利用碱渣制备阿利尼特水泥的研究

1、-I-本科生毕业论文题 目利用碱渣制备阿利尼特水泥的研究英文题目： Research on Preparati on of Ali niteCeme nt from Soda Residue学 院：材料科学与工程学院专 业：材料化学班 级：姓 名：学 号：指导教师：2011年6月14日摘要鉴于碱渣污染的日益严重，为提高碱渣的利用价值，本实验以碱渣和石灰石为主要 原料，在实验室电阻炉里烧制出了阿利尼特水泥熟料。分析了熟料烧成所需适宜的生料 组成和最佳煅烧温度，并研究了石膏掺量对阿利尼特水泥强度的影响，以及阿利尼特水 泥的标准稠度用水量和凝结时间。结果表明：以碱渣和石灰石为主要原料合成阿利尼特 水

2、泥熟料需外掺少量铁尾矿砂提供 SiO2以及少许助溶剂以降低烧成温度；较适宜的生 料化学组成为碱渣75%，石灰石20%，铁尾矿砂4.3%，萤石0.7%;最佳的煅烧温度为 1180C ;添加适量石膏有助于提高阿利尼特水泥的早期抗压强度，缓解其凝结时间；阿 利尼特水泥较普通硅酸盐水泥有较低的标准稠度用水量和较短的凝结时间。关键词：碱渣，阿利尼特水泥，熟料，抗压强度 AbsrtactAbstractIn view of the worse ning polluti on of soda residue, to improve the use value, this study of using sod

3、a residue and limest one as raw materials in the laboratory resista nee furn ace to burn out of Alinite in cement clinker, clinker burning analysis suitable raw material required for the compositi on and the best calci nati on temperature, and the gypsum content of ceme nt on the strength of Alinite

4、 and Alinite normal consistency of cement water and setting time. The results showed that: the soda residue and limestone as the raw materials of cement clinker Alinite to be a small amount of iron mine tailings mixed with SiO 2 as well as to provide little help to lower the sin teri ng temperature

5、of the solve nt; more appropriate for the chemical composition of raw materials 75% caustic sludge, limestone 20%, 4.3% iron tailings, fluorite, 0.7%; optimum calcination temperature is 1180 匚;add the appropriate amount of gypsum help improve the early strength of cement Alinite and easeits setting

6、time; Alinite cement than Portla nd ceme nt has a lower sta ndard con siste ncy water and shorter sett ing time.Key Words： soda residue, Alinite cement, clinker, compressive strength目录iii目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 引言 1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章综述 3

7、HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.1碱渣 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 碱渣的来源 3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.1.2碱渣的性质 3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.1.3碱渣发展的现状、水平及利用 3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.2石灰石 7 HYPERLINK l bookmark22 o Curren

8、t Document 石灰石的性质 7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 1.2.2石灰石的现状 7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1.2.3石灰石的应用 8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 1.2.4石灰石的分类 9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 石灰石的发展前景 9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1.3石膏 9 HYPERLINK

9、 l bookmark38 o Current Document 原料 9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 石膏胶凝材料的分类 9 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 1.4阿利尼特水泥 10第二章试验研究方案 122.1原料、实验设备 12原料 12 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.1.2实验设备 13 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 2.2试验方法 14 HYPERLINK l boo

10、kmark48 o Current Document 2.2.1原料的粉磨、混合 14 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.2.2生料的制备、煅烧 14 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 2.2.3水泥标准稠度用水量的测定方法 14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 2.2.4水泥凝结时间的测定方法 15 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 确定石膏的掺量的方法 15目录 IV226强度的测定方法

11、 15 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 227矿物成分的分析 16 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 第三章试验结果讨论 17 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.1水泥生料配比的确定 17 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 配比1和配比2 17 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 3.1.2配比3和配比4 19 HYPERLINK l book

12、mark76 o Current Document 3.2煅烧温度的确定 21 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 3.3水泥标准稠度用水量的测定 21 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 3.4石膏掺量的确定 22 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 3.5凝结时间的测定 23 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 3.6强度的测定 23结论 24 HYPERLINK l bookmark86 o Cur

