【正文】 uanghua，Wang Aihua，Sun Wei et al.．Journal of Southeast University[J]，1998，1（28）：97．[44] 李大和．粉煤灰水化機(jī)理淺析[J]．礦業(yè)研究與開發(fā)，1999，19（5）：1519．[45] 嵇鷹，陳冠君，[J].硅酸鹽通報，2015，1（34）：3642．外文原文中文翻譯水泥和含有玻璃體的焚燒飛灰的水化反應(yīng)Thomas. D. Dyer, Ravindra. K. Dhir英國，鄧迪大學(xué)，土木工程系摘要：治理城市固體垃圾焚燒爐飛灰（IFA）的一種有效途徑是使其玻璃化。極差分析：由正交試驗數(shù)據(jù)表可以看出水合時間因素的極差最大，激冷溫度因素次之，液固比因素極差最小。圖412反應(yīng)程度隨激冷溫度的變化由圖412可以看出水平123，所以激冷溫度為1105℃的鎂渣的反應(yīng)程度最高。 正交試驗結(jié)果分析表41為熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)后正交試驗結(jié)果分析。本實驗說明冷卻速率越快，鎂渣的水化程度越高，生成的水化產(chǎn)物越多，膠凝性越高。并且同樣對比其二者60min、1180、的電導(dǎo)率分發(fā)現(xiàn)60分鐘時150℃電導(dǎo)率大于1105℃的，而在120分鐘時1105℃電導(dǎo)率大于150℃，由圖一樣可推測在180分鐘時1105電導(dǎo)率大于150℃。 熾熱鎂渣激冷溫度對水合反應(yīng)電導(dǎo)率和pH影響 現(xiàn)場實驗中我們同樣測量了在相同液固比和水合反應(yīng)時長下，不同熾熱鎂渣激冷溫度的水合反應(yīng)速度的研究。由此，可以得出不同液固比下，相同溫度的熾熱鎂渣激冷水合的反應(yīng)速度不同，其中，液固比為8的水合反應(yīng)速度要優(yōu)于液固比為15的。圖41為熾熱鎂渣激冷溫度為1105℃，液固比為15與8的電導(dǎo)率對比圖。利用噴射器進(jìn)行混合，實現(xiàn)氣相或液相單相反應(yīng)過程和氣液相、液液相等多相反應(yīng)過程的設(shè)備。（2）釜式反應(yīng)器。馬弗爐是一種通用的加熱設(shè)備，依據(jù)外觀形狀可分為箱式爐、管式爐、坩堝爐。我們將過濾瓶與U形管相連，U形管中裝入變色硅膠，變色硅膠具有含有氯化鈷，無毒、無害的特點(diǎn)，對空氣中的含水蒸汽極強(qiáng)的吸附作用，同時又能通過所含氯化鈷結(jié)晶水?dāng)?shù)量變化而顯示不同的顏色，即由吸濕前的藍(lán)色隨吸濕量的增加逐漸轉(zhuǎn)變成淺紅色，U形管另一端與過濾瓶相連，由真空泵吸取過濾瓶中的空氣，從而達(dá)到快速過濾。圖36 雷磁DZB718A型便攜式多參數(shù)分析儀 數(shù)據(jù)采集軟件REX儀器軟件是雷磁電化學(xué)分析儀器數(shù)據(jù)采集和分析測試軟件，可通過RS232或USB接口連接儀器，采集儀器的基本測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行和所連接的儀器功能相同的操作和分析測試。測量參數(shù)為電導(dǎo)率，pH/pX，溫度。pH值的測量范圍為（～）pH，基本誤差為177?！?，基本誤差為177。實驗室實驗則是在實驗室條件下先使用干燥箱將其進(jìn)行烘干從而使其中的水分充分揮發(fā)使其干燥至恒重。其中表31是熾熱鎂渣激冷溫度、液固比、水合反應(yīng)時間等水合參數(shù)的因素水平表，其中熾熱鎂渣激冷實驗溫度分別取為1105℃，650℃，150℃。粉煤灰中少量的MgO、Na2O、K2O等生成較多玻璃體，在水化反應(yīng)中會促進(jìn)堿硅反應(yīng)。水泥基材料的微細(xì)化有助于提高單位時間內(nèi)水泥的水化速率，充分發(fā)揮強(qiáng)度潛能。另外，Ca(OH)2也是礦渣發(fā)生水化反應(yīng)的激發(fā)劑，使礦渣水化生成具有水硬活性的膠凝物質(zhì)。選擇分子結(jié)構(gòu)與水相似、易形成氫鍵、物化性質(zhì)與水近似的物質(zhì)作為混凝土添加劑來改善混凝土的性能。水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其放出的熱量稱為水化熱。