掺烧生活垃圾焚烧飞灰和炉渣对水泥熟料矿物组成的影响

从表4可以看出，试样B和试样C的fCaO含量接近，且都比基准样A低。原因是飞灰和炉渣当中重金属微量元素组分较多，有利于降低液相出现温度，增大液相量，改善易烧性。
从表5可以看出，从试样A到试样B，再到试样C，硅酸盐矿物总量依次减少，C3S依次明显减少，C2S依次明显增加；中间体总量相近并略微有所增加。主要的原因是飞灰和炉渣中含有一定量的硫、氯等阴离子，在计算生料率值时没有被考虑进去，而实际上这会降低熟料的KH值，特别是飞灰中的硫、氯含量较高，因此导致所得熟料中C3S的含量降低，C2S的含量相对升高。因此在合理利用飞灰和炉渣的时候应该考虑其中硫、氯等阴离子对率值的影响。可以适当提高硅酸率，使得熟料矿物中的硅酸盐矿物总量增加，减轻由于实际KH值下降而使C3S含量下降的影响，从而保证水泥熟料的质量。
3.2XRD分析
图1是未进行相萃取的3个熟料样的XRD分析图谱，表明其硅酸盐矿物组成主要是C3S、β-C2S，中间相矿物主要是C3A、C4AF。

图1熟料未进行萃取的XRD图谱
图2是萃取的硅酸盐相的XRD图谱，基准样A的C3S、C2S都具有较强的衍射峰，试样B的相对矮平一些，试样C比试样B的矮平且杂峰较多，主要是由于飞灰和炉渣当中存在一些重金属杂离子的影响，特别是飞灰中的含量更多，所以使得背底没有基准样平整。

图2熟料萃取的硅酸盐相的XRD图谱
图3是萃取的中间相的XRD图谱，图4是萃取的铁相的XRD图谱。
由图3和图4可见，同基准样A相比，对于C3A，掺炉渣熟料B和掺飞灰熟料C都有明显的衍射峰，证明了C3A的存在。但是对于铁相矿物，存在以下问题：试样B、C萃取的铁相XRD图谱的C4AF三强峰（0.2656nm、0.2779nm、0.1928nm）对应的d值都比基准样A上的三强峰值（0.2646nm、0.2772nm、0.1922nm）的稍偏大，比PDF卡上的三强峰值（0.2630nm、0.2770nm、0.1920nm）也偏大；试样B、C相对于基准样都不同程度出现一些小峰，在图4铁相的XRD图谱中表现得更为明显，在PDF卡上对照发现这些小峰是C2F的特征峰（0.2779nm、0.1928nm、0.7337nm）。

图3熟料萃取的中间相的XRD图谱

图4熟料萃取的铁相的XRD图谱
根据已有的研究，水泥熟料中的铁相是一个组成在C2F~C6A2F范围内的固溶体系列，铁相固溶体的形成是铝离子不断进入C2F晶格的结果[7]。铁相主要在900~1100℃的固相反应中大量形成，首先形成C2F，其后铝离子不断进入C2F晶格，最终铁相组成取决于烧成温度及Al2O3/Fe2O3，Al2O3/Fe2O3<0.64时，生成C4AF和C2F的固溶体[8]。由于飞灰和炉渣含有Cr、Cu、Cd、Pb、Zn等重金属离子，而在C4AF中，铁相结构的Fe大多占据八面体位置，Al大多占据四面体位置，一般重金属离子的半径都大于Al的半径，如果受到重金属离子的影响使得Al不能够很好地固溶到C2F中去，而是重金属离子在高温环境下固溶到C2F中去形成铁相固溶体，则铁相的晶包结构将相应增大，因此测得的d值比PDF卡上的偏大；另外，同属于第一过渡系元素Cu、Zn等和Fe在原子结构上具有很大的相似性，因此重金属离子很可能在铁相固溶体中起到Fe所起的作用，相当于使Al2O3/Fe2O3降低，最终使得Al不能够很好地固溶到C4AF中去。还有研究也指出Zn和Cu容易取代中间相中Al和Fe的位置而分布在中间相矿物中[9]，在研究重金属在水泥熟料中的固化机理中也发现，Cu、Zn、Cr和Mn在铁相当中的固溶量比在其他连锁矿物中都大很多[2]，不过C2F的量不多，所以只有在萃取分离硅酸盐相之后才可以检测到C2F的特征峰。