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以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究

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以煤矸石为硅铝质原料制备水泥熟料的试验研究

作者：苏文君安徽建筑大学

学位级别：硕士

安徽两淮矿区是我国重要的煤炭生产基地,随着煤炭资源的开发产生了大量煤矸石。煤矸石的堆存不仅占用大量土地,且对矿区周围环境造成一定污染。目前我国水泥工业的硅铝质原料主要为粘土,随着国家环保力度加大,寻找合适的硅铝质资源显得... 详细信息

安徽两淮矿区是我国重要的煤炭生产基地,随着煤炭资源的开发产生了大量煤矸石。煤矸石的堆存不仅占用大量土地,且对矿区周围环境造成一定污染。目前我国水泥工业的硅铝质原料主要为粘土,随着国家环保力度加大,寻找合适的硅铝质资源显得尤为重要。煤矸石的化学成分以SiO2和Al2O3为主,将煤矸石用于水泥生产中,不仅可节约大量土地资源,而且可使煤矸石得到充分利用,符合我国水泥工业可持续发展理念。本论文以淮南某矿区煤矸石为硅铝质原料,探索水泥熟料制备的合理配方及热工工艺,分析了不同配方及不同热工工艺下生料易烧性,并对制备的熟料进行化学成分及矿物组成分析。将制备出的熟料与石膏以96:4比例混合均制备成水泥,通过水化热、化学结合水、抗压强度测定和XRD分析等多种手段结合分析水泥水化过程,归纳率值及热工工艺对煤矸石水泥的影响规律并分析其机理。在探明煤矸石作为硅铝质原料合理配方的基础上,选择萤石和磷渣作为矿化剂,研究矿化剂掺入对煅烧过程影响规律并分析其矿化机理。取得主要结论如下:(1)以煤矸石为硅铝质原料配制水泥生料时,熟料石灰饱和系数(KH)在0.89～0.95,铝率(IM)在1.2～1.6,硅率(SM)在2.1～2.6范围内配制的生料在1400℃下保温30min烧制出的水泥熟料f-CaO含量均在2%以下;随着煅烧温度升高和保温时间延长,熟料中f-CaO含量呈降低趋势;对于石灰石含量较高的生料,适当延长保温时间可明显降低熟料中f-CaO含量。(2)煤矸石为硅铝质原料制备出的熟料矿物组成与传统粘土制备出的熟料相同,主要为C3S、C2S、C3A和C4AF,且各矿物相比例合理。熟料中C3S含量随着KH值增大而增加。(3)以煤矸石为硅铝质原料制备出的水泥3d净浆抗压强度较PⅡ42.5型硅酸盐水泥有较大幅度的增长,28d净浆抗压强度也可达PⅡ42.5型硅酸盐水泥同等水平。(4)在设定率值范围内,水泥72h水化放热总量随着KH值增大而增大;随着IM值减小,水泥72h水化放热总量呈现先较小后增加的趋势;随着SM值减小,水泥72h水化放热总量降低。(5)以煤矸石为硅铝质原料制备出的水泥水化产物与传统粘土制备的水泥没有区别,主要水化产物都为钙矾石、氢氧化钙及未水化的硅酸三钙和硅酸二钙。随着熟料KH值增大及煅烧温度升高,水泥化学结合水含量增大,表明其水化程度变大。(6)磷渣与萤石的复合矿化剂对煤矸石生料易烧性有良好的改善作用,且掺入磷渣可提供CaO,节约了石灰石资源。当煅烧温度从1300℃升高到1400℃,磷渣基复合矿化剂矿化效果都较为明显。磷渣与萤石的复合矿化剂可增加熟料烧成过程中液相量并降低液相粘度,加速了固相反应。

关键词：煤矸石硅铝质原料水泥熟料易烧性矿化剂

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硅铝质原料及其开采方式的设计考虑

水泥工程 2000年第3期 34-35页

作者：龙应平南京水泥工业设计研究院 210029

水泥生产中粘土质原料的选择主要取决于资源状况及水泥生产工艺,一般湿法生产以黄土、粘土为主,而干法生产则以页岩、粉砂岩、泥岩等较为有利.随着水泥生产工艺技术的不断发展,当今世界水泥工业越来越多地采用干法窑外分解窑生产工艺,... 详细信息

水泥生产中粘土质原料的选择主要取决于资源状况及水泥生产工艺,一般湿法生产以黄土、粘土为主,而干法生产则以页岩、粉砂岩、泥岩等较为有利.随着水泥生产工艺技术的不断发展,当今世界水泥工业越来越多地采用干法窑外分解窑生产工艺,且单台窑生产能力不断加大,由于干法工艺生料中CaCO3的分解大多在预热器及分解炉中进行,窑本身煅烧能力有了很大的提高,因此熟料一般都采用较高的硅酸率(SM).在采用较低硅酸率(SM)的粘土质原料时,由于其SiO2含量较低,Al2O3含量较高,往往需增加砂岩、河砂等硅质校正原料.

