水泥熟料烧成热力学及动力学的研究

论文摘要

随着我国基础建设的大量投入,国家对于水泥的需要也急剧增加,然而水泥是个能耗大户,生产中需要大量的电耗以及煤耗。造成了很大环境负担。节能、降耗一直都是水泥工业生产重要研究课题。从原理上讲,化学热力学是一个很好的,能够做到较全面分析的研究工具。结合动力学的研究方法,考虑水泥生产的实际情况分析研究水泥熟料烧成过程中反应变化规律,寻求控制反应方向和最佳反应的条件,以达到控制生产和排放,逐步提高产品质量、生产效率、节能和环保的目的。本文采用热力学计算软件研究平台MTDATA计算水泥熟料在热力学平衡态下的固相反应和液相烧结阶段的形成过程。通过热力学计算分析拟定试验方案,进行实验室模拟煅烧,从理论和实验两方面分析水泥熟料烧成中主要矿物的形成过程、主要物相的活化能和反应机制。通过本文研究发现,通过改变硅酸盐水泥熟料的矿物组成和形成途径,可以大大降低水泥熟料的烧成温度,进而降低能耗。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪 论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 熟料烧成的物理化学反应
• 1.2.2 熟料形成的热力学及动力学研究进展
• 1.2.3 矿物组成及测试方法的研究
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 第2章 原材料和实验方法
• 2.1 研究思路
• 2.2 实验用原材料
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验步骤
• 2.3.2 熟料矿物的XRD厄瓦尔德法检测方法
• 2.4 实验仪器
• 第3章 水泥熟料矿物的热力学研究
• 3.1 热力学研究的理论基础
• 3.2 热力学计算方法及计算过程
• 3.3 热力学计算结果及分析
• 3.3.1 硅酸盐矿物的形成过程
• 3.3.2 铝酸盐矿物的形成过程
• 3.3.3 铁酸盐矿物的形成过程
• 3.3.4 系统液相的形成过程
• 3.4 本章小结
• 第4章 水泥熟料形成过程的动力学研究
• 4.1 熟料主要矿物的形成过程
• 4.1.1 硅酸三钙的形成过程
• 4.1.2 硅酸二钙的形成过程
• 4.1.3 铝酸三钙的形成过程
• 4.1.4 铁铝酸四钙的形成过程
• 4.2 熟料中非主要矿物的形成过程
• 4.2.1 方镁石的形成过程
• 4.2.2 钙黄长石的形成过程
• 4.2.3 铁酸二钙的形成过程
• 4.2.4 氧化钙的反应过程
• 4.2.5 石英的反应过程
• 4.3 本章小结
• 第5章 降低水泥熟料热耗的模型研究
• 5.1 主要矿物的反应活化能分析
• 5.2 熟料矿物节能形成方式的探讨
• 5.2.1 硅酸盐矿物节能形成方式的探讨
• 5.2.2 铝酸三钙形成方式的分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