13、rent Document 参考文献 25谢辞 错误！未定义书签。河北联合大学毕业论文 引言碱渣又称作 白泥”是氨碱法制碱过程中排放的废渣。是世界公认的公害之一。每 年大量的碱渣源源不断地流向大自然，危害环境，占用农田、污染江河湖海，浪费了大 量资源。因此，合理地利用碱渣已成为国内外急需解决的课题。纯碱是重要的化工原料， 广泛应用于冶金、化工、纺织、造纸、医药和食品等工业领域。制碱业在国民经济中占 有重要的地位。我国氨碱法制碱可达 421万吨/年。由于氨碱法纯碱生产工艺的特点， 每生产1吨纯碱要向外排放0.3吨的碱渣，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣 排放的费用约需1000万元。一般情

14、况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣 沉积后形成一片 白海”造成了区域环境的污染。如此大量的碱渣，长期得不到合理的 处理和利用，不仅造成资源浪费，需要消耗大量的人力、物力、财力加以管理，还占用 了大量的土地，污染了环境，破坏了生态平衡。由于碱渣本身具有的特殊性质，其处理 难度很大，随着环保意识的增强和堆积场形势的日益紧张，碱渣的处理已然成为亟待解 决的问题，所以必须积极地探索碱渣的处理利用技术。因此，碱渣的综合治理与利用，既可以减少环境污染，取得良好的环境效益。同时 又可以回收资源，变废为宝，具有良好的经济及社会效益。综合起来，当前国内外对碱 渣的治理和利用，主要有以下几个方面：1）制

15、土壤改良剂或钙镁多元复混肥料。碱渣中主要成分为CaCO3、Mg（OH）2,它们都是钙镁多元复混肥的基础原料，配以适量的尿素、KCl可制得土壤改良剂或钙镁多元复混肥料。2）生产普通硅酸盐水泥。碱渣的主要成分是 CaCO3、Mg（OH）2,其次为CaO、SiO2 等，因而可以此生产普通硅酸盐水泥。3）生产碳化砖。由碱渣制得的碳化砖其抗压、抗折强度都高于普通红砖，只是单 重稍大，可作一般建筑用砖。4）制建筑凝胶材料。用碱渣生产的建筑凝胶材料，其粘合力强、凝固快、强度高， 可作为建筑装饰的粘合剂，制作混凝土和轻型墙体材料。5）用于工程土。碱渣经煅烧后系憎水硬性石灰，这种石灰具有加固土的作用。这种 工程

16、土可用于工业与民用建筑地基或道路路基，也可作为低洼地的填垫材料。除上述应用外，还有人研究用来制备公路路基材料、做脱硫剂、制备膨胀剂、制备 CaCb 等。尽管有了上述的研究及应用，但用量还很少，有的只是处于研究阶段。寻求一种能大 量、有效利用碱渣的方法，还需要进行更深入的研究。第一章综述1.1碱渣1.1.1碱渣的来源在氨碱法制碱过程中，为了分解 NH4CI，使氨能循环使用，在系统中加入石灰乳进 行蒸氨，此过程生成的杂质从蒸馏塔底排出，即为碱渣。碱渣的组成主要取决于制碱原 料(石灰石及海盐)的成分。本此试验使用的碱渣来自唐山三友化工股份有限公司。1.1.2碱渣的性质1物理性质碱渣呈灰色块状，含水量

17、 50.5%,碱渣的固相颗粒非常细，其中 95%以上固相的粒 度小于25微米3。由于碱渣粒度小，比表面积大，粒子带负电3，因而具有凝胶的性质， 一方面有利于提高碱渣参加化学反应的活性(如脱硫)，另一方面，也会造成碱渣固相 沉积慢，脱水困难。2化学性质受制备原料的影响，碱渣中所含的元素种类多样，且以钙、氯等元素为主。以唐山三友化工的碱渣为例，采用化学方法分析其中得到主要成分，结果见表1-1。从表1-1中可以看出，碱渣主要由 CaCQ、CaCb、NaCI、Mg(OH)2、Ca(OH)2组成。表1-1碱渣干样主要成分分析结果/%成分碳酸钙氢氧化钙氯化钙氯化钠氢氧化镁氯化镁含量53.16.012.56

