1 引言 水泥是一种水硬性胶凝材料,一种细磨的无机非金属材料,它与水拌和后通过水化反应凝结并硬化,硬化后甚至在水中都可保持其强度和稳定性.当它与集料和水混合后,可以在一段时间内保持工作性,硬化后在正常环境中能长期保持坚固耐久,同时具有长期体积稳定性.水泥一般是由熟料、石膏和混合材制成,由于加工过程和生产的质量控制使其在成份上具有统计的均匀性.这也是水泥成为大宗建筑材料的基础.

通过试验,对粉煤灰中残留铵的萃取方法进行优化,确定蒸馏滴定法中粉煤灰铵溶液的制备参数;同时采用蒸馏滴定法和离子色谱法,对粉煤灰中的铵离子含量进行定量检测,验证粉煤灰中残留铵含量测定方法的重复性和再现性;并且建立了粉煤灰中残留铵含量的测定方法.研究结果表明,蒸馏滴定法中,溶液制备参数和滴定方法,对粉煤灰铵含量的检测结果产生显著影响,可通过规定溶液制备参数和熟练滴定方法提高试验精度.蒸馏滴定法试验结果的重复性和再现性符合精密度要求,可作为粉煤灰中残留铵含量测定的基准方法.离子色谱法测得的结果略低于蒸馏滴定法,可作为代用法.

通过对我国水泥细度现状与欧洲国家水泥细度的对比,结合水泥颗粒分布的研究成果,分析了我国水泥细度的不足和改进方向.通过分析发现,我国水泥的比表面积相对于欧洲水泥而言处于偏低的水平,但在颗粒分布上远不如欧洲国家水泥的颗粒分布宽;并建议我国水泥企业,应通过一定的技术措施拓宽水泥的颗粒分布,提高水泥中的粗颗粒含量和微粉含量,以实现水泥颗粒的紧密堆积,改善水泥性能.

The isothermal absorption properties and kinetic model of Cr (VI) and Cr (III) onto ettringite were investigated using the batch adsorption method. IR analysis was used to study the difference and mechanism of the adsorption of chromium ions with different valence states. The results show that the adsorption of Cr(III) onto ettringite at 20 °C agrees with Langmuir’s isothermal model. The ion binding stability was significantly greater than that of Cr (VI). While the adsorption of Cr(VI) onto ettringite agrees with Freundlich’s isothermal model, the D-R model fits the adsorption isotherms of two types of valence Cr ( R 2 > O.994). It can be concluded that the adsorption of Cr (III) onto ettringite is mainly by chemical adsorption and that the adsorption of Cr (VI) onto ettringite is mainly by physical adsorption. Dynamic model fitting and model parameter analyses show that the adsorption of Cr (III) onto ettringite agrees with the pseudo second order kinetics model given by Lagergren. The formation of chemical bonds is the main factor causing the fast adsorption. Cr (VI) adsorption is mainly dominated by liquid film diffusion, and the adsorption rate is much slower than that of Cr (III) adsorption.

借助X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)等测试方法,分析了不同硫酸盐浓度下钙矾石对不同价态Cr离子的固化作用.结果表明:在水化液相中SO42-浓度适宜条件下,钙矾石对低掺量(0.5％)、不同价态Cr离子的28 d固化率均达85％或以上,Cr离子掺量增至2.0％时,钙矾石对Cr(Ⅲ)的固化率变化不大,而对Cr(Ⅵ)的28d固化率降至38.6％;水化液相中SO42-浓度较低时,钙矾石对Cr(Ⅵ)的固化能力有所增强;无论液相中SO42-浓度适宜与否,Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)对钙矾石晶体结构和晶体形态均产生了不同程度的影响,且Cr(Ⅲ)影响较Cr(Ⅵ)显著;液相中SO42-浓度不同,Cr离子对钙矾石晶体形态影响程度也不相同,其中,液相中SO42-浓度较低时,Cr(Ⅲ)掺入对钙矾石晶体c轴方向的生长发育有明显促进作用,且在一定程度上提高了钙矾石结晶程度与热稳定性.

