring the f-CaO by the glycerol ethanol method is too large. When the magnesium oxide chemically pure reagent is added, the limestone saturation coefficient should be considered to take into account the solid solution effect of MgO. On the premise that the mass fraction of MgO in the clinker is 1.5% and KH=0.86, the contents of C₃S and C₄A₃$ in the clinker are respectively. It can reach 42.5%, 5.3% and the f-CaO content is 0.3%. When the content of MgO in the clinker is less than 3.0%, it has mineralization effect on the clinker.

Key words: Alite-sulphoaluminate cement clinker; Mineral composition; MgO mineralization

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 水泥及水泥熟料发展现状 1

1.2 阿利特-硫铝酸钙水泥 3

1.2.1 阿利特-硫铝酸钙的特点 3

1.2.2 阿利特-硫铝酸钙水泥研究现状以及研究前景 3

1.3 MgO对阿利特-硫铝酸盐水泥的影响 4

1.4 高镁石灰石在硅酸盐水泥中的应用现状 5

1.5 课题背景 5

1.6 课题研究的主要内容 5

第二章 实验原料与方法 7

2.1 实验原料与设备 7

2.1.1 实验原料 7

2.1.2 实验仪器及设备 7

2.2 水泥熟料的制备 8

2.2.1 生料的配制及处理 8

2.2.2 熟料的烧成制度 9

2.2.3 熟料的研磨 9

2.3 样品的测试与分析 9

2.3.1 XRD测试与分析 9

2.3.2 High-Score Plus软件定量准确性验证 10

2.3.3 f-CaO的测定 10

第三章 实验结果分析与讨论 11

3.1 MgO、碱对熟料矿物组成的影响 11

3.1.1 MgO对熟料矿物组成的影响 11

3.1.2 碱含量对熟料中矿物的影响 13

3.1.3 采用化学滴定法测量f-CaO含量 15

3.2 高镁时石灰饱和系数、MgO对熟料矿物组成的影响 17

3.2.1 高镁时石灰饱和系数对熟料矿物组成的影响 17

3.2.2 高镁时MgO对矿物组成的影响 19

3.2.3 目标试样的矿物组成 20

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 水泥及水泥熟料发展现状

水泥的种类日益增多，由普通硅酸盐水泥逐渐演变为膨胀水泥、低热水泥、快硬水泥等。中国是一个生产和消耗水泥的大国，从2009年开始，中国的水泥产量一直占世界水泥总产量的50%以上（图1-1），甚至接近60%（2014年，59.81%）。但是，随着水泥行业以及其他相关行业的发展，各种各样的问题也日益显露出来，比如，水泥行业的环保问题、产能过剩日趋突出等。特别是2017年9月，工信部取消了32.5R强度等级的复合硅酸盐水泥，这标志着我国低标号水泥将逐步退出水泥行业。因此，生产高胶凝性的水泥熟料，降低水泥行业的碳排放，将成为水泥行业今后的发展方向。

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