18、.37.04.7由于氯化物含量较高，碱渣易吸湿潮解，使得碱渣的再利用，特别是在建筑行业的 利用受到一定的限制。碱渣的 pH值在1012之间，是一种高碱性物质，具有腐蚀 性。1.1.3碱渣发展的现状、水平及利用目前的“氨碱法”工艺每生产1t纯碱，需要排放含水量60%左右的固体碱渣1t4到目前为止，全国累积堆存的碱渣已超过 1亿吨，占地几十平方公里。就塘沽来说，曾 经堆积有3600万立方米的碱渣山，并且碱渣山表层干燥的粉末，随风飞扬，造成空气 粉尘污染，对周围的生态和经济的发展造成了严重的阻碍。如此大量的碱渣，如果长期 得不到合理的处理和利用，不仅造会成资源的浪费，而且需要消耗大量的人力、物力、

19、财力加以管理，侵占土地、污染环境、破坏生态平衡。碱渣的综合治理与利用，既可以 减少环境污染，又可以回收资源，变废为宝，具有良好的经济及社会效益。综合起来， 当前国内外对碱渣的治理和利用，主要有以下几个方面：1）制土壤改良剂或钙镁多元复混肥料。碱渣中主要成分为CaCO Mg（OH2，它们都是钙镁多元复混肥的基础原料，配以适量的尿素、KCl可制得土壤改良剂或钙镁多元复混肥料。2）生产普通硅酸盐水泥。碱渣的主要成分是 CaCO Mg（OH），其次为CaO SQ2等， 因而可以此生产普通硅酸盐水泥。3）生产碳化砖。由碱渣制得的碳化砖其抗压、抗折强度都高于普通红砖，只是单 重稍大，可作一般建筑用砖。4）

20、制建筑凝胶材料。用碱渣生产的建筑凝胶材料，其粘合力强、凝固快、强度高， 可作为建筑装饰的粘合剂，制作混凝土和轻型墙体材料。5）用于工程土。碱渣经煅烧后系憎水硬性石灰，这种石灰具有加固土的作用。这种 工程土可用于工业与民用建筑地基或道路路基，也可作为低洼地的填垫材料。除上述应用外，还有人研究用来制备公路路基材料、做脱硫剂、制备膨胀剂、制备 CaCb 等。尽管有了上述的研究及应用，但碱渣的用量还很少，有的只是处于研究阶段。寻求 一种能大量、有效利用碱渣的方法，还需要进行更深入的研究。（1）工程建筑方面利用碱渣制备水泥，是科研人员研究较多的一个课题。20世纪70年代，前苏联科学家在水泥生料中加入 C

21、aCb共同煅烧，发现可以使水泥熟料烧成温度从1450C降低至1100C，从而节约能源，这种节能水泥被称作阿利尼特水泥（Alinite cement）。本文就是对利用碱渣制备阿利尼特水泥进行研究。 我国天津碱厂研究了以粉煤灰和粘土作为硅 材料配料与碱渣混合，所得产品可达到（GB175 - 85） 425#水泥的标准，碱渣在配料中占 60 %80 %，用量大，该研究已完成中试。盐城理工学院的候贵华与山东建材学院的张 柏寿等分别进行了用碱渣生产阿利尼特水泥的研究 2，苏州钢铁厂的邹苏萍等则进行了 利用烟矸石、碱渣生产新型水泥的研究，均取得了不错的效果。然而，利用碱渣烧制水 泥，存在两大技术难点，一是

22、碱渣中大量可溶氯化物的脱除；二是碱渣中镁盐的含量高。 这两大难点制约着碱渣水泥的进一步开发应用。对于碱渣脱氯，青岛建筑工程学院的娄 性义等探讨了用电化学方法处理碱渣的机理和技术，研究表明，这种方法可以取得良好 的脱氯效果。对于镁盐，目前还没有有效的方法进行脱除。制碱渣砖。大连化工厂利用碱渣制成的碳化砖，产品质量可达到红砖标准。盐城工 学院的侯贵华以湿排粉煤灰、原状湿碱渣为主要原料，掺加适量的硅酸盐水泥熟料及 细集料，制得了符合JC293 - 91要求的粉煤灰-碱渣砖。由于碱渣砖含有的氯化物在自 然环境中会发生潮解现象，影响产品的性能。因此，需要对碱渣中的氯化物进行预先脱 除。国内尽管对碱渣砖进