亚甲蓝值(MB值)是科学评价石灰石粉质量的关键指标.本文系统研究了石灰石粉MB值及流动度比的检测方法及其之间的关系.研究结果表明,石灰石粉MB值测定试验方法中可不掺加标准砂;只有在掺加外加剂的情况下,才可以用流动度比指标来评价石灰石粉的品质;石灰石粉MB值与黏土含量正相关,与流动度比负相关;石灰石粉MB值在1.0以上时,初始流动度比均小于100;而石灰石粉MB值在0.5及以下时,初始流动度比在110左右.

借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)等测试方法,分析了不同价态Cr离子对水化液相中钙矾石的形成与晶体结构的影响.结果表明:Cr3+对水化初期钙矾石的形成略有抑制作用,钙矾石早期结晶极其细小,但水化后期钙矾石相大量形成,水化放热速率显著增强,且晶体结晶粗大,随水化龄期延长,钙矾石长径比逐渐缩小;Cr6+对水化初期钙矾石的形成有一定促进作用,钙矾石结晶良好,且后期晶体形态没有较大变化;水化液相中SO42-含量充足时,Cr3+和Cr6+均可通过离子置换形成钙铬矾石,但前者对钙矾石晶体结构影响较大,使其A1和S电子结合能明显降低,而后者对钙矾石晶体结构影响较小.同时,Cr3+在钙矾石中的结合能和结合数量均高于Cr6+的结合能和结合数量.

采用不同的对比水泥对矿渣粉的活性指数、流动度比和凝结时间比等物理性能进行了测定,研究了对比水泥的抗压强度、比表面积、碱含量以及混合材的种类和掺量对矿渣粉性能检测结果的影响规律,并探讨了粒化高炉矿渣粉对比水泥技术指标的适宜范围.结果表明,对比水泥的混合材掺量、碱含量、比表面积、凝结时间和抗压强度对矿渣粉的活性指数、流动度比以及凝结时间比等指标检测结果影响显著;本试验研究建议将GB/T 18046-2008标准中对比水泥的比表面积修改为“350～400m2/kg”,同时增加3d抗压强度为“25～35MPa”,更符合矿渣粉物理性能检测的需要.

文中研究了水泥窑用垃圾衍生燃料燃烧特性TG-DTG热分析试验方法的影响因素,讨论了垃圾衍生燃料工业分析参数与燃烧特征参数之间的关系,采用燃烧特征参数对垃圾衍生燃料及煤的燃烧过程进行了评价,并讨论其对水泥窑系统热工参数的影响.研究结果表明,垃圾衍生燃料燃烧特性TG-DTG热分析试验的升温速率应为20℃/min,保护气氧气浓度为21％,流速为100mL/min.若垃圾衍生燃料灰分含量降低,挥发分含量升高,则着火温度将降低,燃尽时间也会相应延长.垃圾衍生燃料燃烧特性对水泥窑内工况稳定性具有重要影响,在水泥企业生产过程中应对其充分研究,严格控制替代燃料的比例,同时密切关注窑系统的热工参数.

The properties and hydration characteristics of cement mixed with slag and fly ash composite on the condition of high temperature steam curing were studied by using XRD , SEM, DSC and other test methods.The results show that the hydration products under the steam curing condition at 85 ℃ are basically the same as normal curing condition at 20 ℃, while the amount of hydration products is higher than the latter , and metastable hydrated calcium silicate and ettringite existed .The proper proportion of secondary cementitious material made the cement stone structure more compact and the strength of cement stone under steam curing condition is higher .Mixed with a little silica fume , the structure of cement stone is optimized , and strength of cement under steam curing condition is promoted .

