毕业论文:水泥熟料矿物组成及矿物形态对水泥强度的影响.doc
《毕业论文:水泥熟料矿物组成及矿物形态对水泥强度的影响.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文:水泥熟料矿物组成及矿物形态对水泥强度的影响.doc(33页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、阳泉职业技术学院毕 业 论 文毕业生姓名:弓豪专业:材料工程技术学号:080625022指导教师郭陶明所属系(部):建筑工程系二一一年五月阳泉职业技术学院毕业论文评阅书题目:水泥熟料矿物组成及矿物形态对水泥强度的影响 建筑工程系材料工程技术 专业 姓名 弓豪 设计时间:2011 年03月10日2011 年05月06日 评阅意见:成绩: 指导教师:(签字) 职务:200 年月日阳泉职业技术学院毕业论文答辩记录卡 建筑工程 系材料工程技术 专业 姓名弓豪答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员: (签名)成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注:评定成绩为100分制,指导教
2、师为30%,答辩组为70%。 专业答辩组组长:(签名) 200 年月日前 言本世纪,我国水泥工业面临着加快技术进步,提高产品质量,与国际标准接轨,减少环境污染和资源能源消耗,持续发展战略等任务。为此,国家在制定“十二五”计划和远景发展规划时,已确定积极发展新型干法水泥生产线的方针,逐步淘汰立窑、湿法窑等落后工业与装备,鼓励用新型干法工艺对现有企业进行技术改造,坚决制止低水平重复建设,保护环境,节约资源,实施可持续发展战略。在2006年国家发改委等八部门制定的关于加快水泥工业结构调整的若干意见中,提出了我国水泥工业结构调整目标是:到2011年新型干法水泥比重提高到70%,企业平均规模提高到40万
3、吨左右。水泥生产属于我国的传统产业,境内拥有丰富的石灰石、硅质岩、煤炭、铁矿、石膏等矿产资源,交通便利等良好的水泥生产条件。现有水泥生产企业基本均属于立窑工艺生产,规模小,且污染严重。由此可见,加大水泥工业结构调整力度是十分必要的。新世纪国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、改善水泥质量和提高劳力生产率为中心,实现清洁生产和高效率节约化生产,走可持续发展的道路。研究的重点主要是围绕水泥工业节能降耗、减少工厂有害气体(C02、S02和NOx等)排放以及低品位原燃料、工业废弃物的资源化利用等方面,具体表现在以下两个方面:一是国际水泥工业技术与装备上新型干法水泥生产技术向着大型化、节能化以及自
4、动化方向发展。如高效预热分解系统、第三代“控制流篦板”和第四代“无漏料横杆推动”篦冷机、新型辊式磨及辊压机粉磨系统、自动化控制及网络技术、新的熟料烧成方法如流态化床和喷腾炉烧成技术、高效除尘技术、烟气脱硫除氮技术的开发和应用,使水泥工业进入现代化发展期。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生态化制备、先进水泥基材料、水泥的节能和高性能化、废弃物资源化利用以及水泥制备和应用中的环境行为评价和改进等方面为研究开发作为重点。两者相辅相成,推动了水泥工业的可持续发展。 目录前 言-1 -摘 要- 2 -1 硅酸盐水泥熟料的组成- 3 -1.1硅酸盐水泥熟料的化学组成- 3 -1.2硅酸盐水泥熟料的矿物
5、组成- 4 -1.2.1硅酸三钙- 4 -1.2.2硅酸二钙- 5 -1.2.3中间相- 6 -1.2.4铁相固溶体- 7 -1.2.5玻璃体- 8 -1.2.6游离氧化钙和方镁石- 8 -2 熟料的率值- 9 -2.1水硬率 (H M)- 9 -2.2硅率或硅酸率( S M)- 9 -2.3铝率或铁率( I M)- 10 -2.4石灰饱和系数( KH)- 10 -3 熟料矿物组成的计算- 12 -3.1石灰饱和系数法- 12 -3.2鲍格 (R. H. Bogue) 法- 12 -3.3熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异- 13 -4 熟料矿物组成的选择- 14 -4.1水泥品种和标号-
