非金屬材料專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（中文）外文翻譯-摻雜硫和磷的化合物對熟料燒成的影響

1、<p>　　摻雜硫和磷的化合物對熟料燒成的影響</p><p>　　K.G卡爾沃斯，S.T西維里斯，G.卡卡利</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　通過不同的離子導(dǎo)入硫和磷進(jìn)行天然混合測定來改善熟料的燒成和結(jié)構(gòu)。參考合成混合物和25種分別加入事先準(zhǔn)備好的0.5,1.0,1.5,2.0和2.5%化學(xué)藥品的（硫

2、酸鈣，硫化鈣，磷酸鈣，磷酸氫鈣，磷酸二氫鈣）改性混合物，確定所有樣品中的游離氧化鈣的值。作為樣本的燒結(jié)反應(yīng)采用熱值分析方法。熟料的組成用掃描電鏡和EDX檢測?？梢詳喽?，在原料混合物中，排除含量相對低的填料。磷和硫?qū)κ炝蠠Y(jié)反應(yīng)和組成的影響相當(dāng)明顯，相同的化學(xué)元素形成了不同的離子結(jié)構(gòu)（S形成了SO42-,S2-;P形成了PO43-,HPO42-,H2PO42-）顯示了不同的和非常請相互的影響，在天然原料和熟料相當(dāng)?shù)慕M成。硫（所有形式）和磷

3、（包括HPO42-）作為反應(yīng)中的主要化合物對易燒性的影響非常明顯。被優(yōu)先積聚在斜硅鈣石中，這種形式遠(yuǎn)遠(yuǎn)比β-C2S穩(wěn)定，硫重新出現(xiàn)并且很難和游離氧化鈣反應(yīng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水泥，熟料，差熱分析，硫，掃描電鏡，硫</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　過去數(shù)年，人們對摻入到水泥生料中的外部離子及其對水泥熟料

4、的形成和性能的影響進(jìn)行了廣泛的討論。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，少量的無機(jī)添加劑，可以大大促進(jìn)燒結(jié)過程的進(jìn)行，改善熟料的結(jié)構(gòu)和性能，這就是其效果被成功描述衛(wèi)催化劑的原因之一[1-5]。</p><p>　　原料和燃料中的硫和硫化物被氧化和固定在熟料中的固相硫酸鹽中[2]。大部分硫形成了天然石膏作為催化劑。但是，事實(shí)上?；旌狭现辛虻脑黾恿渴怯邢薜模?yàn)樗嘀蠸O3的含量是有限的。</p><p>　　據(jù)泰勒研

5、究[6]在CaO-C2S-C3P系統(tǒng)中，C3S形成主相場。但是在1500℃下燒成熟料時(shí)，加入更多P2O5的不能降低C3S當(dāng)大部分P被還原為P3+離子的條件下，磷在C2S環(huán)境中，氧化條件下形成P5+離子使阿里特晶體急劇減少，PO43-離子降低了液相出現(xiàn)的粘性[7]據(jù)Sychova和Anufriov[9]報(bào)道這種相反的現(xiàn)象，并歸因于PO43-有較大的尺寸和較低的流動(dòng)性。據(jù)Syohev和Aolkonskill研究[10]。P2O5的含量較低導(dǎo)

6、致了原料表面結(jié)構(gòu)的顯著下降，據(jù)報(bào)道，較低的P2O5含量（＜0.1%化學(xué)劑量）改變了混合物的易燒性和阿利特晶體更好的形成環(huán)境[11]磷酸鈣用于粘結(jié)硫酸鈣和氟化鈣，尤其在聲場熟料和高鋁水泥方面[9]。</p><p>　　本文中，對熟料的燒成和結(jié)構(gòu)的影響是通過不同的離子導(dǎo)入磷和硫，其在熟料中的含量相當(dāng)于微量元素，檢測這些元素是研究外部元素在混合料中的作用及對水泥性能影響工作的一部分。</p><p

7、><b>　　實(shí) 驗(yàn)</b></p><p>　　準(zhǔn)備一份由摻入化學(xué)劑量碳酸鈣，二氧化鈣，氧化鋁，氧化鐵的和礦物組成非常接近水泥的混合料，在1450℃下燒成。表1表明其化學(xué)組成和不同組分的含量</p><p>　　表1 水泥熟料中的化學(xué)組分及其含量</p><p>　　25種改性料分別加入0.5,1.0,1.5,2.0，和2.5%化學(xué)劑量