23、行了许多研究，但主要停留在试验阶段，还未能进行大批量生 产及应用。填海造地及筑坝堆积。日本将碱渣浆液用自动板框压滤机脱水后，使碱渣与粘土和 工业垃圾混合填海造地。而我国大化集团则在其造船新厂和大化厂区之间的海域筑起一 条长约2km的大坝，将坝南的海底碱渣淤泥吹填到坝北的池内造地，总面积约45万吊。碱渣填海造地，不仅可以减少碱渣堆积占用土地造成污染， 而且可以增加可用土地面积， 对于像日本这样陆地面积贫乏的国家，具有一定的现实意义。制造空心砖。传统粘土砖的生产消耗大量的煤，每生产1万块砖平均消耗标准煤1.3 吨，每年烧砖耗标准煤6000万吨，占全国用煤量的6%造成了资源的极大浪费。用废 渣空心砖

24、块替代传统粘土砖，可为国家节省大量煤炭。空心砖大量利用轻集料、容重小, 承重砌块也不超过1000kg/川，可降低建筑自重，有利于实现建筑的轻型化。而且空心 砖的废渣掺量可达90%左右，对环保十分有好处，废渣利用，利利国利民。制沥青混合料填料。随着公路交通事业的快速发展，作为沥青填料的石灰石也大量 消耗，造成资源紧缺，而碱渣的主要成分是碳酸钙，因此，可以用碱渣代替石灰石制沥 青混合料填料。东南大学的钱春香等11研究认为碱渣作为沥青混合料填料是可行的和安 全的，除了可以显著提高沥青混合料的高温稳定性之外，还可以明显改善抗剥落性能。制建筑砂浆改良剂。青岛碱业公司进行了将碱渣制成砂浆改良剂以代替建筑砂

25、浆中 的石灰膏的研究，制成的砂浆具有早强、抗冻和操作简便等特点，并形成了相应的技术 理论。由于碱渣中的可溶性氯化物的影响，这种砂浆使用后易使墙体表层产生泛霜现象， 严重的时间长了会产生墙体剥落现象，影响建筑物的质量及使用价值。化工方面烟气脱硫。清华大学的马永亮等利用碱渣进行锅炉烟气脱硫，取得了较好的净化 效果，脱硫率达到75 %。天津理工学院的彭铁成等和河北理工大学的芮玉兰等 12也分 别对碱渣用于湿式烟气脱硫进行了研究， 讨论了不同条件对脱硫率的影响。 山东海化公 司纯碱厂则进行了利用碱渣制烟道气脱硫剂的配比优选试验研究， 其脱硫率达到90 %。 青岛纯碱公司完成了碱渣乳液脱硫的工业中试，适

26、用于中、高硫煤脱硫。作橡胶填料。刘继泉的研究表明，用碱渣作橡胶填料，可使硫化时间降低一半，伸 长率提高13 %，扯断强度提高53 %，具有易分散，飞尘少，操作方便的优点，完全可 以代替轻质碳酸钙用于橡胶制品的生产。 用碱渣作橡胶填料可降低生产成本， 市场前景 良好。但由于目前生产技术还不成熟，国内外尚无工业化应用，有待于进一步深入研究。碱渣成分的回收与循环利用。日本川崎技术研究中心13对利用废渣回收 NaHC03进行了研究，可以获得纯度达 97 %的NaHC03。日本中央硝子宇部工厂也从废渣清液 中制取了氯化。北京绿色相容化学化工研究中心经过多年研究，于2004年6月研制出一种称为”氨钙双循环

27、”的新工艺，据介绍，目前除了有少量的废液排放外，已实现 废渣的零排放。（3）农渔业方面土壤改良剂或钙镁复混肥。波兰是利用碱渣生产钙镁肥最好的国家，1974年波兰克拉克夫碱厂将40 %的废渣制成钙镁肥，1975年则将其全部制成钙镁肥。前苏联的别 列兹尼科夫斯克碱厂曾建有生产钙肥的半工业生产装置。从1997年开始，我国的天津碱厂与大连制碱工业研究所合作，用碱渣制得钙肥。广东南方制碱公司的黄志红研究 表明，用碱渣作土壤改良剂对改良广东酸性土壤，补充Ca、Mg、Si、K、P等元素，减少病害，提高产品品质具有明显作用。广东农科院的黄庆等认为，碱渣可作为华南地区 酸性土壤良好的调理剂。国内外研究和实践的经

