熟料煅烧中B2O3对分离石英的作用机制

作者：颜美帼 任鑫燕 徐迅 吴鑫 宋猛猛    单位：西南科技大学 土木工程与建筑学院; 西南科技大学 材料与化学学院

关键词：氧化硼；分离石英；矿化剂；最佳掺量；矿化机理

摘  要：分离石英结晶度高，反应活性低，难以作为水泥替代原料规模化利用。本试验基于分离石英全替代水泥硅质原料，设计基准样并外掺 B2O3，在1 350~1 450 ℃下煅烧水泥熟料，并通过生料易烧性、矿物形成与分布等研究 B2O3 矿化效果及作用机制。结果表明，B2O3 的最佳掺量为0.2%，此时各组熟料游离氧化钙（f-CaO）均为最低值，1 350 ℃下煅烧的熟料 f-CaO 含量由基准样的 4.32% 降至 1.15%，硅酸三钙（C3S）衍射峰强度提升显著，同时 B2O3 固相反应形成的 [BO3] 能够破坏 Si-O-Si 键并形成更易移动的 Si-O-B 环结构，加速 C S 的形成和发育，呈现出良好的矿化效果。当 B2O3掺量超过 0.2% 时，部分层状 [BO3] 向三维架状 [BO3] 四面体转变，并与 Si-O 四面体一起组成结构稳定的网络结构，导致硅质原料的稳定性增强，阻碍了高温下矿物相的形成与转变，各组熟料 f-CaO 含量均有所增加，C3S 生成受阻，熟料质量下降。