关键词：硅铝质原料开采方式设计水泥生产粘土质原料

柳州水泥厂用砂页岩代替粘土作为硅铝质原料的生产实践

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水泥技术 1989年第3期 43-47页

作者：张连众天津水泥工业设计研究院

柳州水泥厂扩建的φ4.55×68m大型回转窑于1986年12月27日点火运行,1987年2月开始用东岸岭砂页岩(下称砂页岩)等三种原料配料,老生产线也由原来使用的小独山粘土(下称粘土)配料改用砂页岩配料,均生产出了优质水泥。1987年全年熟料的平... 详细信息

柳州水泥厂扩建的φ4.55×68m大型回转窑于1986年12月27日点火运行,1987年2月开始用东岸岭砂页岩(下称砂页岩)等三种原料配料,老生产线也由原来使用的小独山粘土(下称粘土)配料改用砂页岩配料,均生产出了优质水泥。1987年全年熟料的平均标号为621号,生产的525号水泥出厂合格率100%,见表1。

关键词：砂页岩粘土硅铝质原料水泥

黑龙江省低碱水泥用硅铝质原料矿地质特征及找矿方向

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中国非金属矿工业导刊 2003年第5期 43-45页

作者：李常有李晓军中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队黑龙江哈尔滨150040

1概述水泥工业采用的硅铝质原料大都为沉积岩,变质岩仅有千枚岩一种.沉积岩有粘土、页岩、泥岩、砂岩及粉砂岩等.

关键词：黑龙江低碱水泥硅铝质原料地质特征矿床规模矿石质量

利用粉煤灰替代硅铝质原料生产水泥熟料的研究及应用

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粉煤灰 2001年第3期13卷 26-27页

作者：孟令和江丹颜秋钱传亭莱钢集团公司

1前言山东鲁碧建材有限公司扩建后的日产1000t熟料窑外分解生产线,于1998年建成投产.该条生产线工艺先进,采用五级旋风预热,RSP型分解炉实施窑外分解,属当今世界先进水平,全部生产系统采用集中控制,计算机管理,自动化程度较高.

关键词：水泥熟料粉煤灰硅铝质原料

不同地聚物砂浆抗硫酸盐侵蚀性能及其机理分析

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建筑材料学报 2021年第6期24卷 1224-1233页

作者：郑毅王爱国刘开伟朱颖灿王星尧安徽建筑大学安徽省先进建筑材料重点实验室安徽合肥230022 南昆士兰大学未来材料中心昆士兰图文巴4350

将不同地聚物砂浆分别浸泡在5%MgSO_(4)和5%(NH_(4))2SO_(4)溶液中侵蚀120 d,以探究侵蚀离子和浸泡方式对地聚物砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并分析了其侵蚀机理.结果表明:在MgSO_(4)与(NH_(4))2 SO_(4)溶液中全浸泡120 d后,偏高岭土基... 详细信息

将不同地聚物砂浆分别浸泡在5%MgSO_(4)和5%(NH_(4))2SO_(4)溶液中侵蚀120 d,以探究侵蚀离子和浸泡方式对地聚物砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并分析了其侵蚀机理.结果表明:在MgSO_(4)与(NH_(4))2 SO_(4)溶液中全浸泡120 d后,偏高岭土基地聚物砂浆(MK‐M)与偏高岭土-矿渣基地聚物砂浆(MK+SG‐M)仍能维持稳定结构,其抗压抗蚀系数均大于0.80,矿渣基地聚物砂浆(SG‐M)抗压抗蚀系数分别为0.73和0.50,粉煤灰-矿渣基地聚物砂浆(FA+SG‐M)的抗压抗蚀系数分别为0.72和0.68;SG‐M和FA+SG‐M半浸泡在5%MgSO_(4)溶液120 d后,其浸泡区抗压强度损失明显大于干燥区;SG‐M与FA+SG‐M在不同硫酸盐环境下生成石膏等侵蚀产物,加剧了砂浆的结构破坏与性能劣化;不同地聚物抗硫酸盐侵蚀性能差异明显,可能源自于生成产物的种类和结构不同.偏高岭土基与偏高岭土-矿渣基地聚物的主要产物是水化硅铝酸钠(N‐A‐S‐H)凝胶,该凝胶结构稳定,硫酸盐侵蚀过程中主要是侵蚀阳离子对产物结构的影响;矿渣基与粉煤灰-矿渣基地聚物主要产物是水化硅铝酸钙(C‐A‐S‐H)凝胶,硫酸盐侵蚀机理类似于传统硅酸盐水泥硫酸盐侵蚀机理.

