煅烧工艺对天然水硬性石灰中硅酸二钙晶相转变的影响

天然水硬性石灰(natural hydraulic lime, NHL)是由钙硅质原料煅烧消化所得,主要成分是硅酸二钙(Ca₂SiO₄, C₂S)和氢氧化钙(Ca(OH)₂, CH),与我国古代岩土类建筑物的兼容性较高,是一种优秀的古建筑修复材料。为探究NHL的煅烧工艺,本文使用方解石粉和石英粉作为NHL煅烧原料,设置不同冷却方式(急冷≈500 ℃/min、随炉冷却≈60 ℃/min)、恒温时间(0~180 min)和煅烧温度(1 000~1 200 ℃),通过X射线衍射和游离氧化钙(f-CaO)测试方法评价NHL烧成制度。结果表明:在低于1 150 ℃煅烧C₂S时,改变降温速率不会使C₂S在降温过程中发生晶相转变;同一温度下,随恒温时间的增加NHL煅烧产物中C₂S含量增多,在30~45 min时其含量达到该温度下的最大值,且温度升高能增加该最大值,在恒温过程中C₂S先以β-C₂S存在,随时间延长,逐渐转变为γ-C₂S;煅烧温度1 150 ℃,恒温时间45 min,急速冷却的煅烧制度可用于制备NHL。     

Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂低温脱除H2S

用共沉淀法制备了一系列Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂,用于低温下脱除CO₂气体中的微量H₂S。采用XRD、N₂物理吸附、SEM及XPS等手段对脱硫前后的吸附剂结构进行表征。研究了Ce含量、煅烧温度、气体空速、杂质气体及吸附温度对吸附剂脱除H₂S性能的影响。结果表明,Ce-Cu-Al-O系列吸附剂在40℃条件下可有效脱除CO₂气体中的H₂S,Ce含量为10%的吸附剂（10Ce-Cu-Al-O）具有最大H₂S穿透吸附量,为94.1mg/g。研究发现,引入CeO₂能有效改善CuO的分散性,提高吸附剂的比表面积和孔容。提高煅烧温度,较大空速均不利于吸附剂的脱硫效果;平衡气CO₂会抑制H₂S的吸附;吸附温度不高于100℃时,10Ce-Cu-Al-O的穿透吸附量随温度升高而增加且不会生成COS副产物。表征结果显示,硫化后吸附剂的组分团聚导致了比表面积和孔容降低。此外,失活后的脱硫剂可在100℃用空气再生。     

Al2O3掺杂对γ-C2S碳化性能的影响

本文研究了Al₂O₃掺杂对γ-C₂S熟料粒径、微观结构和力学性能的影响。试验结果表明:Al₂O₃掺杂不会改变γ-C₂S的晶型,但显著改变了其形貌;纯相γ-C₂S颗粒表面褶皱较多,颗粒尺寸较大,掺杂Al₂O₃后γ-C₂S颗粒表面褶皱消失而变得光滑;γ-C₂S碳化体的抗压强度与碳化程度随着Al₂O₃掺量的提高逐渐增加。通过碳化反应温升并结合碳酸钙衍射峰的半峰宽和X射线衍射仪(XRD)定量分析表明,Al₂O₃掺杂延缓了碳化放热,有利于碳化反应的持久进行,同时促进了碳酸钙晶粒的生长和数量的增加,从而使碳化程度更高,基体结构更加密实,因而抗压强度更高。     

不锈钢渣碳化影响因素及其机理研究

为开发γ-C₂S不锈钢渣碳储存的潜力,最大限度地提高不锈钢渣的综合利用率。通过研究主要碳化参数(如液固比、成型压力、CO₂分压)对不锈钢渣碳化性能的影响规律来评估不锈钢渣的CO₂储存能力,以期能够提供更佳的不锈钢渣碳化过程。利用XRD、SEM/EDS、DSC/TG分析对不锈钢渣碳化产物组成及微观形貌进行表征,并探索其碳化机理。结果表明,较佳碳化参数为成型压力为2.50 MPa,液固比为10%,CO₂分压为0.3 MPa。较佳碳化条件下每千克不锈钢渣可固化储存CO₂气体约123.6 g。不锈钢渣碳化过程以γ-C₂S碳化反应为主,碳化产物中出现了片状、颗粒状的CaCO₃,随碳化时间延长,晶体逐渐长大为团簇状。因此,利用不锈钢渣储备碳及制备碳化制品是可行的。     

H2S对铝基固态胺吸附剂吸附CO2性能的干扰机制

H₂S杂质对固态胺吸附剂吸附CO₂性能的干扰机制还缺少全面研究。以Al₂O₃为载体负载聚乙烯亚胺(PEI)制备铝基固态胺吸附剂(PEI@Al₂O₃),系统探究了H₂S对其CO₂吸附容量、吸附速率和循环吸附性能的影响规律。结果表明：H₂S与CO₂共存时,会相互抢占吸附剂上的胺基活性位点,从而发生竞争性吸附,但在模拟沼气条件(40%CO₂+59.5%CH₄+0.5%H₂S)下,H₂S的吸附竞争力远小于CO₂,H₂S吸附被抑制,且二者的最佳吸附温度不一致,在CO₂最佳吸附温度下,PEI@Al₂O₃的CO₂吸附容量和循环稳定性均不受H₂S干...     

