【摘 要】
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水泥行业碳排放量十分巨大,发展低碳水泥技术符合节能减排的时代需要。石灰石煅烧粘土水泥（limestone calcined clay cement,LC3）可降低30%左右的碳排放,正在引起国内外尤其一些发展中国家的重视。本文重点研究LC3水泥两种主要原材料（高岭土和石灰石）的活化激发方法,以其进一步开发LC3水泥的节能制备技术,为LC3水泥的发展提供一定的技术支持。本文研究了机械化学法制备石灰石
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水泥行业碳排放量十分巨大,发展低碳水泥技术符合节能减排的时代需要。石灰石煅烧粘土水泥（limestone calcined clay cement,LC3）可降低30%左右的碳排放,正在引起国内外尤其一些发展中国家的重视。本文重点研究LC3水泥两种主要原材料（高岭土和石灰石）的活化激发方法,以其进一步开发LC3水泥的节能制备技术,为LC3水泥的发展提供一定的技术支持。本文研究了机械化学法制备石灰石粉体的粉磨工艺与助磨剂组成;以激光粒度、活性指数为评价指标,研究了机械化学法活化高岭土的最优助磨剂组成和粉磨工艺,以及热化学法活化高岭土的最优矿化剂组成和煅烧工艺;以流变性和力学性能为评价指标,研究了石灰石粉、煅烧高岭土和石膏不同掺量对LC3水泥性能的影响,确定了LC3水泥最优组成。机械化学法粉磨石灰石主要影响因素为助磨工艺和助磨剂组成。粉磨工艺研究主要包括水料比、加料量、粉磨时间,研究表明:水料比越大,粉磨效果越差,水料比超过1.0后粉磨效果不再明显变化;加料量取决于粉磨容器大小,过多过少均影响粉磨效率;粉磨时间越长,粉磨效果越好,粉磨时间超过30min后,粉体磨细程度降低。石灰石最佳粉磨工艺为水料比0.6、加料量1000g、粉磨时间30min。复合助磨剂效果优于单一助磨剂,最佳助磨剂组成为0.2%丙二醇（PG）、0.3%三乙醇胺（TEA）、0.4%三异丙醇胺（TIPA）、0.6%木质素磺酸钠（LS）。对于机械化学法活化高岭土,高岭土细度与活性随着研磨时间延长而增加,且细度与活性相关。机械化学法活化高岭土最佳工艺为水料比1.0、加料量1100g、粉磨时间7h。单一助磨剂六偏磷酸钠（SHMP）助磨效果最优,掺量1.0%,活化效果优于复合助磨剂。热化学法活化高岭土主要研究煅烧工艺、矿化剂组成。煅烧工艺包括升温速率、峰值温度、恒温时间和冷却方式,研究表明:升温速率20℃/min时煅烧高岭土活化效果最好,升温速率过快或过慢均对活化效果不利;高岭土 450℃后开始活化,750℃时活化效果最佳,超过950℃后高岭土活化效果降低;恒温时间低于120min时,恒温时间越长活化效果越好,恒温时间大于120min后高岭土活化效果无明显提高;风扇吹风急冷相较于随炉冷却的高岭土活化效果更好。热化学法活化高岭土最佳煅烧工艺为升温速率20℃/min,峰值温度750℃,恒温120min,吹风急冷。复合矿化剂效果优于单一矿化剂,矿化剂最优组成为1.0%碳酸钠（Na2CO3）、3.0%碳酸钾（K2CO3）、3.0%乙酸钾（CH2CO2K）、2.0%硝酸铒（Er（NO3）3）。对于LC3水泥组成,研究表明:石膏掺量6.0%时,水泥具有很好的流动性和力学性能;石灰石细度20～40μm、掺量6.0%时,水泥力学性能最好;煅烧高岭土细度为40～60μm、掺量22.0%时,水泥抗折、抗压强度最高。LC3水泥最优组成为石膏6.0%、石灰石7.0%、煅烧高岭土15.0%,其力学性能略优于普通硅酸盐水泥力学性能。
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