利用电石渣生产水泥的研究

论文摘要

电石渣是一种难处理的工业废渣,用电石渣作原料生产水泥是处理电石渣的有效途径。首先全面分析了电石渣的物理性质及化学组成,针对电石渣脱水难的问题,进行了添加絮凝剂提高电石渣脱水性能的研究。其次,以电石渣为钙质原料替代石灰石烧制水泥熟料,考察电石渣配料对熟料煅烧的影响,并进行了水泥常规性能的测定。最后进行了电石渣用作混合材的研究,重点考察电石渣作混合材对矿渣水泥的碱激发作用,并结合近代测试手段,进行了相应的机理分析。电石渣主要化学组成为氢氧化钙,其含量高达87.81%。电石渣浆的粘度高,流动性不好,脱水困难。以聚丙烯酰胺（PAM）为絮凝剂处理电石渣浆,实验表明PAM絮凝剂是一种较为理想的絮凝剂,能够显著提高电石渣浆的脱水效果。对于所研究的电石渣浆,PAM絮凝剂使用最佳浓度为0.08%,最佳投加量90mg/L,以200r/min速率快速搅拌30s后,再以20r/min速率慢速搅拌3min,得到的电石渣浆脱水效果最好。利用电石渣取代石灰石后生料具有较好的易烧性,可以烧制优质水泥熟料。随着电石渣加入量的增加,煅烧后试样f-CaO的含量减少,烧结点温度和熟料形成的表观活化能都降低,易烧性提高且反应容易进行。利用电石渣烧制的熟料与利用石灰石烧制的熟料有相同的矿物组成,A矿结晶良好。随着电石渣加入量的增加,水泥标准稠度用水量增加,凝结时间变短,强度大体上呈增加趋势,各项性能指标符合国家标准。电石渣作矿渣水泥混合材起到碱激发作用。提高了液相中Ca（OH）2的浓度,使水泥水化诱导期缩短;促进了矿渣的水化,生成大量的AFt、AFm和C-S-H凝胶等产物,由于水化产物晶胶比例适当,AFt、C-S-H凝胶夹杂着六方片状的Ca（OH）2和AFm等晶体交织在一起,提高了水泥早期强度;电石渣加入量不宜过大,否则液相中Ca（OH）2的浓度过高,溶液中出现的大量的Ca（OH）2大晶体会对强度发展产生不利影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 电石渣概况
• 1.1.2 电石渣的综合利用途径
• 1.1.3 利用电石渣生产水泥熟料技术
• 1.1.4 电石渣类废弃物利用的研究进展
• 1.1.5 应用电石渣生产水泥存在的问题
• 1.2 课题的提出及主要研究内容
• 1.2.1 课题的提出
• 1.2.2 课题研究意义
• 1.2.3 研究技术路线
• 1.2.4 主要研究内容
• 2 电石渣特性的研究
• 2.1 实验过程及结果分析
• 2.1.1 实验原料及仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验结果
• 2.2 本章小结
• 3 电石渣浆脱水性能的研究
• 3.1 实验原料及方法
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 实验结果及分析
• 3.2.1 电石渣沉降性能实验
• 3.2.2 PAM 浓度及投加量对电石渣浆脱水性能的影响
• 3.2.3 搅拌条件对电石渣浆脱水性能的影响
• 3.3 絮凝机理分析
• 3.3.1 有机絮凝剂及其在水中的存在形式
• 3.3.2 絮凝剂对胶体粒子的作用
• 3.4 本章小结
• 4 电石渣代替石灰石配料对熟料煅烧的影响
• 4.1 利用电石渣煅烧水泥熟料的化学热力学理论基础
• 4.1.1 基础热力学数据及热效应计算原则
• 4.1.2 不同配料条件下热效应计算
• 4.2 实验原料及方法
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 生料易烧性实验研究
• 4.3.2 电石渣配料对生料烧结点的影响
• 4.3.3 电石渣配料对固相反应活化能的影响
• 4.3.4 熟料矿物XRD 及SEM 分析
• 4.3.5 电石渣配料生产水泥的常规性能
• 4.4 电石渣作原料煅烧机理分析
• 4.4.1 生料在煅烧过程中的物理化学反应
• 4.4.2 以电石渣作原料的生料煅烧特性
• 4.5 本章小结
• 5 电石渣作混合材的研究
• 5.1 实验原料及方法
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 主要实验仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 电石渣掺量变化对纯熟料水泥性能的影响
• 5.2.1 电石渣掺量对水泥比重与比表面积的影响
• 5.2.2 电石渣掺量对水泥凝结时间影响
• 5.2.3 电石渣掺量对水泥胶砂强度的影响
• 5.3 电石渣掺量对矿渣水泥性能的影响
• 5.3.1 电石渣在矿渣水泥中水化硬化
• 5.3.2 电石渣作混合材水化硬化机理研究
• 5.3.3 电石渣对矿渣的碱激发机理分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集