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本文总结了水泥工业的发展趋势以及高C3S熟料的烧成过程。通过正交实
验,根据各因素对易烧性影响的大小,确定出高C3S熟料矿物组成和化学组成。
在此基础上,利用易烧性实验、X射线衍射、差热分析、红外光谱等分析方法,
研究了高C3S熟料的烧成过程,同时利用扫描电镜和水化热研究了高C3S熟料的
性能,重点探讨了熟料中固溶F、S后C3S晶体结构的变化以及对水泥性能的影
响,最后探讨了高C3S水泥熟料的烧成动力学。
实验结果表明:1)适量的CaF2和CaSO4·2H2O对高C3S熟料的烧成有利,
在低温烧成时,CaF2对易烧性的影响最显著,高温烧成时,铁相对易烧性影响
最显著,矿化剂的影响降低;2)对熟料煅烧过程的热工参数(煅烧温度、保温
时间等)做了比较,认为在1450℃保温1h即可烧成高C3S熟料;3)DTA的测
试结果显示,复掺时CaCO3的分解温度提前,中间过渡相增多;4)IR和XRD
分析CaF2对熟料晶体结构的影响,发现随CaF2掺量的增加,晶体结构对称性提
高,从而证明CaF2掺量增加,水泥水化速率减慢。5)XRD研究熟料中C3S的形
成情况,根据X射线衍射峰的相对高度,粗略的比较不同温度和不同矿化剂掺
量时C3S含量的相对大小,结果发现,在1450℃保温1h,复掺试样的C3S含量
最高。6)水化热分析显示,随着CaF2掺量的增加,水泥水化速率减慢,且二次
放热峰降低甚至消失,说明熟料中固溶的CaF2阻止了AFt向AFm的转变。
借助Ginstling动力学方程研究高C3S熟料的烧成过程,发现在液相存在条
件下,高C3S熟料的烧成仍然符合Ginstling动力学方程,说明高C3S熟料的形
成仍然是扩散控制的固相反应。比较单掺和复掺时的反应动力学常数和活化能,
发现复掺更有利于C3S的形成。
关键词:高C3S熟料 烧成 矿化剂 CaF2 CaSO4·2H2O 微量元素 水化热 易烧性 固相反应 Ginstling动力学方程