CaCl2作為白水泥生料添加劑的初步研究

　　添加劑用的CaCl₂、CaF₂系干燥后的分析純化學(xué)試劑。

　　1.2  試驗(yàn)方法
　　原料在實(shí)驗(yàn)?zāi)?nèi)粉磨至0.08mm方孔篩篩余不超過(guò)10%,按適當(dāng)配比配成生料，在混料機(jī)上混勻，加適量蒸餾水以壓力60MPa壓成Φ20mm×15mm的試餅，以400℃/min的升溫速率加熱，在硅鉬爐中煅燒，并分別在不同燒成溫度下保溫45min，所得熟料均用水急冷至室溫，烘干、磨細(xì)至0.08mm方孔篩篩余為4%。分別進(jìn)行fCaO、白度測(cè)定和X射線衍射分析測(cè)試。

 　　1.3  測(cè)試方法
　　熟料中游離氧化鈣用甘油—無(wú)水乙醇法測(cè)定，白度用BDJ-D型數(shù)字顯示式白度計(jì)測(cè)量，熟料礦物用XRD鑒定。

　　2  結(jié)果與討論
　　2.1  試驗(yàn)結(jié)果
　　確定白水泥生料石灰飽和系數(shù)KH=0.90，計(jì)算方解石和白泥的配比為80.3∶19.7。氯化鈣添加量分別為0.5%、1%、2%、3%;氟化鈣添加量分別為0.2%、0.4%、0.6%。各組試樣經(jīng)煅燒后測(cè)定的游離氧化鈣和白度值見(jiàn)表2。

　　從表2中數(shù)據(jù)可以看出，白水泥生料引入CaCl₂后，熟料的燒成過(guò)程得到改善,游離氧化鈣降低,未摻添加劑的0號(hào)試樣在1500℃煅燒后fCaO為5.32%,而摻加0.5%、1%、2%CaCl₂的試樣A0.5、A1、A2在相同條件下所得熟料游離氧化鈣分別是4.20%、0%、3.4%,以摻加1%CaCl₂試樣fCaO最低,說(shuō)明其礦化作用最為顯著。摻加CaF₂后,熟料fCaO也有一定程度的降低,但降低的幅度沒(méi)有摻加CaCl₂明顯,在白水泥生料中摻加0.2%～0.4%CaF₂礦化作用最佳。

　　2.3  試驗(yàn)規(guī)律解釋
　　2.3.1   熟料fCaO與CaCl₂摻量變化規(guī)律
　　生料中引入CaCl₂在625～635℃形成一定量的低共熔物，促使CaCO₃在750～820℃分解，形成氯硅酸鈣或硅方解石，然后通過(guò)兩個(gè)過(guò)渡相的分解或不一致熔融,進(jìn)一步吸收f(shuō)CaO，促進(jìn)C3S的形成。因此白水泥生料中摻入CaCl₂會(huì)降低熟料中fCaO數(shù)量，且隨摻量增加，礦化作用增大，fCaO降低愈多。但是，摻入CaCl₂的生料在高溫下會(huì)發(fā)生下面兩個(gè)反應(yīng):
　　CaCl₂+H₂O→HCl↑+CaO               (1)
　　CaCl₂+Fe₂O₃→FeCl₃↑+CaO         (2)

　　以上兩個(gè)反應(yīng)都釋放出CaO產(chǎn)物，顯然，CaCl₂摻量增加,其分解的數(shù)量也會(huì)增加，反應(yīng)釋放出的CaO數(shù)量同時(shí)增加。綜合以上兩種效果，就可以得出摻入CaCl₂后熟料中fCaO量與CaCl₂摻量的變化規(guī)律，如圖1所示。當(dāng)CaCl₂在生料中摻量為1%時(shí)，熟料中fCaO降到最低。

　　2.3.2  熟料白度隨CaCl₂摻量變化規(guī)律
　　國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究結(jié)果表明:隨著水泥熟料中C₃S含量增加，水泥的白度提高，反之則下降。在白水泥生料中引入CaCl₂改善了熟料的燒成過(guò)程，促進(jìn)熟料礦物C₃S的形成，C₃S的生成數(shù)量增加。同時(shí)從(2)式可以看出，由于FeCl₃的揮發(fā)可減少熟料中著色氧化物Fe₂O₃的數(shù)量。這兩個(gè)因素都會(huì)提高熟料的白度。但是當(dāng)CaCl₂摻量過(guò)多時(shí)，勢(shì)必導(dǎo)致更多的CaCl₂分解。由于CaCl₂+H₂O→HCl+CaO是吸熱反應(yīng),并由此降低了物料溫度，從而影響了C₃S的形成，導(dǎo)致C₃S的形成數(shù)量降低，不利于熟料白度的提高。因此,在白水泥生料中摻入CaCl2后,其C3S形成數(shù)量在摻量為1%時(shí)達(dá)到最高(這可以從圖3 XRD圖譜中D=1.76 衍射峰峰強(qiáng)對(duì)比中得到證實(shí))，同時(shí)熟料白度也提高。

　　3 結(jié)論
　　CaCl₂是白水泥生產(chǎn)的有效礦化劑和增白劑，最佳摻量為1%，其熟料的燒成溫度為1450～1500℃，比傳統(tǒng)工藝降低100℃左右。熟料的fCaO和白度分別大幅度降低和提高。