8、的硫酸鈣，硫化鈣，磷酸鈣，磷酸氫鈣，磷酸二氫鈣。磷和硫這兩種被研究元素以該演的形式導(dǎo)入，以防止外部離子的副作用。選取硫，磷元素的幾種陰離子來研究不同的陰離子在燒結(jié)過程中的影響和對水泥生料反應(yīng)的影響。</p><p>　　所有的樣品都被壓制成顆粒狀，然后在1450℃的電爐中燒結(jié)30分鐘，繼而取出在空氣中急冷。用標(biāo)準(zhǔn)乙二醇測定水泥中的游離氧化鈣的含量。燒結(jié)過程中摻入1.0%的鈣鹽，采用不同的分析方法并記錄結(jié)果。使用梅

9、特勒-托利多TGA/SDTA-1型熱重分析儀和若爾TSM-5600型掃描電鏡和牛津特意西斯300能量鏈接色散X-射線光譜儀。</p><p><b>　　結(jié)果和討論</b></p><p>　　測試改性原料的易燒性</p><p>　　在對修正后的原料混合物的反應(yīng)變化進(jìn)行評估的基礎(chǔ)上，游離氧化鈣在1450℃的含量。圖1給出了參考和修正樣本在燒結(jié)

10、下的游離氧化鈣的含量。如圖1所示，這兩種硫化物都能極大地提高生料的反應(yīng)速率，這一邊比劃可能是由于兩種硫化物的含量不同所致（44.4%硫化鈣，23.5%硫酸鈣），然而不同的磷離子對原料的影響是相同的（20.0,22.7,26.5%）。增加磷酸氫鈣的作用很明顯，而磷酸二氫鈣卻有增加游離氧化鈣含量的副作用，而磷酸氫鈣的作用居于兩者之間。</p><p>　　用差熱分析方法研究改性混合物</p><p

11、>　　差熱分析方法被廣泛應(yīng)用于研究睡你的燒結(jié)和水化[12-13]。圖2給出了參考樣本和硫酸鈣，硫化鈣，磷酸鈣，磷酸氫鈣，磷酸二氫鈣含量1.0%樣本的曲線。在所有改性樣本記錄中（1200℃-1450℃）的燒成變化。所有樣本的燒成和熟料構(gòu)成都很完美。</p><p>　　通常情況下，有選擇性的增加陰離子對碳酸鈣的分解作用沒有明顯的影響。但是，記錄顯示，磷酸二氫鈣例外，碳酸鹽分解結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)移至較高的溫度（77℃）&

12、lt;/p><p>　　記錄顯示原料中摻入磷酸鈣和磷酸二氫鈣的貝利特晶體形狀不同，和參照樣本相比，貝利特的形成溫度提高了。襄樊，在其余的樣本中觀察到相反的現(xiàn)象，即貝利特晶體的形成溫度與參照樣本相比有所降低。</p><p>　　通常，盡管他們的摻雜濃度較低，加入硫，磷化合物對合成混合物的熟料燒結(jié)過程的影響不同。自然少杰過程的反應(yīng)細(xì)節(jié)很難精確描述（反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，不同的中間產(chǎn)物，改性的理化過程）。

13、</p><p>　　改性熟料的掃描電鏡檢查</p><p>　　圖3顯示的掃描電鏡圖片在改性熟料中具有廣泛的代表性，其和阿利特、貝利特晶體的大小和形狀相同。表2是熟料硅酸鹽礦物的組成。通過這些點(diǎn)獲得能譜分析。該階段的主要成分分析在5至8點(diǎn)，由于設(shè)備的限制，那些細(xì)微顆粒分析的準(zhǔn)確性難以獲得。在任何情況下，分析這些點(diǎn)的分布導(dǎo)致只有定性增加熟料礦物中某種元素才有意義。</p>&

14、lt;p>　　該參考樣品（圖3a）具有典型的熟料質(zhì)地致密的棱柱阿利特晶體，小圓柱貝利特晶體顆粒及間質(zhì)材料具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)</p><p>　　含有2.5%的硫酸鈣，硫化鈣或磷酸氫鈣。（圖3b，3c，3d）有類似結(jié)構(gòu)。貝利特晶體以圓形顆粒均勻分布，而阿利特晶體的主要晶型，質(zhì)地為緊湊型柱狀晶體，六角形晶體分布在外圍。EDX元素分析表明：硫和磷優(yōu)先納入間質(zhì)之間；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)有少量的貝利特晶體。</p>&