6、14 -4.2原料品质- 15 -4.3燃料品质- 15 -5 配料计算- 17 -6 生产工艺对水泥熟料矿物及强度的影响- 21 -6.1 熟料冷却- 21 -6.1.1熟料冷却过程及目的- 21 -6.1.2急冷对改善熟料质量的作用- 22 -6.1.3避免-C2S转变成-C2S- 22 -6.1.4改善了水泥安定性- 22 -6.1.5改善熟料易磨性- 23 -6.1.6可克服水泥瞬凝或快凝- 23 -6.2 黄心料、粘散料(飞砂料)的产生对水泥强度的影响- 23 -6.2.1黄心料出现的原因及对水泥强度的影响- 23 -6.2.2粘散料(飞砂料)出现的原因及对水泥强度的影响- 24 -
7、7 新型干法旋窑,立窑和湿法窑熟料对水泥强度影响的不同- 25 -8 结论- 26 -9 致谢- 26 -参考文献- 26 -摘 要水泥强度的影响因素主要来自水泥熟料的矿物组成和形态,以及水泥的颗粒组成、颗粒形貌和细度等方面。就熟料矿物而言,硅酸盐相是影响水泥强度的主要因素,硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。一般认为C3S不仅影响早期强度,而且也影响水泥的后期强度,而C3S对早期强度影响不大,却是决定后期强度的主要因素;C3A含量对水泥早期强度的影响最大;鲍格和泰勒等认为C4AF是熟料4种矿物中强度最差的一种,对水泥的强度不会有较大的作用,但另有学者的试验证明C4AF不仅对水泥的早期强
8、度起相当大的作用,而且有助于后期强度的发展。一般来说,熟料抗压强度越高,抗折强度也越高,在矿物组成对强度的影响方面,往往较多地研究其对抗压强度的影响,而关于矿物组成对抗折强度的影响的研究则较少,那么矿物组成对抗压强度和抗折强度的影响是否一致呢?抗压强度的影响矿物与抗折强度的影响矿物是否一定相同呢?熟料的矿物形态(包括晶粒尺寸、发育程度、缺陷等)对水泥强度有怎样的影响呢?关键词:水泥强度,矿物组成及形态,早期强度,最终产物 ,1 硅酸盐水泥熟料的组成1.1硅酸盐水泥熟料的化学组成水泥性能优劣主要取决于熟料质量。优质熟料应该具有合适的矿物组成和良好的岩相结构。因此,控制熟料的化学成分是水泥生产的中
9、心环节之一。 硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙(CaO,简写为C)、二氧化硅(SiO2简写为S)、氧化铝(Al2O3简写A)和氧化铁(Fe2O3简写为F)四种氧化物组成。通常这四种氧化物总量在熟料中占95以上。每种氧化物含量虽然不是固定不变,但其含量变化范围很小,水泥熟料中除了上述四种主要氧化物以外,还有含量不到5的其他少量氧化物,如氧化镁(MgO)、氧化钛(Ti02)、三氧化硫(S03)等。 氧化钙(CaO)是熟料中最主要的成分,它与熟料中其他氧化物如Si02、A1203、Fe203等发生化学反应,生成熟料矿物如硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)等。
10、一般情况下,随着熟料中CaO含量的增加,熟料中矿物成分C3S含量增大,从而可以提高水泥的强度。但是CaO的含量不是越多越好,而是有一个最佳含量,即与SiO2、A1203、Fe203等氧化物化合后没有剩余的CaO存在的量。如果CaO含量超过其他氧化物与之化合所需的量,则多余的CaO会以游离状态存在于熟料中,从而影响水泥的体积安定性。 二氧化硅(Si02)也是硅酸盐水泥熟料中最主要化学成分之一。它在高温下与CaO发生反应,生成硅酸盐矿物硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)。如果熟料中SiO2含量低,生成的硅酸盐矿物量就减少,从而影响水泥的强度。另外SiO2含量对熟料煅烧也会产生很大影响。 熟料中
11、氧化铝(A1203)可以与CaO、Si02、Fe203发生反应,生成铝酸三钙(C4A)和铁铝酸四钙(C4AF)。当A1203含量增加时,水泥的凝结、硬化速度加快,但是水泥后期强度增长缓慢,并且降低了水泥的抗硫酸盐性能。A1203含量高的水泥,在水化时放热快,而且水泥的水化热较大。 氧化铁(Fe203)也是熟料中重要的化学成分之一,可以与CaO、A1203反应生成铁铝酸四钙。增加熟料中的Fe203含量,可以降低水泥熟料的熔融温度,但会导致水泥水化和硬化速度变慢。 其他少量氧化物的存在,也会不同程度地影响着硅酸盐水泥熟料的煅烧过程和水泥性能。1.2硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料是以适当成分