基于工业原料制备的γ-C2S碳化制度研究及其机理分析

在“双碳”背景下,碳化硬化型胶凝材料的研究为水泥行业实现碳中和提供了较好的思路。本文采用工业钙质和硅质原料制备γ-C₂S,探究CO₂浓度、CO₂压力、碳化湿度、碳化时间等因素对γ-C₂S碳化性能的影响,明确最佳碳化制度,并通过XRD和电子扫描探针等测试,对γ-C₂S碳化机理进行深入分析。结果表明,工业原材料制备的γ-C₂S的抗压强度和固碳量随碳化养护时间、碳化养护湿度、CO₂浓度的增大而增大,碳化养护8h抗压强度可达155.8MPa,固碳量达16.96wt.%。     

铁基脱硫剂超重力法脱除硫化氢

用N₂和H₂S的混合气模拟含硫天然气, 以铁基脱硫剂为脱硫液, 采用超重力旋转填充床(RPB)进行脱除H₂S的集约化实验研究, 考察了原料气H₂S质量浓度、含硫原料气流量、脱硫液流量、温度及RPB转子转速对H₂S脱除率的影响。实验结果表明, 铁基脱硫剂超重力法脱除H₂S的较佳工艺条件为原料气H₂S含量14g/m³, 原料气流量0.45m³/h, 脱硫液流量13.5L/h, 脱硫液温度40℃, RPB转子转速1000r/min。在此条件下, H₂S脱除率稳定在99.98%以上, 脱硫后净化气H₂S含量小于2mg/m³。另外, 舍弃再生用RPB, 采用直接向脱硫富液储槽鼓空气的方法, 脱硫剂氧化再生良好, 脱硫效果保持不变, 且可长时间稳定运行。因此, 铁基脱硫剂超重力法脱硫工艺简单、效率高、设备体积小, 可实现海洋油气平台天然气或石油伴生气脱硫的集约化, 工业化应用前景广阔。     

急冷处理对CFB锅炉底渣脱硫特性的影响

针对循环流化床（CFB）锅炉底渣综合利用率低的问题提出将高温CFB底渣在水中进行急冷的处理方法,搭建CFB锅炉底渣急冷实验台和脱硫实验台,对急冷前后的底渣进行f-CaO含量分析、微观结构特性和脱硫特性研究,通过理论分析提出了急冷有利于破坏颗粒CaSO₄外壳的理论,并通过实验进行了验证。利用扫描式电子显微镜/射线能谱仪（SEM/EDX）和热重分析仪对急冷前后的底渣进行分析,结果表明急冷后底渣颗粒表面钙含量明显升高,急冷后底渣的钙利用率提高了30%左右,底渣急冷前温度越高,底渣的脱硫效率越高,这说明急冷条件有利于提高CFB锅炉底渣的脱硫效率,为CFB锅炉底渣的再生利用提出了一种新的方法,对于实际的工程应用具有一定的指导意义。     

冷却方式对熟料矿物及C3S晶型的影响

C₃S矿物是熟料的主要成分,是水泥熟料强度的主要提供者,熟料的强度不仅受C₃S含量影响,与C₃S晶型也直接相关。为研究冷却方式式对熟料矿物成分和晶型结构的影响,将不同水泥厂工业生料经制样烘干后在1 450 ℃下煅烧保温30 min,采用液氮淬冷、空气快冷和随炉慢冷的方式制备熟料。通过TG-DSC、XRD、Rietveld全谱拟合、岩相分析等对熟料矿物组成、含量、晶型、形貌以及固溶情况进行分析。结果表明:冷却速度加快,熟料中C₃S含量提高,β-C₂S、C₃A及C₄AF含量降低,铝率较大生料的冷却速度对C₃S、C₃A含量影响更显著;冷却方式不同,C₃S晶型不同,液氮冷却和空气冷却时C₃S多为M1或M3型,随炉冷却时C₃S多为T型,冷却速度减慢使C₃S晶型从M型向T型转变。     

冶炼废渣吸附脱除硫化氢的研究进展

硫化氢（H₂S）是一种对大气环境和人体健康有严重危害的高毒性污染物,广泛存在于自然界及多种生产过程中。干法脱硫因其操作简单、稳定性强、脱硫效率高等优点广泛应用于含H₂S尾气的脱除,吸附法是最常用的干法脱硫方式。但吸附剂在吸附过程中的损耗较大,对脱硫效果有一定的制约,增加了成本。来源广、数量大的冶炼废渣具有表面物理化学性质突出的特点,是一种潜在的新型H₂S吸附剂。通过综述不同冶炼废渣吸附剂脱除H₂S的研究进展,分析了其优点及不足,并讨论了影响吸附的因素及吸附剂的再生。最后针对目前存在的研究方案单一、吸附剂改性方式少等问题,提出未来研究方向包括设置多组分动态穿透吸附实验、探究多种改性方式等。     