28、验证明，碱渣用于土壤改良剂，对酸性 土壤能够取得良好的效果，值得推广。制作钾肥。天津顺鸿碱渣地产开发有限公司对碱渣与钾长石制氯化钾技术进行了研 究，取得成功并获得了专利，该技术能有效实现钾长石中的不溶钾转化为氯化钾，转化 率达90 %，具有良好的经济与社会效益。海水养殖池底和水质改良剂。青岛碱厂与中国科学院海洋研究所共同开发出了将碱 渣用于治理养殖水体微环境的技术， 碱渣经过改性处理后，成为一种优良的海水养殖池 底和水质改良剂，对灭菌、增加钙镁含量及活性硅酸含量、防止池塘渗漏、调节水体酸 碱度、降低水产业生产成本、减少发病率，均有良好效果。（4）环境保护建设生态园区。法国顿巴斯碱厂 1873年

29、投用的渣场，经过绿化、植树，现在已经 是翠草青青、绿树成荫的绿色小丘，丘顶有网球场、酒吧、及其他休闲设施，第二渣场 也正在绿化。我国塘沽碱渣山也历时 5年，从科技攻关入手，实施了大规模环境治理， 把占地390多hm2的碱渣山治理成了美丽的城市花园，塘沽区碱渣治理项目也因此荣 获由国家建设部评选的” 200年中国人居环境范例奖”。山体上的紫云公园被专家认为是 国内乃至全世界唯一的利用工业废料建设的环保型公园。利用碱渣建设生态园区，变废为宝，可解决大量碱渣利用的难题，彻底根治了碱渣污染，值得大力提倡。治理赤潮与水华。Yu Z等14研究表明，改性白泥碱渣的质量百分数在 49 %99 % 之间，无机絮

30、凝剂与过氧化氢均在 0.1 %50 %之间，把改性白泥与海水或淡水混合成 均匀的悬浮液，喷射到引起赤潮和水华的海藻上面，能够降低自然水域的pH值，显著地减少海藻。制杀菌保健产品。2005年8月，青岛碱业股份有限公司12从碱渣中提炼出了一种 用于养鱼、养虾池内的名为 生态宝”的杀菌增产保健产品，此产品经过多次试用，效果 十分明显。目前，该技术已正式投入使用，但对碱渣的需要量不高，使得每年的治理量 有限。1.2石灰石1.2.1石灰石的性质物理性质碳酸钙是石灰石的主要组成部分，石灰石是生产玻璃的主要原料。石灰和石 灰石大量用作建筑材料，也是许多工业的重要原料。碳酸钙可直接加工成石料和 烧制成生石灰。

31、化学性质状态：白色粉末。无臭、无味。露置空气中无反应，不溶于醇。性质：遇稀 醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。高温条件下分解为氧化钙和二氧化碳。 水溶性：几乎不溶于水在含有铵盐或三氧化二铁的水中溶解。1.2.2石灰石的现状中国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一。除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据原国家建材局地质中心统计，全国石灰岩分布面积达43.8万KM2（未包括西藏和台湾），约占国土面积的 1/20，其中能供做水泥原料 的石灰岩资源量约占总资源量的1/41/3。为了满足环境保护、生态平衡，防止水土流失，风景旅游等方面的需要，特别是随着我国小城镇建设规划的不断完善和

32、落实，可供水泥石灰岩的开采量还将减少。全国已发现水泥石灰岩矿点七、八千 处，其中已有探明储量的有1286处，其中大型矿床 257处、中型481处、小型486处（矿石储量大于 8000万吨为大型、40008000万吨为中型、小于 4000万吨为 小型），共计保有矿石储量 542亿吨，其中石灰岩储量504亿吨，占93% ;大理岩储量38亿吨，占7%。保有储量广泛分布于除上海市以外29个省、直辖市、自治区，其中陕西省保有储量 49亿吨，为全国之冠；其余依次为安徽省、广西自治区、 四川（含重庆市）省，各保有储量 3430亿吨；山东、河北、河南、广东、辽宁、 湖南、湖北7省各保有储量3020亿吨；黑龙江