液固型非催化反應(yīng)廣泛應(yīng)用于濕法冶金，用酸式堿式處理粉礦石，使得雜質(zhì)得以分離。即通過測量水泥水化過程中電導(dǎo)率隨時間的變化情況，可以檢測水泥的凝結(jié)、硬化，并能準(zhǔn)確地測試水泥的強(qiáng)度和水化特點(diǎn)。硬化的水泥漿體中各相組分的力學(xué)性能和體積發(fā)展變化決定了水泥漿體的力學(xué)性能情況，其徵觀結(jié)構(gòu)中孔隙大小、孔隙種類等影響著水泥漿體內(nèi)部離子的流通傳輸性能。石灰與粉煤灰水合過程可以提高石灰的脫硫性能。在其實驗溫度范圍內(nèi)，最佳脫硫溫度為920℃。水合形成了鈣礬石（CaOGarea A [31]研究了Ca(OH)2/粉煤灰增壓水合條件下，水合溫度、時間、壓力、Ca(OH)2 /粉煤灰配比、液固比等參數(shù)對比表面積、比孔容積以及漿中溶解的鈣濃度的影響。(H2O)w]。王旭濤的（2010）研究顯示[20]，經(jīng)過水合活化、蒸汽活化后試樣的轉(zhuǎn)化率均比未處理鎂渣有不同程度提高。典型的鈣劑脫硫劑干法煙氣脫硫過程屬于氣固傳遞反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，除了在脫硫劑的表面發(fā)生反應(yīng)外，反應(yīng)氣體還會向脫硫劑內(nèi)部擴(kuò)散并與之發(fā)生反應(yīng)。所以，近年來歐美和日本以及加拿大等發(fā)達(dá)國家逐步停止了鎂的生產(chǎn)，而中國已經(jīng)成為世界上最大的鎂生產(chǎn)國和出口國[15]。金燕[13]等在對鎂渣固硫進(jìn)行了實驗室研究，實驗結(jié)果表明：鎂渣脫硫的反應(yīng)對氧氣的要求較高，并且脫硫的最佳溫度為900 ℃左右，而現(xiàn)階段常用的循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度在850℃950℃，兩都溫度基本相同。該工藝過程生產(chǎn)的墻體材料密度小、強(qiáng)度高、耐久性好，其各項指標(biāo)均能達(dá)到有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且其生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，產(chǎn)品性能優(yōu)良，有較為廣闊的市場前景。鎂渣中Mg、Mg2SiO4的含量較少。所以對于未知元素組成的物質(zhì)要得到其物相組成，首先需要對物質(zhì)元素進(jìn)行定量分析。不同狀態(tài)的鎂渣如圖12所示。按照采用原料及處理原料方法的不同，具體分為：道烏法（Dow Process）、氧化鎂氯化法（IG Farbenindustrie Process）、諾斯克法（Norsk Hydro Procss） 和 光鹵石法（Russian Process）等[35]。熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)速度實驗研究畢業(yè)論文目 錄摘要 IAbstract II第一章 緒論 1 鎂渣概述 1 鎂渣的來源 1 鎂渣的物理化學(xué)性質(zhì) 2 鎂渣利用在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 4 水合反應(yīng)的背景及意義 6 本文主要研究內(nèi)容 10第二章 水合反應(yīng)原理 11 水合反應(yīng)原理 11 11 14第三章 熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)實驗 16 實驗方案 16 實驗儀器 17 DDSJ308F型電導(dǎo)率儀 17 雷磁PHSJ3F型pH計 18 雷磁DZB718A型便攜式多參數(shù)分析儀 19 數(shù)據(jù)采集軟件 20 過濾裝置 21 恒溫干燥箱 22 馬弗爐 23 實驗裝置 23第四章 熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)速度研究 25 液固比對熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)速度的影響 25 液固比對電導(dǎo)率和pH的影響 25 液固比對水合反應(yīng)程度的影響 26 不同溫度的水合反應(yīng)速度研究 27 熾熱鎂渣激冷溫度對水合反應(yīng)電導(dǎo)率和pH影響 27 熾熱鎂渣激冷溫度對水合反應(yīng)程度的影響 31 正交試驗結(jié)果分析 31第五章 結(jié)論 35參考文獻(xiàn) 36外文原文 39中文翻譯 47致 謝 54第一章 緒論 鎂渣概述 鎂渣的來源中國是世界上最大的原鎂生產(chǎn)國和出口國。