12、的生料烧到部分熔融,所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此,在硅酸盐水泥熟料中 CaO,SiO2,A12O3,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在,而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小,一般为 30-60um 。因此可见,水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物:硅酸三钙 3Ca0 SI02 ,可简写为 C3S ;硅酸二钙 2Ca0 Si02 ,可简写为 C2S ;铝酸三钙 3Ca0 A1203 ,可简写为 C 3 A ;铁相固溶体通常以铁铝酸四钙 4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式,可简写成 C4 AF,此外,
13、还有少量游离氧化钙 (f-Ca0 ) 、方镁石(结晶氧化镁)、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中 C3S 和 C2S 含量约占 75 左右,称为硅酸盐矿物。 C3A 和 C4AF 的理论含量约占 22 左右。在水泥熟料锻烧过程中 ,C 3 A 和 C4AF 以及氧化镁、碱等在 1250OC 1280OC 会逐渐熔融形成液相,促进硅酸三钙的形成,故称熔剂矿物.1.2.1硅酸三钙C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为 50 左右,有时甚至高达 60 以上。纯 C3S 只有在 2065OC1250OC 温度范围内才稳定。在 2065OC 以上不一致熔融为 Ca0 和液相;在 1250 0 C 以
14、下分解为 C2S 和 Ca0 ,但反应很慢,故纯 C3S 在室温可呈介稳状态存在。 C3S 有三种晶系七种变型:1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 CR M M M T T T R 型为三方晶系, M 型为单斜晶系, T 型为三斜晶系,这些变型的晶体结构相近。但有人认为 ,R 型和 M型的强度比 T 型的高。在硅酸盐水泥熟料中 , C3S 并不以纯的形式存在,总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液,称为阿利特 (Alite )或 A 矿。纯 C3S 在常温下,通常只能为三斜晶系 (T 型),如含有少量 Mg0, A1203 ,
15、Fe2O3 , P503 ,ZnO,Cr203,R20 等氧化物形成固溶体则为 M 型或 R 型。由于熟料中 C3S 总含 MgO,A12O3,Fe2O3 以及其他氧化物,故阿利特通常为 M 型或 R 型。据认为锻烧温度的提高或锻烧时间的延长也有利于形成 M型或 R 型。纯 C3S 为白色,密度为 3. 14g /cm3 , 其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶系的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以 C3S 和 CaO 的包裹体存在。C3S 凝结时间正常,水化较快,粒径 40-50m 的颗粒 28d 可水化 70 左右。放热较多,早期强度高且后期强度增进率较大, 28d 强度可达一年强
16、度的 70 -80 ,其 28d 强度和一年强度在四种矿物中均最高。阿利特的晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力,当烧成温度高时,阿利特晶形完整,晶体尺寸适中,几何轴比大(晶体长度与宽度之比 L/B2-3) ,矿物分布均匀,界面清晰,熟料的强度较高。当加矿化剂或用急剧升温等锻烧方法时,虽然含较多阿利特,而且晶体比较细小,但因发育完整、分布均匀,熟料强度也较高。因此,适当提高熟料中的硅酸三钙含量,并且当其岩相结构良好时,可以获得优质熟料。但硅酸三钙的水化热较高,抗水性较差,如要求水泥的水化热低、抗水性较高时,则熟料中的硅酸三钙含量要适当低一些。1.2.2硅酸二钙C2S 在熟料中含量一般为 20 左
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 水泥 熟料 矿物 组成 形态 强度 影响
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2692823.html