33、、浙江、江苏、贵州、江西、云 南、福建、山西、新疆、吉林、内蒙古、青海、甘肃13省各保有储量 2010亿吨；北京、宁夏、海南、西藏、天津5省各保有储量52亿吨。1.2.3石灰石的应用碳酸钙可直接加工成石料和烧制成生石灰。石灰有生石灰和熟石灰。生石灰 的主要成分是 CaO, 般呈块状，纯的为白色，含有杂质时为淡灰色或淡黄色。 生石灰吸潮或加水就成为消石灰，消石灰也叫熟石灰，它的主要成分是Ca（OH）2熟石灰经调配成石灰浆、石灰膏、石灰砂浆等，用作涂装材料和砖瓦粘合剂。水 泥是由石灰石和粘土等混合，经高温煅烧制得。玻璃由石灰石、石英砂、纯碱等 混合，经高温熔融制得。炼铁用石灰石作熔剂，除去脉石。炼

34、钢用生石灰做造渣 材料，除去硫、磷等有害杂质。电石（主要成分是CaC2）是生石灰与焦碳在电炉里反应制得。纯碱是用石灰石、食盐、氨等原料经过多步反应制得（索尔维法） 5肛）、微粉碳酸钙（1d v 5丽、微细碳酸钙（0.1 pmv d 1肛）、超细碳酸钙（0.02 pv d 0.1 pm）和超微细碳酸钙（d 0.02耐。根据组成碳酸钙的原子和离子的排列是否有规律，可以将碳酸钙分为晶体 碳酸钙和非晶体碳酸钙。1.2.5石灰石的发展前景石灰石是石灰岩作为矿物原料的商品名称。石灰岩在人类文明史上，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用。作为重要的建筑材料有着悠久 的开采历史，在现代工业中，石灰

35、石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶 金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、 橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。据不完全统计，水泥生产消耗的石灰石和建筑石料、石灰生产、冶金熔剂，超细 碳酸钙消耗石灰石的总和之比为1 : 3。石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽1.3石膏1.3.1原料生产石膏凝胶材料的原料主要是天然石膏和化工石膏。（1、天然石膏，常用的是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，含有两个结晶水的硫酸钙（CaSG2HO）;天然无水石膏（CaSO）,又称硬石膏，不

36、含结晶水，结晶紧密， 质地比天然二水石膏硬，只可用于生产无水石膏水泥（需加活化剂共磨）。（2、化学石膏，指化工副产品及废渣，主要成分是二水硫酸钙和无水硫酸钙的混合物，如磷石膏、氟石膏、盐田石膏、硼石膏等。1.3.2石膏胶凝材料的分类石膏胶凝材料的结构与组成都与其所含的结晶水有关。目前，公认的石膏相有五种 形态，七个变种：CaSO4 2H20; a型与B型半水石膏(a -、B - CaSO4 0.5H2O) ; a 与型硬石膏(a -、B -CaSCOm) ； U型硬石膏(CaSOU)； I型硬石膏(CaSOl)。二水石膏，含两个结晶水，既是石膏原料的主要成分，又是脱水石膏再水化 的最终产物。

37、半水石膏，含有半个结晶水，也是通过加热二水石膏得到的，有a型和B 型两种，分别叫高强度石膏和建筑石膏。可溶性硬石膏，亦称m型石膏，含有 0.060.11个结晶水，存在a型、B型 两个变种；分别由a型、B型半水石膏加热到170300r脱水制成。 无水石膏，又称硬石膏，这种石膏不含结晶水。当温度加热300700 r时，形成u型硬石膏，超过700r时为过烧石膏；当加热到1000r时，形成i型石膏，属高 温石膏，较稳定，但不够纯，常含有杂质CaO普通温度一般得不到I型石膏，因为在1000r下容易转变成U型石膏。当温度为14001600r时，多分解出CaO和SO.常温下 的无水石膏多属U型石膏。1.4阿

38、利尼特水泥2O世纪7O年代，前苏联科学家在水泥生料中加入 CaClz共同煅烧，发现可以使水 泥熟料烧成温度从1450 r降低至1100r，从而节约能源，这种节能水泥被称作阿利尼 特水泥(Ali nite ceme nt)。1977年，前苏联学者Ilyukhin 等用CaO SG、A12Q、CaCb4种组分合成了一种 矿物，并且认为这种矿物的分子式可以写成Ca n(Si 0.75 AL o.25)08 CL，这种含氯矿物被称为阿利尼特。叶尔莫尔科耶夫进一步的研究表明，MgO勺存在对于阿利尼特的生成至关重要，不可或缺。Neubauer等分别改变MgO掺入量、Si /A摩尔比，发现只有在符 合分子式