关键词：地聚物硅铝质原料硫酸盐侵蚀浸泡方式

地质聚合物基防护涂料及其性能提升技术的研究进展

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材料导报 2022年第19期36卷 228-234页

作者：徐海燕杨雪雷王爱国朱颖灿刘开伟黄濛王星尧安徽建筑大学安徽省先进建筑材料重点实验室合肥230022 南昆士兰大学未来材料中心图文巴4350

地质聚合物基防护涂料是一种以地质聚合物为成膜物质且性能优越的新型无机涂料。但硅铝质原料和激发剂种类繁多使地质聚合物基防护涂料固化成膜机理复杂,表干时间、粘结强度和耐侵蚀性存在差异,同时受环境温湿度影响较大。在工程应用中... 详细信息

地质聚合物基防护涂料是一种以地质聚合物为成膜物质且性能优越的新型无机涂料。但硅铝质原料和激发剂种类繁多使地质聚合物基防护涂料固化成膜机理复杂,表干时间、粘结强度和耐侵蚀性存在差异,同时受环境温湿度影响较大。在工程应用中应根据实际需求及环境条件,对硅铝质原料,激发剂种类、模数及掺量,外加剂和配比等方面进行优选。同时,地质聚合物也存在一些缺点,如收缩大、易开裂和易碳化等,一定程度上也限制了其在工程中的广泛应用。本文分别阐述了高钙、低钙和无钙三种不同体系地质聚合物基防护涂料固化成膜的影响因素,详细分析了硅铝质原料、激发剂和固化条件等对地质聚合物基防护涂料表干时间、粘结强度和耐侵蚀性的影响,并针对地质聚合物基防护涂料的存在问题,阐述了硅铝质原料复掺、掺入纳米粒子、层状双金属氢氧化物(LDHs)和聚合物改性等技术措施对地质聚合物基防护涂料性能的改善作用。

关键词：地质聚合物基防护涂料硅铝质原料碱性激发剂提升技术

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绿泥石石英片岩特性与用作水泥原料的优势

中国水泥 2008年第11期 51-55页

作者：沈欣熊万福方婉

当今水泥企业常用的硅铝质原料多为大家熟知的赋存于新生界和中生界地层的黏土、黄土、泥岩、页岩、粉砂岩等。赋存于元古界（P1）地层中的拉他加依绿泥石石英片岩矿已存在久远却从未引起人们的注意。2004年天山多浪水泥有限公司开始关... 详细信息

当今水泥企业常用的硅铝质原料多为大家熟知的赋存于新生界和中生界地层的黏土、黄土、泥岩、页岩、粉砂岩等。赋存于元古界（P1）地层中的拉他加依绿泥石石英片岩矿已存在久远却从未引起人们的注意。2004年天山多浪水泥有限公司开始关注这片泛着淡淡绿色的山体．经过初步取样分析发现．其中含有硅、铝、铁、钙、镁等多种元素，

关键词：水泥原料石英片岩绿泥石硅铝质原料优势特性水泥企业取样分析

绿泥石石英片岩用作硅铝铁质原料的试验与生产

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水泥技术 2008年第2期 79-83页

作者：杨兆祺王振芳曹文霞徐琼咸玉波方婉沈欣中材集团新疆天山水泥股份阿克苏天山多浪水泥有限责任公司新疆阿克苏843000

水泥企业所用硅铝质原料多为新生界和中生界地层的粘土、黄土、泥岩、页岩、粉砂岩等。赋存于元古界（Pt）地层中的拉他加依绿泥石石英片岩矿区位于306省道（阿克苏～乌什公路）17km处，虽然还没有用作水泥原料的先例，但因其含有硅、... 详细信息

水泥企业所用硅铝质原料多为新生界和中生界地层的粘土、黄土、泥岩、页岩、粉砂岩等。赋存于元古界（Pt）地层中的拉他加依绿泥石石英片岩矿区位于306省道（阿克苏～乌什公路）17km处，虽然还没有用作水泥原料的先例，但因其含有硅、铝、铁、钙、镁等多种元素，有用作水泥硅铝铁质原料的可能性，另外该矿距本公司仅约21km，较其它所用原燃料距厂皆近（表1），且储量丰富，

关键词：硅铝质原料铁质原料石英片岩绿泥石生产试验水泥企业水泥原料