含MgO铝酸钙熟料的强化烧结及相变规律研究

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铝酸钙熟料中的杂质MgO在烧结过程中会和熟料中的其它成分反应,形成四元化合物20Ca O·13Al2O3·3MgO·3SiO2(Q相),从而改变熟料的物相组成,恶化熟料的氧化铝浸出性能和自粉化性能。针对上述问题,本研究采用向铝酸钙熟料中掺杂Na2SO4/CaSO4和强化烧结制度的方法来抑制MgO的负作用,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段研究添加剂以及烧结制度改变对含MgO铝酸钙熟料相转变的影响机理。研究结果表明:1)Na2SO4可以显著提升铝酸钙熟料的浸出性能,MgO含量为2%/4%,Na2SO4掺杂量为4%时,熟料氧化铝浸出率高达92.01%/84.69%。2)CaSO4同样提升了铝酸钙熟料的浸出性能。MgO含量为2%/4%,CaSO4掺杂量为4%/8%时,熟料浸出率达到最大值84.8%/70.05%。3)掺杂Na2SO4时,最佳烧结条件为:烧结温度1 350℃,保温时间30 min,升降温制度分别为快速烧结和炉冷。掺杂CaSO4时上述最佳烧结条件中的保温时间变为2h。不同熟料均在Na2CO3溶液体系下研究其氧化铝浸出性能,机理研究表明:Na2SO4促使Q相发生分解并使其转变为12Ca O·7Al2O3(简称C12A7)。Na+进入C12A7晶格引起晶格畸变,从而提高C12A7的氧化铝浸出性能。CaSO4的加入起到了提高熟料配钙比的作用,从而提升了熟料的氧化铝浸出性能。掺杂Na2SO4时烧结制度的改变使C12A7中的自由O2-与SO42-分解形成的S2-发生置换反应生成了氧化铝浸出性能更优的11Ca O·7A12O3·CaS(简写为Ca12Al14O32S:S表示硫元素)。添加剂的加入及强化烧结温度制度达到了抑制MgO负作用的目的。
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