39、 Ca。Mg-x/2 V x/2(SiO 4) 3-x( A1O4) 1-xO2 CL(其中 0.35 0.5 cm的小圆饼，在90C温度下烘干12h取出，放在匣钵里煅烧。2.2.3水泥标准稠度用水量的测定方法将烧出的水泥熟料用小磨粉磨，用 0.76mm方孔筛筛析。先加入水，加水量为142.5mL， 5-10s内加入水泥,500g搅拌，慢120s,停15s （将 叶片和锅壁上的水泥刮入锅中），高速搅120s。将试模和底板移至维卡仪试锥下，试杆 降至和净浆表面接触，拧紧螺丝1-2s，突然放松， 记录试锥下沉的深度，以试锥下沉 深度28m 2mm的净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为水泥标准稠度用水量

40、（P）按水泥的质量百分比计。根据测得的试锥下沉深度S（mm）,按下式（或仪 器上对应的标尺）计算：P=33.4-0.185S当试锥下沉深度小于13mm时，应改用整调水量法。224水泥凝结时间的测定方法包括初凝时间和终凝时间。将净浆一次性装满试模，振动数次刮平，放入湿气养护 箱。水泥全部加入水中的时间为凝结时间的起始时间。初凝时间的测定：30min后进行第一次测定，在最初测定时，应轻扶持金属柱，使其徐徐下降，以防试针撞弯。当临近初凝时，每隔15分钟测定一次，当初凝针沉至距底板4m 1mm时，为初凝状态，由起始时间到初凝状态的时间为初凝时间，用“ mi n”表示；终凝时间的测定：在完成初凝时间测定

41、后，立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板取下，翻转180直径大端向上，小端向下放在玻璃板上，再放入湿气养护箱中 继续养护。临近终凝时，每隔15分钟测定一次，每次测定不能让试针落入原针孔。当 试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用“ min”表示。到达终凝时，应立即重测一次。当两次结论相同时，才能认定已达初凝或终凝。2.2.5确定石膏的掺量的方法石膏的作用： 缓凝剂：一般水泥熟料中C3A含量较高，若不加缓凝剂，在使用时加水拌和后， 很快就会凝结而无法施工。掺加适量石膏就可以控制水泥的水化速度，调

42、节凝结时间。提高水泥的早期强度：石膏属于矿渣的硫酸盐激发剂，能加速矿渣水泥的硬化 过程。如果在一定范围内提高石膏掺入量，有利于激发矿渣活性，生成较多的钙矶石， 使水泥石结构致密，强度增加。（掺量过大时，将引起水泥的安定性不良。3改善水泥的某些性能：如掺适量石膏可以降低干缩变形，改善水泥的耐久性。用试验小磨磨45分钟。倒出后用0.9mm方孔筛筛析。测试4组，分别为加0、 3%、5%、10%的脱硫石膏的水泥，比较做出的水泥试块的强度，得出最佳的石膏掺量。 2.2.6强度的测定方法取熟料放入密封式化验制样粉碎机磨细，取500g,将其由净浆机慢速搅拌 2min后，暂停15s，然后快速搅拌2min，迅速

43、将其装入水泥模具中，制成 20X20X20mm3的小立方体试块，立即放入湿气养护箱中养护。待到养护时间后从湿气养护箱中取出模具 脱模，用压力试验机测各个试块的压力，取平均值，换算成单位MPa,即为所求水泥试块的强度。2.2.7矿物成分的分析将烧出的熟料放入密封式化验制样粉碎机磨细，过 200目的筛，进行XRDT物成分 分析。第三章试验结果讨论3.1水泥生料配比的确定3.1.1配比1和配比2各组配比见表3-1。表3-1生料配比表配比/%碱渣石灰石铁尾矿砂萤石组分1208000组分2208000.7两组配比在萤石掺量上有一定区别，烧成制度在煅烧温度上有区别。煅烧出的水泥熟料未完全烧透，呈3种颜色，

