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利用水泥窑协同处置固体工业废弃物,如生活垃圾和污泥等,是当今研究和实践的热点。工业废弃物中通常含有钾、钠、氯、硫等组分,由于其挥发特性,容易在水泥窑炉中产生循环富集而产生结皮堵塞,干扰正常生产。同时,这些组分也对水泥熟料的矿物形成过程及其性能产生影响。因此,本文研究钾、钠、氯、硫的挥发特性和循环富集规律,以及对熟料煅烧的影响,这对于水泥窑协同处理固体废弃物,有效利用钾钠氯硫含量较高的原料都具有积极意义。本论文根据吉布斯自由能最小原理,计算了在500℃-1400℃范围内碱(K)、氯、硫的平衡组分和挥发率,并结合水泥窑炉的温度分布,对碱、氯、硫的循环富集特性进行了探讨。结果表明：(1)氯的挥发性很强,在800℃以上几乎达到100%,挥发率急变的温度区域为650℃-800℃；硫和碱大约在1300℃左右全部挥发,氯促进硫和碱的挥发,在氯含量较低时,硫和碱挥发率在1000℃-1200℃之间变化较大,而在氯含量较高情况下,在650℃-800℃也是急剧变化。(2)对应于水泥生产实际,循环富集比较严重的区域有二个：一是窑尾烟室及上升烟道区,二是次末级和最末级预热器。其中前者与碱和硫关系较大,而后者与氯关系较大。为了减少窑尾烟气系统的结皮堵塞,硫碱比应该控制在1.5左右。本文还通过化学分析、XRD和SEM等手段,研究了钾、钠、氯、硫对水泥熟料易烧性、矿物组成和形貌的影响,并对熟料形成动力学进行了分析,结果表明：(1) K2CO3、Na2CO3, CaCl2在较低温度(低于1300℃)下均改善生料易烧性,但煅烧温度的提高,作用效果减弱。在较高温度(高于1350℃)煅烧条件下对易烧性不利。低掺量CaSO4能改善生料的易烧性,但是在掺量较高时对易烧性不利,在高温条件下更为明显。(2)从XRD谱看,K2CO3、Na2CO3、CaCl2和CaSO4对水泥熟料组成影响不大,没有发现KC23S12或NC23S12,但掺Na2CO3时有NC8A3矿物形成,掺CaCl2时发现中间相C11A7·CaCl2。从SEM图上看,掺碱、氯的熟料晶粒大小与空白样相似,但掺硫熟料晶体尺寸增大。(3)掺碱和掺硫的熟料的C3s形成过程符合金斯特林格方程,可认为C3S形成为扩散速度控制。而掺氯时不符合金斯特林格方程,C3S形成不是单纯的扩散控制。掺加微量元素降低C3S形成的活化能,活化能降低的幅度为：CaCl2> K2CO3> CaSO4> Na2CO3。从以上研究结果看,通过水泥窑炉窑尾烟室及上升烟道区、次末级和最末级预热器等重点部位改造,以及氯含量和硫碱比控制等措施,可以减轻或避免由于钾、钠、氯、硫等挥发性组分循环富集而产生的结皮堵塞。适当的钾、钠、氯、硫存在也不会对水泥熟料的煅烧产生不利的影响。