熱還原法即硅熱法煉鎂工藝，傳統(tǒng)的硅熱還原法，按照所用設(shè)備裝置的不同分為四種：皮江法（Pidgeon Process）、巴爾札諾法（Balzano）、瑪格尼法（Magentherm Process）和MTMP法[6]。圖12 鎂渣的形態(tài)樊保國[8]等人在鎂渣脫硫劑的水合及添加劑改性研究中所示的鎂渣的組成如表11。本文在對鎂渣元素分析的基礎(chǔ)上，采用日本理學(xué)株式會社產(chǎn)的D/MAX系列X射線衍射儀對鎂渣進(jìn)行了XRD分析，分析結(jié)果見圖13。 鎂渣利用在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀鎂冶煉行業(yè)是一個高能耗和高物耗的行業(yè)，同樣是一個高污染的行業(yè)。由于鎂礦渣和粉煤灰所含的活性物質(zhì)成分基本相同，但鎂礦渣中的鈣鎂含量卻比粉煤灰中的高得多，鎂渣與粉煤灰中的MgO + :1。實驗室得到的脫硫劑的轉(zhuǎn)化率可達(dá)76. 5 %，因此可以使用鎂渣作為脫硫劑。因為西方發(fā)達(dá)國家鎂的逐年減產(chǎn)，所以其在鎂還原渣的利用方面的研究進(jìn)行的比較少。脫硫反應(yīng)產(chǎn)物會導(dǎo)致脫硫劑顆粒內(nèi)部的孔隙隨著反應(yīng)產(chǎn)物的不斷增多而逐漸堵塞，從而增加產(chǎn)物層內(nèi)的擴(kuò)散阻力，使反應(yīng)速度逐漸的減慢直到停止。研究表明，加入粉煤灰能提高石灰的脫硫效率。而粉煤灰中存在著不定型的SiO2和Al2O3，是一種人工火山灰。然而研究只發(fā)現(xiàn)Ca(OH)2/粉煤灰配比改變，而沒有發(fā)現(xiàn)其它參數(shù)對比孔容積有影響（）。Al2O3此外，不同灰鈣比、不同水合時間對脫硫劑鈣轉(zhuǎn)化率都有影響。在700 ℃脫硫時間70min時，鈣轉(zhuǎn)化率超95%。由上所述，水泥的水化過程會影響到水泥漿體和混凝土的溫度開裂風(fēng)險和力學(xué)和離子傳輸?shù)刃阅?，這些都要求我們?nèi)パ芯克嗟乃^程和微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展變化。 本文主要研究內(nèi)容現(xiàn)階段，并沒有十分全面的熾熱鎂渣激冷水合反應(yīng)速度的研究。其主要的反應(yīng)類型有：（1）液、固反應(yīng)生成新固相、液相和氣相，如用硫酸處理福磷灰石，以得到磷酸和氟化氫：（21）（2）液固反應(yīng)得到新的固相和液相，如用堿液處理硼鎂礦制得硼酸鹽：（22）硫酸分解鈦鐵礦制取硫酸氧鈦：（23）（3）液體和固體反應(yīng)生成新的固相和氣體，如氟磷灰石被磷酸分解：（24）（4） 液體與固體反應(yīng)生成新的液相，如：（25）液固相反應(yīng)屬于多相反應(yīng)。水泥工業(yè)中以硅酸鈣為主的硅酸鹽水泥熟料，5%以下的石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，統(tǒng)稱為硅酸鹽水泥。當(dāng)該物質(zhì)溶于水后，會使締合水分子斷裂至基本形式的四面體而易于與水泥硅氧四面體公用隅角生成水泥水化物。不同摻和料必須經(jīng)過粉磨到一定的程度才能應(yīng)用于混凝土中．經(jīng)過粉磨后的礦渣顆粒表面光滑，呈不規(guī)則的多棱形和塊狀、碎屑狀，少量針片狀的顆粒[41]。工業(yè)中，也將粉煤灰作為活性摻合料加入水泥中參與水化?