非金屬材料專(zhuān)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(duì)熟料燒成的影響

1、<p>　　摻雜硫和磷的化合物對(duì)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(guò)不同的離子導(dǎo)入硫和磷進(jìn)行天然混合測(cè)定來(lái)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(cè)?？梢詳喽?，在原料混合物中，排除含量相對(duì)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(qǐng)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(duì)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(guò)去數(shù)年，人們對(duì)摻入到水泥生料中的外部離子及其對(duì)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(wú)機(jī)添加劑，可以大大促進(jìn)燒結(jié)過(guò)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?，因?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(chǎng)。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(chǎng)熟料和高鋁水泥方面[9]。</p><p>　　本文中，對(duì)熟料的燒成和結(jié)構(gòu)的影響是通過(guò)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(cè)這些元素是研究外部元素在混合料中的作用及對(duì)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(lái)研究不同的陰離子在燒結(jié)過(guò)程中的影響和對(duì)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(cè)定水泥中的游離氧化鈣的含量。燒結(jié)過(guò)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(xiàn)光譜儀。</p><p><b>　　結(jié)果和討論</b></p><p>　　測(cè)試改性原料的易燒性</p><p>　　在對(duì)修正后的原料混合物的反應(yīng)變化進(jìn)行評(píng)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(duì)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(xiàn)。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(duì)碳酸鈣的分解作用沒(méi)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(guān)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(duì)合成混合物的熟料燒結(jié)過(guò)程的影響不同。自然少杰過(guò)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(guò)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(guò)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(lèi)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(cè)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(guò)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(guò)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(xiàn)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(lèi)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(wú)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(duì)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(guò)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(duì)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(zhǎng)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(guò)渡相也開(kāi)始熔化這也解釋了磷主要存在于過(guò)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(duì)熟料的形成和組成長(zhǎng)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(duì)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