影響低鈣水泥熟料中C2S活性因素的探討(三)

三結(jié)果分析

　　不同試樣在相同溫度下煅燒后，其f-CaO的含量見(jiàn)下表。

　　不同試樣在相同溫度下煅燒后，其f-CaO的含量見(jiàn)下表。
1300℃

與上表相同可得
1200℃

1250℃

1350℃

1400℃

　　　　　　　　　　　　　　　圖1

　　根據(jù)圖1可知，1320℃以前低鈣水泥熟料中的f－CaO隨溫度的升高而降低，在1400℃左右達(dá)到最低點(diǎn)，。由此可知在1400℃ 時(shí)f－CaO最少，也就是說(shuō)低鈣水泥熟料的易燒性在1400℃時(shí)最好。尤其值得一提的是，無(wú)論是那一組實(shí)驗(yàn)組生料在1350℃以上時(shí)，f－CaO已經(jīng)小于2%，，并且實(shí)驗(yàn)塊收縮，說(shuō)明物料已經(jīng)進(jìn)入燒成階段。

　　3.1不同冷卻制度對(duì)低鈣水泥易燒性的影響
　　我們?nèi)?320℃時(shí)的料作為研究對(duì)象來(lái)研究不同冷卻制度對(duì)水泥易燒性的影響。我們從新配料，

　　原理及試驗(yàn)內(nèi)容如（2）不同的是煅燒方法不同。該煅燒方法是，將物料放入高溫井式爐中，待物料在30分鐘燒到900℃，保溫30分鐘，再讓物料在40分鐘內(nèi)升到1320℃，待保溫10分鐘后取出二組物料其中沒(méi)加BaSO4記做1—1—1320—10，加BaSO4記做2－1—1320—10。待物料再保溫十分鐘，再取出二組數(shù)據(jù)，不加BaSO4的記做1—1—1320—20，加BaSO4的記做2—1—1320—20。待物料再保溫10分鐘即總共保溫30分鐘后取出4組數(shù)據(jù)。兩組放到不同的沙里，來(lái)回使物料不停的移動(dòng)以便使其加快冷卻。不加BaSO4記做1—1—1320—30—S，加BaSO4記做2—1—1320—30—S。其余兩組自然冷卻，不加BaSO4的記做1—1—1320—30—Z。
加BaSO4的記做2—1—1320—30—Z。
　 　然后粉磨，稱(chēng)量，最后滴定。滴定數(shù)據(jù)如下：

四分析討論
　　觀(guān)察熟料外觀(guān)發(fā)現(xiàn)1200℃，1250℃，1300℃，所燒熟料顏色大多呈微綠色，質(zhì)地不夠致密，多孔。1350℃和1400℃所燒料全部呈棕色，較致密。
　　從燒制出的水泥熟料外型上看，1200℃、1250℃溫度下的試樣加鐵粉與不加鐵粉沒(méi)有明顯的差別；摻加BaSO4與不摻加BaSO4沒(méi)有區(qū)別，熟料大多成灰綠色，質(zhì)地也不夠致密，多孔，且試樣在研磨的過(guò)程中易磨程度高，很容易就可以達(dá)到細(xì)磨的細(xì)度要求。而1300℃燒制出的熟料試樣則有明顯的區(qū)別，特別是加鐵粉與不加鐵粉的熟料容易就能區(qū)別開(kāi)，加鐵粉的熟料都呈現(xiàn)黑色，且試樣呈融塊狀，質(zhì)地較為致密，粉磨時(shí)硬度較大，不容易達(dá)到細(xì)磨的細(xì)度要求。不加鐵粉的還是灰綠色，但顏色比1200℃、1250℃已經(jīng)有變化，它的粉磨的難易程度較加鐵粉的好磨。而1350℃、1400℃所燒出的水泥熟料，觀(guān)察熟料外觀(guān)發(fā)現(xiàn)所燒熟料顏色大多呈微黑色，質(zhì)地夠致密，少孔。1400℃所燒料顏色多呈黑色，較致密，而且所燒料全部呈融塊狀。摻加鐵粉與不摻加鐵粉的試樣從顏色上看，摻加鐵粉的試樣顏色更黑些，質(zhì)地更為致密，硬度更大些。
　　鈣質(zhì)原料經(jīng)過(guò)煅燒所得到的產(chǎn)物為低鈣水泥熟料,基本上都含有β-C2S和C4AF等活性礦物,利用熱活化快速煅燒法,可使生料的預(yù)熱、分解。固相反應(yīng)與固液相反應(yīng)各階段基本上趨于重疊。這樣,晶格的破壞與物質(zhì)的無(wú)定形化,使分解產(chǎn)物和形成的礦物中間相具有很大的活性,降低反應(yīng)活化能,減少β-C2S和CaO的晶體尺寸,增加晶體缺陷,較大地提高了化學(xué)化應(yīng)速度;同時(shí),較多地降低了液相出現(xiàn)的溫度,減少了液相粘度,并使液相的生成和β-C2S幾乎可以同時(shí)出現(xiàn),從而大大加快了反應(yīng)速度。采用急冷的方法,使生成的β-C2S等物質(zhì)來(lái)不及轉(zhuǎn)化為γ-C2S,被包裹在玻璃體中,增加了生成物的活性,提高了低鈣水泥的早期及后期強(qiáng)度。
　　4.1BaS04活化C2S的活化作用
　　由實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可知，在做實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)诿總€(gè)溫度都做了兩組實(shí)驗(yàn)來(lái)研究 BaS04活化C2S的活化作用。C2S具有較高潛在活性，但早期活性難以發(fā)揮，這主要是由于β-C2S結(jié)構(gòu)所致。C2S結(jié)構(gòu)中[CaO6]10-八面體的共面結(jié)構(gòu)是影響其早期強(qiáng)度發(fā)揮的主要因素。在β-C2S中，這種共面結(jié)構(gòu)較少，是一個(gè)不連續(xù)的螺旋形鏈，因此水化過(guò)程中，Ca十溶出速度較慢，造成早期水化活性難以發(fā)揮。以大離子Ba++取代Ca++可使這種結(jié)構(gòu)得到改善，造成[CaO6]10-八面體產(chǎn)生三維網(wǎng)絡(luò)共面結(jié)構(gòu)，提高水化活性。BaSO 4是低鈣熟料活性的主要影響因素，含量少，礦物結(jié)構(gòu)活化程度不夠，強(qiáng)度得不到最大發(fā)揮，加量過(guò)大，影響緩燒操作工藝制度。適宜的燒成溫度為1320℃，低鈣加人BaSO4的料，可以低溫?zé)?，但不可片面追求低溫，一般不?yīng)低于1280℃;而溫度過(guò)高，物料易燒，易結(jié)大塊。由于BaSO4的礦化作用，使燒成反應(yīng)速度加快，為此可加快窯速，相應(yīng)增加喂料，以保持料層厚度，既提高了產(chǎn)量，降低了煤耗，又防止料層太薄時(shí)硫的揮發(fā)，也防止了料層太厚時(shí)早成的還原氣氛。
　　　　　1-1、1-2和2-1、2-2對(duì)比圖