通过测定不同磷石膏掺量的过硫磷石膏矿渣水泥浆试样在标准养护条件下和流动水养护条件下的耐水系数,评价过硫磷石膏矿渣水泥浆的耐水性能;并通过测定不同组分过硫磷石膏矿渣水泥浆养护溶液中硫酸根离子浓度随养护龄期的变化规律,对过硫磷石膏矿渣水泥浆组分与耐水性的相关性及溶出机理进行了初步探讨.结果表明,过硫磷石膏矿渣水泥浆在流动水中的耐水系数明显低于静止水中的耐水系数;随着磷石膏掺量的增加,过硫磷石膏矿渣水泥浆的耐水性能逐渐降低;当磷石膏掺量为40％～50％时,过硫磷石膏矿渣水泥浆具有较好的耐水性能.

通过测定过硫磷石膏矿渣水泥浆试样在不同养护条件和破坏形式下的SO3溶出量,评价过硫磷石膏矿渣水泥水化产物对磷石膏颗粒的包裹固化稳定性;并通过测定不同组分过硫磷石膏矿渣水泥浆浸出液中SO3溶出量随溶出龄期的变化规律,对过硫磷石膏矿渣水泥浆组分与SO3溶出性能及溶出机理进行了初步探讨.结果表明,随着钢渣粉掺量的增加以及溶出龄期的延长,过硫磷石膏矿渣水泥浆的SO3溶出速率逐渐降低;当钢渣粉掺量为4％～5％时,过硫磷石膏矿渣水泥浆具有较好的SO3溶出性能;在流动水中养护的过硫磷石膏矿渣水泥浆试样SO3溶出量明显低于静止水,而在完全破坏形式下的SO3溶出量则明显高于未破坏形式;过硫磷石膏矿渣水泥体系具有一定的自愈合能力,水化产物可以对破坏的包裹体系以及结构裂纹进行自修复,从而实现对磷石膏颗粒的有效包裹,因此其在水中稳定性较好.

研究了蒸汽养护和标准养护条件下混合材掺量不同的水泥力学性能差异,并利用XRD、SEM、DSC等测试方法对组分不同水泥水化产物及水化特性等进行对比分析.结果表明,与20℃标准养护相比,85 ℃常压蒸养下水泥水化产物基本相同,且水化产物数量远高于前者,并有钙矾石(AFt)稳定存在;混合材掺量适宜的水泥样品中有亚稳态水化硅酸钙(C9S6H18)的形成,这可能是蒸养强度差异的主要原因之一.混合材掺量不同,水化产物形貌也存在明显差异.混合材掺量高达50％时,水化产物形成数量明显减少,水泥石结构疏松,蒸养强度显著降低.混合材中硅灰的掺入,有利于细化水泥石结构,促进水泥石蒸养强度的发展.

水泥工业CO2排放量约占全球CO2总排放量的5％,CO2捕集利用及储存是水泥工业最有减排潜力的技术.围绕水泥生产过程CO2捕集,本文重点讨论了全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术、直接分离反应技术在水泥工业的研究及应用进展.阐述了全氧燃烧捕集CO2的技术方案,分析了全氧燃烧对传统水泥生产过程一生料分解、熟料煅烧、熟料冷却的影响规律,并介绍了全氧燃烧技术的应用进展.对两种分解炉全氧燃烧技术路线进行了对比分析,详细介绍了分解炉全氧燃烧的工业化试验结果.分析了直接分离反应技术捕集CO2的工作原理,介绍了捕集水泥生产CO2的LEILAC工业计划.本文对比分析了全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术、直接分离反应技术在CO2捕集效率、改造与投资成本、工业化应用等方面的差异,并对我国水泥工业CO2过程捕集技术进行了介绍.

对不同粉磨细度、不同品质的电炉磷渣粉对水泥性能影响及其活性改良进行了研究比较.结果表明,磷渣粉比表面积由300 m2/kg增至600 m2/kg,水泥后期强度显著提高,磷渣粉中玻璃体含量高和P2O5含量较低时水泥28d强度与同掺量矿渣水泥强度接近,90d时甚至超过矿渣水泥;随着磷渣粉比表面积增大及其掺量的增加,水泥凝结时间显著延长;磷渣粉细度变化对水泥胶砂流变性没有较大影响,水泥与外加剂相容性有所改善;磷渣粉中少量钙质和硅铝质改良材料的掺加,可显著缩短磷渣水泥凝结时间,有利于促进水泥早期及后期强度的发展,并可有效降低混凝土收缩率.