15、lt;p>　　圖3e給出了磷酸鈣含量2.5%的圖片，阿里特晶體的體積較大并且有六角形的。EDX分析檢測到了間質(zhì)中的磷，但是很少存在于硅酸鹽中，尤其是貝利特晶體中。</p><p>　　圖3f給出了磷酸二氫鈣含量2.5%樣品的圖像。游離氧化鈣具有特色的單片分布是眾所周知的，邊界集群共存的C2S顆粒。游離氧化鈣和貝利特晶體的存在證明氧化鈣和C2S之間的反應(yīng)并未結(jié)束，或者在含有P2O5的條件下（1.25%劑量加入

16、2.5磷酸鈣VS1.31%加入2.5%磷酸氫鈣和1.16%P2O5加入2.5%磷酸鈣）或者貝利特晶體是通過抑制氧化鈣的形成，后面的建議似乎是正確的。由于EDX分析表明：磷被優(yōu)先納入鈣硅酸鹽中尤其是C2S中。此外CaO-C2S-C3P相平衡，尤其是C2S的研究顯示：磷是通過游離氧化鈣進(jìn)入固體溶液和其他化合物取代氧化鈣形成的[6,7]。</p><p>　　貝利特和游離氧化鈣與其他樣品相比這一事實(shí)也比較證實(shí)了（圖1）

17、和X-射線衍射研究結(jié)果。如表2所示：</p><p>　　表2:2.5%摻加料的阿利特和貝利特的形狀和尺寸分布</p><p><b>　　總結(jié)上述結(jié)論如下</b></p><p>　　不同離子導(dǎo)入的磷和硫?qū)κ炝系挠绊懴喈?dāng)顯著。在同一變化下，同樣記錄的易燒性實(shí)驗(yàn)不能視為偶然。硫的兩種化合物（SO42-和S2-）展示了類似的效果和熟料結(jié)構(gòu)，但是與

18、磷相比，各種不同的離子展現(xiàn)出了無安全不同的易燒性。與原化合物相比這種影響甚至可逆轉(zhuǎn)。根據(jù)對熟料微量元素分析的結(jié)果PO43-,HPO42-,H2PO42-優(yōu)先積聚在貝利特晶體中并且影響其形狀和穩(wěn)定性。另一方面，硫（包括所有形式）和磷（包括HPO42-）主要在熔化過程中溶解。</p><p>　　當(dāng)添加元素積累了貝利特，進(jìn)一步積聚β-C2S。阻礙游離氧化鈣的移動(dòng)。當(dāng)增加元素被熔解吸收時(shí)，對易燒性的作用是積極的，可能是

19、由于熔體性質(zhì)（粒度和表面張力改變），前一情況下，主要特點(diǎn)是質(zhì)地大的圓形阿里特顆粒。</p><p>　　磷的含量的變化在加熱條件下可能影響鈣的相變。資料顯示，碳酸鈣存在時(shí)，磷酸二氫鈣在1000℃左右轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿徕}[15]。PO43-含量大，不能完全溶于C3S，抑制C3S晶體的生長并導(dǎo)致C2S—P2O5圖像的優(yōu)先形成和穩(wěn)定的C2S多角形[7]。上述資料可以顯示磷酸鈣和磷酸二氫鈣的性能。當(dāng)加熱時(shí)磷酸氫鈣轉(zhuǎn)化為在1280

20、℃時(shí)融化的CaP2O7，同時(shí)熟料的過渡相也開始熔化這也解釋了磷主要存在于過渡相的原因（磷酸鈣溶解溫度高于1600℃）。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　從目前的研究得出的結(jié)論</p><p>　　盡管硫和磷在原料中有相似的低摻雜濃度，單對熟料的形成和組成長生積極的和相當(dāng)明顯的影響。</p><

21、p>　　不同離子形成相同的元素由相同的元素組成（S組成SO42-和S2-;P組成了PO43-,HPO42-和H2PO42-）顯示了不同的和相當(dāng)明確的影響原料合成和熟料組成。硫（包括所有形式）和磷（包括HPO42-）主要熔解分散并且對原料的燒成影響顯著。磷（包括PO43-或者H2PO42-）被優(yōu)先積累在貝利特中。這種情況下，β- C2S會(huì)更穩(wěn)定，游離氧化鈣受到約束。</p><p><b>　　致