CaF2掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥矿物形成及力学性能的影响

2019-02-12赵艳荣宋钊锋韩祖檬周宏研韦锦璨

桂林理工大学学报 2019年4期

赵艳荣,陈平,宋钊锋,韩祖檬,周宏研,韦锦璨

(桂林理工大学 a.材料科学与工程学院;b.广西工业废渣建材资源利用工程技术研究中心, 广西桂林 541004)

0 引言

随着自然资源的减少,工业废渣逐年递增,利用工业废渣及低品位原料制备系列特种水泥成为研究热点[11-13]。本文利用大宗固废——赤泥、钡泥取代部分铁(铝)质原料及石膏制备高铁阿利特-硫铝酸钡钙水泥,重点讨论CaF2掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿物形成及力学性能的影响。

1 实验

1.1 原料

石灰石、黏土取自广西兴安海螺水泥有限责任公司,赤泥取自广西平果铝赤泥堆场,铝矾土购自于山东某铝厂,石膏取自于柳州鱼峰水泥股份有限公司,钡泥取自于广西象州联壮化工有限公司。分别将上述原料于105 ℃烘至恒重, 粉磨至一定细度后备用。原料的化学成分如表1所示。

1.2 配料方案及烧结温度设计

1.3 制备

①生料制备：根据表2中的原料配比进行配料,先人工混料,后置于滚筒球磨机上混料120 min;②样品成型：将混匀的原料用压片机压制成约Φ50 mm×10 mm的试饼,压力<4 MPa;③熟料煅烧:将成型的样品装入氧化铝坩埚,置于马弗炉内,按设计烧结温度及保温时间进行煅烧,烧结完成后高温取料,用鼓风机吹风使其急冷至室温;④水泥制备：将煅烧好的熟料加入8%的天然石膏混合,磨细至比表面积400±20 m2/kg;⑤水泥试块制备：参照《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671—1999)进行制备。

1.4 测试方法

水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性参照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 134—2011)进行; 水泥胶砂强度测定参照《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671—1999)进行; 水泥比表面积测定参照《水泥比表面积测定方法勃氏法》(GB/T 8074—2008)进行; 水泥游离氧化钙测定采用乙二醇-乙醇快速测定法; 岩相分析采用德国莱卡(LEICA)公司的DM2700M金相显微镜测试; 熟料的矿物组成采用荷兰帕纳科(PANantical)公司X’Pert PRO X射线衍射仪分析。

表1 原料化学成分

Table 1 Chemical composition of raw materialswB/%

名称CaOBaOAl2O3SiO2Fe2O3SO3Na2OK2OTiO2MgOother 石灰石54.4-0.190.860.17-0.010.08-0.443.89 黏土0.34-20.6358.767.46-0.151.3-0.1911.17 赤泥14.69-16.479.5332.39-3.280.162.430.7220.33 铝矾土1.15-80.311.032.3100.081.33.211.31.67 石膏32.56-0.50.510.3644.02---0.5521.64 钡泥-66.7---31.2----2.1

表2 熟料的原料配比及烧结温度

Table 2 Raw material proportion and sintering temperature of clinkers

wB/%

2 结果与讨论

2.1 CaF2掺量对水泥熟料矿物形成的影响

由图2中熟料的岩相结构, 结合XRD分析(图1)可知, 随着CaF2掺量的增加, 水泥熟料中A矿(C3S)的生成量逐渐增多, 当CaF2掺量小于1.0%时, 六方板状A矿、圆粒状B矿(C2S)及白色中间相(C4AF)的形成情况均较好;当CaF2掺量大于1.0%时,A矿、B矿的边沿相对模糊,结晶情况变差,部分A矿、B矿固溶到铁相中间相。因此,CaF2的引入能有效促进A矿的低温形成,但掺量过多时会使其他矿物部分分解,CaF2的掺量应控制在1.0%以内。