利用石嘴山煤矸石制备硫铝酸盐水泥研究
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摘要
我国煤炭资源分布广泛，储量巨大。但是随着国民经济的发展，煤炭的开采与日俱增，不可避免的排放大量煤矸石，每年的排放量相当于当年煤炭产量的10％～25％左右。大部分煤矸石没有及时采取治理措施，而是直接将其堆积在空地。截止2002年底，石嘴山市累计堆存煤矸石已达到5000多万吨，占地面积约600公顷。堆积的煤矸石山不仅占用了大量的土地，而且会污染大气和水源，久而久之，将给人们带来不可估量的灾害。虽然国内已经有很多学者致力于煤矸石利用的研究工作，比如，利用煤矸石发电、制备有机复合肥料、制砖等，但是不同地区的煤矸石特征不同，至今尚未有针对不同地区煤矸石开发利用的系统研究。
本文根据石嘴山煤矸石的矿物岩石及化学成分特征，阿利特-硫铝酸盐水泥熟料的煅烧机理、水化机理，合理选择试验方案，摸索出利用石嘴山煤矸石代替铝土矿生产阿利特-硫铝酸盐水泥的最佳配方和最佳工艺技术，熟料矿物主要有C_3S，C_2S，C_4A_3(?)及C_4AF，既能提高水泥的早期强度，又能保证其后期强度，使得制备出的硫铝酸盐水泥性能优良，并可最大范围的提高煤矸石的利用率。
通过对熟料和水化矿物的X射线衍射、扫描电镜等方法，分析了温度、细度、矿化剂等对水泥性能的影响，利用矿化剂降低熟料烧成时液相出现的温度以及液相粘度，从而使阿利特的形成温度降低150℃～200℃，有利于阿利特的大量形成，避免C_4A_3(?)分解，解决了C_4A_3(?)和C_3S的共存问题。
研究证明利用石嘴山煤矸石制备阿利特-硫铝酸盐水泥是切实可行的，这为石嘴山市的煤矸石利用开辟了一条新途径，对实现石嘴山地区资源-环境-经济的共同发展具有重要意义。
It is rich in coal resources in china, we have exploited a lot of coal with the national economic development, while at the same time, we also produce many coal gangue which is about 10%-25% of total coal exploitation. Most of the exploited coal gangue is dumped at the open air directly without taking effect measures in time. Shi Zuishan coal gangue's dumps reached more than 50,000,000 tons, occupied in nearly 600 hectare until the end of 2002. These gangue mountains not only occupied a lot of land, but also pollute air and water. It will bring inestimable disaster for a long time. Although many researchers already focus on the coal gangue's utilization in Domestic, for example, generating electricity, preparing organic compound fertilizer, prepare brick and so on. There isn't specialized technique about different coal gangue.
In this paper,we try to find a proper technique to produce Alite-sulphoaluminate cement by using coal gangue instead of clay according to the mineral and rock characteristics of the Shi-zuishan coal gangue, clinker mechanism and hydration mechanism of sulphoaluminate cement. And we are also trying to make the clinker minerals that mainly include C_3S,C_2S,C_4A_3(?) and C_4AF, which will improve the strength of the cement at both the early stage and the latter, In this way we can produce the sulphoaluminate cement with excellent performance and then enhance the utilization of the coal gangue in a large-scale.
And we also discuss the effects of temperature, fineness, and mineralization agent on the cement performance by X-ray diffraction and SEM. We use mineralization agent to reduce the temperature and viscosity of the clinker liquid, lowering the temperature by 150℃～200℃in the formation of Alite and it causes the formation of a large number of Alite,avoiding C_4A_3(?) decomposition and making the coexistence of C_4A_3(?) and C_3S.The study indicates that it is feasible to utilize Shi-zuishan coal gangues to produce Alite-sulphoaluminate cement. And it provides a new approach for the utilization of Shi-zuishan coal gangue,which is significant for achieving the resource-environment-economic co-development.
本文根据石嘴山煤矸石的矿物岩石及化学成分特征，阿利特-硫铝酸盐水泥熟料的煅烧机理、水化机理，合理选择试验方案，摸索出利用石嘴山煤矸石代替铝土矿生产阿利特-硫铝酸盐水泥的最佳配方和最佳工艺技术，熟料矿物主要有C_3S，C_2S，C_4A_3(?)及C_4AF，既能提高水泥的早期强度，又能保证其后期强度，使得制备出的硫铝酸盐水泥性能优良，并可最大范围的提高煤矸石的利用率。
通过对熟料和水化矿物的X射线衍射、扫描电镜等方法，分析了温度、细度、矿化剂等对水泥性能的影响，利用矿化剂降低熟料烧成时液相出现的温度以及液相粘度，从而使阿利特的形成温度降低150℃～200℃，有利于阿利特的大量形成，避免C_4A_3(?)分解，解决了C_4A_3(?)和C_3S的共存问题。
研究证明利用石嘴山煤矸石制备阿利特-硫铝酸盐水泥是切实可行的，这为石嘴山市的煤矸石利用开辟了一条新途径，对实现石嘴山地区资源-环境-经济的共同发展具有重要意义。
It is rich in coal resources in china, we have exploited a lot of coal with the national economic development, while at the same time, we also produce many coal gangue which is about 10%-25% of total coal exploitation. Most of the exploited coal gangue is dumped at the open air directly without taking effect measures in time. Shi Zuishan coal gangue's dumps reached more than 50,000,000 tons, occupied in nearly 600 hectare until the end of 2002. These gangue mountains not only occupied a lot of land, but also pollute air and water. It will bring inestimable disaster for a long time. Although many researchers already focus on the coal gangue's utilization in Domestic, for example, generating electricity, preparing organic compound fertilizer, prepare brick and so on. There isn't specialized technique about different coal gangue.
In this paper,we try to find a proper technique to produce Alite-sulphoaluminate cement by using coal gangue instead of clay according to the mineral and rock characteristics of the Shi-zuishan coal gangue, clinker mechanism and hydration mechanism of sulphoaluminate cement. And we are also trying to make the clinker minerals that mainly include C_3S,C_2S,C_4A_3(?) and C_4AF, which will improve the strength of the cement at both the early stage and the latter, In this way we can produce the sulphoaluminate cement with excellent performance and then enhance the utilization of the coal gangue in a large-scale.
And we also discuss the effects of temperature, fineness, and mineralization agent on the cement performance by X-ray diffraction and SEM. We use mineralization agent to reduce the temperature and viscosity of the clinker liquid, lowering the temperature by 150℃～200℃in the formation of Alite and it causes the formation of a large number of Alite,avoiding C_4A_3(?) decomposition and making the coexistence of C_4A_3(?) and C_3S.The study indicates that it is feasible to utilize Shi-zuishan coal gangues to produce Alite-sulphoaluminate cement. And it provides a new approach for the utilization of Shi-zuishan coal gangue,which is significant for achieving the resource-environment-economic co-development.
引文
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