0 引言 粒化高炉矿渣是炼铁厂在高炉冶炼生铁时所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物,经淬冷成粒后得到的副产品.粒化高炉矿渣粉具有潜在水硬性,广泛应用于水泥、砂浆与混凝土中.GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》为现行版本,该标准对于规范矿渣粉的品质、保证工程质量起到了积极的作用.

Recently, China roughly yields 60% of global production of cement. In this review, the driving force, environment impact and sustainable development of China's cement industry are discussed basing database from society, economy and industry. At 2014 the production of China's cement is 2.48 billion tons, equivalently 1.77 ton per capita and 137.4 gram per USD of GDP, the driving forces of China's cement industry include urbanization, industrialization and the economic stimulation, the production of cement might come to a plateau after decades of rapid increasing. By closing down massive outdated capability, restricting the industries to denitration, desulfuration, recovering waste heat and slashing carbon emission, the pollutants from the cement industry reduced significantly during the last decades; the cement industry completed a great deal of various solid wastes and contributed to the cleaner production. Various approaches to increase the recycling degree are reviewed and an efficient way is put forward. The alternative cements must be based on high abundance raw materials, low carbon emission, low energy consumption, low pollutants and waste byproducts. Cleaner production, recycling and alternative cement are three effective approaches for the sustainable development of cement industry.

研究了过硫磷石膏矿渣水泥浆活性钙含量的变化规律,通过盐酸滴定法和EDTA滴定法对比、试验条件敏感性分析、检测方法重复性和复验性研究,确立了过硫磷石膏矿渣水泥浆活性钙含量的检测方法.结果表明:活性钙含量比pH值指标更能表征过硫磷石膏矿渣水泥浆的水化活性,与水化产物宏观性能相关性更好;由于过硫磷石膏矿渣水泥浆属于贫钙体系,活性钙含量较低,盐酸滴定法较EDTA滴定法更适用.盐酸滴定法的重复性和复验性良好,但对搅拌时间和搅拌温度敏感,最终确定搅拌时间为2h,搅拌温度为20℃.

通过溶液法合成不同钙硅比C-S-H凝胶,并借助X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy,SEM）、透射电子显微镜（transmission electron microscopy,TEM）、电感耦合等离子发射光谱（inductively coupled plasmaatomic emission spectrometry,ICP-AES）等测试技术,研究了C-S-H凝胶对Pb2+的固化能力及其长期稳定性.研究结果表明:水化液相多种重金属离子共存下C-S-H对Pb2+俘获能力与Pb2+以单一离子存在时有较大差异;且C-S-H钙硅比不同,其对Pb2+俘获机制及俘获能力不同.水化液相中Pb2+的质量分数较低时,C-S-H对Pb2+俘获能力较高;水化液相中Pb2+的质量分数较高时,不同钙硅比C-S-H对Pb2+俘获能力存在明显区别,C-S-H（Ⅰ）对Pb2+俘获能力显著降低;而多种重金属离子共存时,C-S-H对Pb2+俘获能力有所增强.随水化龄期延长（约210 d）,不同钙硅比C-S-H对Pb2+俘获能力有不同程度变化.冻融循环作用对低钙硅比C-S-H对Pb2+固化能力有较大影响,且在冻融循环及氯盐侵蚀复合作用下,C-S-H凝胶对Pb2+俘获能力有显著降低.

结合水泥窑特点,本文通过理论计算和实验研究分析了富氧燃烧技术效果,并针对某1 200 t/d水泥生产线用富氧燃烧技术进行了探讨.表明水泥窑内煤粉理论燃烧温度、辐射换热量、起始反应温度和燃烧时间的变化取决于煤粉颗粒燃烧时周围氧气的浓度,而该浓度介于窑内整体氧气浓度和一次风氧气浓度之间.在富氧空气氧气含量确定的前提下,富氧燃烧技术的差异决定了该浓度大小.