44、灰绿色、灰色和红棕色。三种熟料的矿物组成见图 3-1、 图 3-2、图 3-3。图:3-1 灰绿色熟料XRD由图可见，CaO的衍射峰很高，Alinite峰与C2S峰接近，熟料中以游离CaO为主,煅烧不完全图3-2 灰色水泥熟料XRD由图可见，这个熟料样品的 XRD与上一个十分相近，Alinite峰的强度较前一个更 大，熟料中产生了更多的 Alinite，但游离CaO还是主要成分，熟料依然未煅烧完全。SPC20406080008O60400020图3-3红棕色水泥熟料XRD这组熟料样品中CaO勺峰最强最多，煅烧的最不彻底。从以上三幅图可见，这两组生料配比所烧制出的熟料在1200C的温度内煅烧不完

45、全，含有大量的游离 CaO,在后来的成型和凝结时间的测定中，产生大量的水化热，并 造成大体积的膨胀。效果十分不理想，如提高煅烧温度，则有悖节能，故这两组配比不 合适。3.1.2 配比3和配比4各组生料配比见表3-2:表3-2生料配比表配比/%碱渣石灰石铁尾矿砂萤石组分3752050组分475204.70.7两组配比的差别在于萤石的掺量，旨在调整生料的煅烧温度。经煅烧，所得熟料呈两种颜色，大部分呈棕色，少部分呈绿色。两种熟料的矿物组成见图3-4、图3-5河北联合大学毕业论文200 o60o50400 -Ca2SiO4 -MgAI2O4 -Mg2AI4Si5O18 -Ca3MgAI4O1Ospco

46、3000200T4060图3-4 绿色水泥熟料XRD这组熟料样品中没有 Alinite ，含有部分C2S和大量的Mg Al相，应该是熟料产生 的液相与匣钵即镁砖共同反应的生成物。200180160140120-Ca12AI14O33-Ca2SiO4 -Ali nitespc008060T40 -CaO2 0 /图3-5 棕色水泥熟料XRD河北联合大学毕业论文 上图中阿利尼特的衍射峰较强，与 C2S的特征峰接近。而CaO的衍射峰很弱，可 以看出熟料中的游离 CaO较少，故可以认为配比4是研制阿利尼特水泥较理想的生料 配比。3.2煅烧温度的确定一方面，在1100C、1150C、1200 r分别煅烧

47、，由于操作等各方面原因，均未能全 部烧透，但在3个温度点里1200C为最佳的烧成温度。后又进行差热分析，如图3-4:图:3-6 差热图由图可见，在8294C、856.1C、1238C、1347C都出现了吸热峰，8294C时CaCQ 开始分解，856 C粘土的无定形脱水产物结晶，各种氧化物间进行固相反应，出现少量 液相，1238C液相增多，C2S转变成C3S。为了降低所需的烧成温度，使之低于1200C， 配制生料4,比3中多加入0.7%的萤石做助溶剂。实际煅烧实验后发现配比4在1150C 还是不能很好的烧透，故将烧成温度提高为1180C，效果比较理想。综上，确定的最佳烧成温度为1180C。3.3

48、水泥标准稠度用水量的测定取了 500g熟料加水142.5ml，试锥的下沉深度为34mm，大于13mm，故采用固定水量法测定标准稠度用水量。计算公式为：(3-1)P%=33.4-0.185*S将S=34mm带入上式，得：P%=33.4-0.185*34=27.11%故，其标准稠度用水量为27.11%.3.4石膏掺量的确定采用配比4在 1180C保温2h所烧成的水泥熟料，分别添加0,3%, 5%, 10%的脱硫石 膏，制成水泥试块，水泥试块强度计算公式如下：p = A / S = 2.5 A(MPa)(3-2)p试块强度值，MPa.A试块强度测量值，kN2S试块底面积，4 cm .其各龄期的抗压强度如表3-3:表3-3各龄期抗压强度石膏掺量/%1天3天7天013.714.419.5313.920.632.8523.024.233.21012.815.321.5P图:3-5各龄期抗压强度由表3-3和图3-5可知，掺加不同质量分数的石膏的水泥试块强度都高于没有掺加 石膏的阿利尼特水泥。这说明石膏可以激