The effect of stabilizing agents on the hydration rate of β-C2S

Small quantities (<2%) of various metal oxides are incorporated into the lattice of β-C₂S during the high temperature preparation. The effect which these stabilizers have on the hydration rate is examined. A model involving the charge/radius ratio of the metal ion is developed to explain altered hydration rates. This charge/ radius ratio model also proves useful in describing the crystal-chemical stabilization of β-C₂S. In addition, the solubility of Cr₂O₃ in β-C₂S is determined by a novel differential thermal analysis technique.     

Preparation and hydration study of rich C2S cements

Three laboratory clinkers were made with variable C₂S content (28–57%), using industrial raw materials. These clinkers were cooled by air and studied by X-Ray Diffraction (XRD). It is concluded that by fast cooling, the active crystal forms of - and ′-C₂S were stabilized in the rich C₂S clinker.

The hydration phenomena were also studied in cements prepared from these clinkers by DTA-TG and XRD, at 2, 7, 28 and 90 days. The combined water and the liberated Ca(OH)₂ were quantitatively determined by means of thermogravimetry and the hydration rate was studied.

It is concluded that the hydration rate differs at the early ages, but it progresses with the same rate after 28 days. No significant differences in the formed hydration products of these cements were observed by XRD.     

The influence of CaCl2 on the crystallization of calcium silicates in autoclave hydration of C3S

The influence of CaCl₂ on the autoclave hydration C₃S (5 hours at 190°C) after different precuring times (0–16 hours) at room temperature has been studied. The addition of calcium chloride retards the autoclave hydration of C₃S and prevents completely the formation of the crystalline hydrated silicates (-C₂SH and C₃SH_1.5). This result has been compared with that observed in the ball-mill hydration of C₃S in the presence of CaCl₂, i.e., the complete absence of crystalline afwillite.

Abstract

On a étudié l'influence du CaCl₂ sur l'hydratation en autoclave du C₃S (5 heures à 190°C) après différents temps de conservation (0–16 heures à température ambiante. L'addition de chlorure de calcium retarde l'hydratation en autoclave du C₃S et empêche complétement la formation des silicates cristallins hydratés -C₂SH et C₃SH_1.5. Ce résultat a été comparé avec le phenomene observé en étudiant l'hydration du C₃S dans un moulin à boulets en presence de CaCl₂, c'est à dire la disparition complète du composé crystallin afwillite.     

CP/MAS NMR studies of the initial hydration processes of activated and ordinary beta-dicalcium silicates

The initial hydration processes of activated and ordinary dicalcium silicates (β-C₂S) have been followed by using high resolution ²⁹Si nuclear magnetic resonance (NMR) associated with cross-polarization and magic-angle spinning (CP/MAS) without enrichment of ²⁹Si. The preliminary results show that the initial hydration products contain monomeric silicate hydrates and the amount of these monomeric silicate hydrates determines the hydration rate in the initial hydration period. As the hydration process goes on, the end-group of tetrahedra anions (Q₁ units) appears and then gradually dominates the spectrum.     

蒸压建材生产过程中钢渣安定性处理与活性化利用

钢渣安定性处理过程常常造成胶凝活性的损失。为此，本文利用改性助剂消除钢渣水化过程中产生的氢氧化物并生成胶凝产物，在蒸压建材的生产过程中实现钢渣安定性处理和游离氧化物的活性化利用，并避免单独处置钢渣造成的活性物质损失。研究表明，8%秸秆灰和3%磷酸二氢铵作为复合助剂制备的尾矿-钢渣蒸压试块体积稳定，抗压强度达24.0MPa。通过对蒸压样品游离氧化物消解率、化学结合水量及热重、XRD分析，得出钢渣安定性处理与活性化利用机制：硅质材料与钢渣中f-CaO水化生成的Ca(OH)₂结合迅速生成对体系力学强度有益的水化硅酸钙，避免因大量Ca(OH)₂积累造成体积膨胀；磷酸盐中的NH₄⁺、H₂PO₄^-与f-MgO结合生成磷酸铵镁及其他低溶度积复盐类矿物，进而消除因f-MgO水化生成Mg(OH)₂造成体积膨胀的隐患。试样在180℃蒸压4h后，f-CaO及f-MgO消解率分别可达86.28%、89.73%。本文将为利用钢渣大比例取代水泥和石灰生产蒸压建筑材料提供理论基础，对于提高钢渣利用率、减少碳排放具有重要价值。