；钚該胶狭戏勖夯业乃嗨瘷C(jī)理如下：粉煤灰中參與水化反應(yīng)的成分為活性SiO2和Al2O3，活性成分與水泥熟料礦物水化所釋放出來的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)式為：（211）（212）即：（213）活性與反應(yīng)，生成鋁酸三鈣，其水化反應(yīng)如下：（214）即（215）因此，活性SiO2和Al2O3與Ca(OH)2反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣[44]。液固比則為15。并放入灰皿中，之后將灰皿放在灰皿架上，將其放入馬弗爐中在945℃的條件下進(jìn)行灼燒1h后取出。%。溫度測量范圍為（～）℃，℃，基本誤差為177。測量范圍PH為（～)pH/pX，基本誤差177。本軟件具有以下特點(diǎn)： 軟件可自動識別所連接的儀器，自動啟動和儀器相同的操作和分析測試功能。圖39是真空泵，310為現(xiàn)場過濾裝置。本實驗使用馬弗爐灼燒由恒溫干燥箱干燥后的樣品，將灰皿放入馬弗爐中在945℃下進(jìn)行灼燒12h左右后，關(guān)閉馬弗爐，待爐溫下降到一定溫度后，將其取出后進(jìn)行稱量，從而得出其反應(yīng)程度。由長徑比較小的圓筒形容器構(gòu)成，常裝有機(jī)械攪拌或氣流攪拌裝置，可用于液相單相反應(yīng)過程氣液相、氣液固相等多相反應(yīng)過程。（6）其他多種非典型反應(yīng)器。圖42為熾熱鎂渣激冷溫度為1105℃，液固比為15與8的pH圖。而pH值與水合反應(yīng)速度關(guān)系不大。其中我們測量了在液固比為8下的1105℃和650℃以及150℃的水合反應(yīng)的電導(dǎo)率和pH值的變化。其二者的pH圖則可以看出1105℃一直大于150℃的PH值，但兩者pH值相差不大。通過對比上面幾組圖，可以得到水合反應(yīng)速度在相同液固比水合反應(yīng)時長下，不同時間下的水合反應(yīng)速度最快的熾熱鎂渣溫度是不一樣的。其中，反應(yīng)程度為灼燒后灰皿中水合鎂渣質(zhì)量減少量a*與加入灰皿進(jìn)行灼燒的水合鎂渣質(zhì)量a的比值，即反應(yīng)程度A=aa*。（2）液固比影響圖413為反應(yīng)程度隨液固比水平的變化圖。即在本試驗中，水合時間因素對水合程度影響最大，激冷溫度因素次之，液固比因素對水合程度影響最小。該方法產(chǎn)生的材料，其金屬含量低于原灰中的含量。這些金屬化合物可以在凝固過程中過濾和收集，同時有可能進(jìn)一步提取有價值的金屬物質(zhì)。IFA中主要氧化物和微量金屬含量總和明顯小于100，可能是因為剩余物質(zhì)主要由不用于分析水和二氧化碳組成。將450g混合水泥組分（PC和VIFA），225g自來水放入5l攪拌器內(nèi)，然后按照CEN 標(biāo)準(zhǔn)，添加并充分混合。在使用熱量分析法和X射線衍射法分析后，將其放入圓柱形聚乙烯模具（內(nèi)徑25mm時，內(nèi)部厚35毫米），密封24時。利用計算機(jī)程序X FIT和KOALARIET，以及全譜擬合方法對所得到的X射線的衍射來進(jìn)行分析得到其晶體含量。由于原始材料中氯化物和硫酸鹽化合物的揮發(fā)，使其所得物質(zhì)中有一定的鈉和鉀。此外圖中還顯示出了硬性潛在水材料的區(qū)域。其沒有任何衍射峰，從而可以確定是一種沒有定形的材料。早期，在含?；业臐{體中，氫氧化鈣的含量增加。凝膠結(jié)合水含有率上升與?；矣嘘P(guān)，其與第一年的制劑存在的數(shù)量相同。%VIFA的物質(zhì)的不同時間的XRD的圖。因為使用X射線衍射法鑒定的其唯一水化產(chǎn)物為鈣礬石，硫酸化物和氫氧化物，而使用剩下的水化產(chǎn)物是無定形的，這些顆粒可能僅僅是三個結(jié)晶水合物的相，即硅酸鈣水合物凝膠的另一種非結(jié)晶相。玻璃化飛灰可以和硅酸鹽水泥的形成水化硅酸鈣凝膠。含?；w灰的漿體中形成的結(jié)晶水化物含量與僅含硅酸鹽水泥的相同，但其中的水合鋁酸鈣含量稍高?；业牟；M(jìn)行研磨是可行的。圖11中顯示的是1年期的含玻化灰的水泥顆粒表面有由于發(fā)生膠凝反應(yīng)而出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象。二鋁酸鈣水合物被確定存在于相鈣礬石（C6A?3H32）和硫酸化物AFM階段（C4A?H12）。(OH)的含量氫氧化鈣與?；曳磻?yīng)的產(chǎn)物是水合硅酸鈣和水合鋁酸鈣，其含量會影響強(qiáng)度和其他性質(zhì)。圖5是將含有玻化飛灰的水泥與只含