CaCl2作为白水泥生料添加剂的初步研究

　　添加剂用的CaCl₂、CaF₂系干燥后的分析纯化学试剂。

　　1.2  试验方法
　　原料在实验磨内粉磨至0.08mm方孔筛筛余不超过10%,按适当配比配成生料，在混料机上混匀，加适量蒸馏水以压力60MPa压成Φ20mm×15mm的试饼，以400℃/min的升温速率加热，在硅钼炉中煅烧，并分别在不同烧成温度下保温45min，所得熟料均用水急冷至室温，烘干、磨细至0.08mm方孔筛筛余为4%。分别进行fCaO、白度测定和X射线衍射分析测试。

 　　1.3  测试方法
　　熟料中游离氧化钙用甘油—无水乙醇法测定，白度用BDJ-D型数字显示式白度计测量，熟料矿物用XRD鉴定。

　　2  结果与讨论
　　2.1  试验结果
　　确定白水泥生料石灰饱和系数KH=0.90，计算方解石和白泥的配比为80.3∶19.7。氯化钙添加量分别为0.5%、1%、2%、3%;氟化钙添加量分别为0.2%、0.4%、0.6%。各组试样经煅烧后测定的游离氧化钙和白度值见表2。

　　从表2中数据可以看出，白水泥生料引入CaCl₂后，熟料的烧成过程得到改善,游离氧化钙降低,未掺添加剂的0号试样在1500℃煅烧后fCaO为5.32%,而掺加0.5%、1%、2%CaCl₂的试样A0.5、A1、A2在相同条件下所得熟料游离氧化钙分别是4.20%、0%、3.4%,以掺加1%CaCl₂试样fCaO最低,说明其矿化作用最为显著。掺加CaF₂后,熟料fCaO也有一定程度的降低,但降低的幅度没有掺加CaCl₂明显,在白水泥生料中掺加0.2%～0.4%CaF₂矿化作用最佳。

　　2.3  试验规律解释
　　2.3.1   熟料fCaO与CaCl₂掺量变化规律
　　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，形成氯硅酸钙或硅方解石，然后通过两个过渡相的分解或不一致熔融,进一步吸收fCaO，促进C3S的形成。因此白水泥生料中掺入CaCl₂会降低熟料中fCaO数量，且随掺量增加，矿化作用增大，fCaO降低愈多。但是，掺入CaCl₂的生料在高温下会发生下面两个反应:
　　CaCl₂+H₂O→HCl↑+CaO               (1)
　　CaCl₂+Fe₂O₃→FeCl₃↑+CaO         (2)

　　以上两个反应都释放出CaO产物，显然，CaCl₂掺量增加,其分解的数量也会增加，反应释放出的CaO数量同时增加。综合以上两种效果，就可以得出掺入CaCl₂后熟料中fCaO量与CaCl₂掺量的变化规律，如图1所示。当CaCl₂在生料中掺量为1%时，熟料中fCaO降到最低。

　　2.3.2  熟料白度随CaCl₂掺量变化规律
　　国内外学者研究结果表明:随着水泥熟料中C₃S含量增加，水泥的白度提高，反之则下降。在白水泥生料中引入CaCl₂改善了熟料的烧成过程，促进熟料矿物C₃S的形成，C₃S的生成数量增加。同时从(2)式可以看出，由于FeCl₃的挥发可减少熟料中着色氧化物Fe₂O₃的数量。这两个因素都会提高熟料的白度。但是当CaCl₂掺量过多时，势必导致更多的CaCl₂分解。由于CaCl₂+H₂O→HCl+CaO是吸热反应,并由此降低了物料温度，从而影响了C₃S的形成，导致C₃S的形成数量降低，不利于熟料白度的提高。因此,在白水泥生料中掺入CaCl2后,其C3S形成数量在掺量为1%时达到最高(这可以从图3 XRD图谱中D=1.76 衍射峰峰强对比中得到证实)，同时熟料白度也提高。

　　3 结论
　　CaCl₂是白水泥生产的有效矿化剂和增白剂，最佳掺量为1%，其熟料的烧成温度为1450～1500℃，比传统工艺降低100℃左右。熟料的fCaO和白度分别大幅度降低和提高。