圖3橫坐標(biāo)是溫度（℃）縱坐標(biāo)是f-CaO的含量
　　BaSO4對(duì)C2S的活化效果，當(dāng)摻加少量BaSO4時(shí),熟料中f-CaO含量顯著降低,同時(shí),Ba2+的引入使得C2S的晶格產(chǎn)生較大的畸變,因而也使得其水化較快,早期和后期強(qiáng)度在各組中最高。
　 C2S具有較高潛在活性，但早期活性難以發(fā)揮，這主要是由于β-C2S的結(jié)構(gòu)所致。K.h.Jost認(rèn)為在C2S結(jié)構(gòu)中[CaO6]10-八面體的共面結(jié)構(gòu)是影響其早期強(qiáng)度發(fā)揮的主要因素。在β-C2S中，這種共面結(jié)構(gòu)較少，是一個(gè)不連續(xù)的螺旋形鏈，因此水化過(guò)程中，Ca++溶出速度較慢，造成早期水化活性難以發(fā)揮。他還認(rèn)為以大離子Ba++取代Ca++可使這種結(jié)構(gòu)得到改善，造成[Ca06]10-八面體產(chǎn)生三維網(wǎng)絡(luò)共面結(jié)構(gòu)，提高水化活性。
　　離子結(jié)合方式
　 按結(jié)晶化學(xué)尺寸效應(yīng)，Ba++在C2S中能取代[CaO 8]14-中的鈣離子。而Si6+只能取代[Si0 4]4-中的Si 4十，造成等價(jià)和不等價(jià)的類(lèi)質(zhì)同象。其固溶方程為:
　 CaSiO4+xBaO=Ca2-x BaxSi04+xCaO
　 Ca2Si04 +yCaSO4=Ca2-x·yV”ca (Si1-ySy04)+2yCa0+ySiO2
所以，低鈣加入BaSO4的水泥生料，可以低溫?zé)?，但不?yīng)片面追求低溫，應(yīng)在1320℃；而溫度過(guò)高，物料易燒，易結(jié)大快。由于BaSO4的礦化作用，使燒成反應(yīng)加快，不僅可改善生料的易燒性，降低熟料液相出現(xiàn)溫度。

1-1-1400

2-1-1400
　 　從圖1-1-1400和圖2-1-1400可知，摻入BaS04后，熟料主要礦物為C2S，C3S，C3A，C4AF，但仔細(xì)分析可發(fā)現(xiàn)如下幾種變化：
　　摻入BaS04后，熟料出現(xiàn)了α-C2S衍射峰，其水化活性高于β-C2S
　　2-1-1400樣的β-C2S兩個(gè)最強(qiáng)峰高度下降但峰寬增加，說(shuō)明BaS04有助于β-C2S缺陷，使結(jié)晶程度變差的作用，有助于水化活性的提高；β-C2S固溶了Ba2+，SO42-離子，具有活化中心的作用，故其水化活性增加。
　　未摻加BaS04的1-1-1400樣有較多的C12A7，隨BaS04加入，C12A7減少，到2-1-1400樣已基本消失。C12A7的出現(xiàn)，一方面使f-CaO增加，另一方面，C12A7為速凝礦物，易使水化漿體結(jié)構(gòu)便差影響強(qiáng)度的發(fā)揮。