-----2011级材料科学与工
碱矿渣水泥(AASC) 是近年来发展起来的一种快硬早强型水泥,它生产工艺简单,成本低廉,并且具有抗渗、抗蚀等一系列优良性能。
1.碱矿渣赤泥水泥原料
1.1磷石膏
磷石膏破碎机锤头铸造工艺:是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙。
磷石膏主要成份为：CaSO4•2H2O，此外还含有多种其他杂质。同时，生产过程中，溶液中的HPO4-2根取代石膏晶格中部分SO4-2。
磷石膏杂质分两大类
不溶性杂质：如石英、未分解的磷灰石、不溶性P2O5、共晶P2O5、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐。
可溶性杂质：如水溶性P2O5，溶解度较低的氟化物和硫酸盐。
1.2 赤泥（代替粘土类原料）
Red Mud， Bauxite Residue 亦称红泥,从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕，甚至灰白。铝土矿中铝含量高的，采用拜尔法炼铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥;铝土矿中铝含量低的,用烧结法或用烧结法和拜尔法联合炼铝，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。 1.2.1成分
赤泥矿物成分复杂，采用多种纯铝酸钙水泥方法对其进行分析，主要有以下几种方法：偏光显微镜、扫描显微镜、差热分析仪、X衍射、化学全分析、红外吸收光谱和穆斯堡尔谱法等七种方法进行测定，其结果是赤泥的主要矿物为文石和方解石，含量为60%~65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。其矿物成分复杂，且不符合天然土的矿物组合。
在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用；而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。
1.2.2物理性质
赤泥的物理性质：颗粒直径0.088～0.25毫米,比重2.7～2.9，容重0.8～1.0，熔点1200～1250℃。
1.2.3放射性
赤泥中含有多种微量元素，而放射性主要来自于镭、钍、钾，一般内外照白指数均在2.0以上，所以属于危险固体废物。
1.2.4化学性质
赤泥的pH值很高，其中：浸出液的pH垃圾锅炉值为12.1-13.0，氟化物含量11.5 mg·L-1-26.7 mg·L-1；赤泥的系船柱pH值为烟道蝶阀10.29-11.83，氟化物含量4.89 mg·L-1-8.6 mg·L-1。按GB 5058-85有金属工业固体废物污染控制标准，因赤泥的pH值小于12.5，氟化物含量小于50 mg·L-1,故赤泥属于一般固体废渣。但赤泥附液pH值大于12.5，氟化物含量小于50 mg·L-1，污水综合排放划分为超标废水，因此，赤泥（含附液）属于有害废渣（强碱性土）。
1.3粉煤灰
1.3.1 概念
粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉
粉煤灰
中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。
1.3.2 化学组成
我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、 MgO 、K2O、 Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。
粉煤灰的元素组成(质量分数)为：O 47.83%，Si 11.48%～31.14%，Al 6.40%～22.91%，Fe 1.90%～18.51%， Ca 0.30%～25.10%，K 0.22%～3.10%，Mg 0.05%～1.92%，Ti 0.40%～1.80%，S 0.03%～4.75%，Na 0.05%～1.40%，P 0.00%～0.90%，Cl 0.00%～0.12%，其他0.50%～29.12%。
由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。因此，构成粉煤灰的具体化学成分含量，也就因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同。其主要化学组成见下表。
成分 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | Na2O | K2O | 烧失量 |
范围 | 34.30～65.76 | 14.59～40.12 | 1.50～6.22 | 0.44～16.80 | 0.20～3.72 | 0.00～6.00 | 0.10～4.23 | 雨水弃流井0.02～2.14 | 0.63～29.97 |
均值 | 50.8 | 28.1 | 6.2 | 3.7 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 0.6 | 7.9 |
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表1 我国电厂粉煤灰化学组成 %
1.3石灰岩
石灰岩是由碳酸钙所组成的化学与生物化学沉积岩，主要矿物是方解石，并含有白云石，硅质（石英或健石）、含铁矿物和粘土质杂质，是一种具有微晶或潜晶结构的致密岩石，中等硬度、性脆，纯的方解石含有 56ooCa0 和 44ooC0 ：，制造硅酸盐水泥用石灰石中氧化钙含量一般应不低于 48 ％，以免配料发生困难。
石灰石中的白云石 <CaCO; · M9%-O, ) 是熟料中氧化镁的主要来源，为使熟料中的氧化镁含量小于 5. 0 ％，应控制石灰石中的氧化镁含量小于 3. 0 ％。隧石俗称“火石”。主要成分是 Si0 ：，常以 a 一石英为主要矿物，棕、褐等，结晶完整粗大，质地坚硬，难以磨细，化学反应能力差，在熟料缎烧时也不易起反应，对熟料的产质量及消耗均有不利影响。作为水泥原料的石灰石，其健石和石英含量一般控制在 4 ％以下。石灰石中碱含量应小子 1.0 ％，以免影响锻烧和熟料质量。
表2 石灰质原料的质量要求
品位 | CaO( ％） | Mg0( ％） | R20 （％） | S03 （％） | 健石和石灰 |
石灰石 | 一级品 | >48 | <2.5 | <l. 0 | <1.0 | <4. 0 |
二级品 | 45^-48 | <3. 0 | <l. 0 | <1.0 | <4. 0 |
泥灰岩 | 35^-45 | <3. 0 | <l. 2 | <l. 0 | <4. 0 |
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