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在新型干法水泥生产过程中,碱金属、硫、氯等易挥发性组分在水泥窑炉内的循环富集导致窑尾及预分解系统产生严重的结皮堵塞现象,燃料和原料的低质化将会使这一问题加剧。弄清回转窑内热工制度条件下易挥发组分与水泥矿物之间的多相反应机理是揭示结皮过程的关键。本文以模型纯矿物试剂为研究对象,基于多相热力学平衡计算考察了不同温度、气氛下三种钠盐NaCl、Na2SO4和Na2CO3的挥发迁移特性,以及生料矿物组分CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3对钠迁移过程的影响,结合高温煅烧试验和XRD、TG-DSC和SEM-EDS等测试手段研究钠盐和矿物质的多相反应行为,结果表明:(1)对比三种钠盐的挥发特性发现,NaCl的初始挥发温度最低,主要以NaCl(g)的形式挥发;Na2SO4的初始挥发温度最高,在高温下以Na2SO4(g)的形式挥发,同时分解为Na(g)和NaO(g)。Na2CO3的初始挥发温度居中,主要以Na(g)的形式挥发。在空气气氛下,SiO2与Na2SO4和Na2CO3反应生成(Na2O)(SiO2)2,通过化学反应阻碍Na2SO4和Na2CO3的挥发,但会扩大液相钠存在的温度区间;两性氧化物Al2O3易与三种钠盐发生反应形成稳定的高温化合物NaAl11O17,从而抑制钠的挥发;Fe2O3只与Na2CO3反应生成较稳定的NaFeO2,很难与另两种钠盐反应;CaO通过物理粘结作用来抑制三种钠盐中钠的挥发。(2)在烟气气氛下,不管添加何种矿物,随着SO2含量增加,NaCl的挥发率都会降低;对于Na2SO4和Na2CO3,当添加SiO2后,钠的挥发率不受SO2含量变化的影响;随着SO2含量增加,三种钠盐中的液态钠所占的比例逐渐增大,且液相区向高温区扩大。(3)在普通硅酸盐水泥熟料烧成过程中,NaCl最容易挥发,其次为Na2SO4、Na2CO3,三种钠盐都对应一个急速挥发的温度区间。随着钠盐含量增加,急剧挥发温度区间向高温区延伸,钠的液相区向高温区转移。在高温下,NaCl会与SiO2反应生成Na4SiO4,但该产物并不稳定,在更高温度下又会分解;Na2SO4除了固溶到矿物中外,还与生料矿物生成Na2Ca3Si2O8;Na2CO3会与熟料矿物C3A生成NC8A3,且含量较高。