本发明专利技术涉及制备胶凝材料的方法，其包括步骤：a）提供由具有Ca/Si-摩尔比为1.5-2.5的原料构成的起始材料，在其计算时不考虑在高压釜中进行水热处理时呈惰性的那些成分，b）混合所述原料，c）在高压釜中在100-300℃的温度下并以0.1-24h的停留时间水热处理在步骤b）中制成的起始材料混合物，其中水/固体物质-比率为0.1-100，d）将得自步骤c）中的中间产物的温度调节至350-495℃，其中加热速率为10- 6000℃/min且停留时间为0.01-600min，其中在b)混合期间和/或在后续的步骤中添加0.1-30重量%额外的元素和/或氧化物。此外，本发明专利技术涉及可如此得到的胶凝材料及其用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有高反应性和低的钙/硅酸盐比例的贝利特水泥的方法本专利技术涉及建筑材料，特别是用于制造混凝土、砂浆或灰泥用的胶凝材料的方法和根据该方法制造的胶凝材料及其用途。作为水硬性胶凝材料的水泥是一种重要的工业制品，其很大比例由波特兰水泥熟料构成。此熟料通过在大约1450℃下烧结由石灰、砂、黏土和校正物质构成的混合物来制造。在高温反应后，存在下列含杂质氧化物（fremdoxidhaltigen）的相：阿利特(Ca3SiO5，也被称作C3S)、贝利特(Ca2SiO4，也被称作C2S)、铝酸盐(Ca3Al2O6，也被称作C2A)和铁酸盐(Ca2(AlxFe1-x)2O5，也被称作C4AF)。在此，贝利特主要以β-多晶型物的形式出现。该相被视为相对惰性，在早期对强度的贡献少。水硬反应性描述了胶凝材料与水形成固体材料的反应。与阿利特的水化作用相反，贝利特-水化作用经数月和数年缓慢进行。已知的是，通过机械-化学活化（DD138197A1），在煅烧工艺后快速冷却（DD138197A1和DE3414196A1）以及引入杂质氧化物（US5509962A和DE3414196A1），可以改善贝利特与水的反应性。此外，除了贝利特的β-变体而外，已知具有更好的（α，α'H，α'L和x）或更差的反应性（γ）的其它多晶型物。由H.Ishida,S.Yamazaki,K.Sasaki,Y.Okada,T.Mitsuda,[alpha]-DicalciumSilicateHydrate:Preparation,DecomposedPhase,andItsHydration,J.Am.Ceram.Soc.76,第1707-1712页,1993已知一种制造α-硅酸二钙水合物（α-C2SH）的方法，该方法在200℃下通过对生石灰(CaO)和二氧化硅进行2小时的水热处理用于实验室合成(纯度p.a.)。在390-490℃的温度范围内，α-C2SH转化成不同的C2S-变态，它们在进一步加热至920-960℃的情况下逐渐变为α'L-相，在冷却的情况下形成β-C2S。这样的缺点是高比例的反应惰性的γ-C2S。在DE102009018632中公开了一种制造含贝利特的胶凝材料的方法，在该方法中在120-250℃下通过水热处理具有Ca/(Si+Al)摩尔比为1.5-2.5的起始材料制备一种中间产物，该中间产物在100-200℃下经受了5min-30min的反应性研磨。缺点是，该反应性研磨是无能效的步骤。此外，仅在添加超塑化剂（Fließmitteln）的情况下才能在固化后获得足够的抗压强度。DE102005037771公开了一种制造贝利特-水泥的方法，在该方法中通过在100-300℃下水热处理以1.5-2.5的Ca/Si摩尔比包含CaO和SiO2的起始材料产生α-硅酸二钙水合物（α-C2SH）。在500-1000℃的温度范围内，α-C2SH转化成反应性C2S-变态（贝利特-水泥）。这里的缺点是，煅烧工艺必须在相对高的温度（超过500℃）下进行。这些高温进一步导致胶凝材料的反应性下降。因此，目的在于，提出一种制造胶凝材料的方法，通过该方法可使基于贝利特-相的胶凝材料获得提高的反应性，从而制造出具有高的该相含量的强效水泥。由此也应能实现比常规的具有高阿利特比例的波特兰水泥明显更低的二氧化碳排放。所述目的通过包括下列步骤的制备胶凝材料的方法得以达成：a)提供由具有1.5-2.5的Ca/Si-摩尔比的原料制成的起始材料，在其计算时不考虑在高压釜中进行水热处理时呈惰性的那些成分，b)混合所述原料，c)在高压釜中在100-300℃的温度下并以0.1-24h的停留时间水热处理在步骤b）中制成的起始材料混合物，其中水/固体物质-比率为0.1-100，d)将在步骤c）中得到的中间产物的温度调节至350-495℃，其中加热速率为10-6000℃/min且停留时间为0.01-600min，其中在b)混合期间和/或在后续的步骤中添加0.1-30重量%额外的元素和/或氧化物。根据本专利技术的方法，钙与硅的摩尔比应为1.5-2.5，优选约为2。在计算该比率时不考虑在制备方法中呈惰性的那些化合物。作为起始材料可以使用主要原料和/或次要原料。在一个优选的实施方案中，使用石英、砂或砾石作为用作起始材料的原料。特别优选的是除了SiO2也包含CaO，由此已存在所期望的Ca/Si比率的原料。如果不存在所期望的Ca/Si比率，则必须在进一步处理化学组成之前通过添加用于调节所需的1.5-2.5的Ca/Si比率的另外的反应参与物如含Ca或Si的固体来调节。适合于此的例如是氢氧化钙Ca(OH)2或者是煅烧过或未煅烧过的碳酸钙。通常也通过机械或热处理优化该原料的粒度和粒度分布，其中热处理也可导致化学组成的优化。在一个优选的实施方案中，选择细粒材料作为起始材料，其最大颗粒优选为最大0.1毫米。为此尤其使用再利用的建筑材料中的含水泥的胶凝材料，如旧混凝土和旧水泥的较细的颗粒级分。较细的起始材料在转化速度方面和成品水泥的研磨耗费方面均是有利的。在适当细的起始材料的情况中研磨可以是可有可无的。在混合原料b）或随后的工艺步骤期间，需要以0.1-30重量％的量添加额外的元素或氧化物。钠、钾、硼、硫、磷或它们的组合优选作为这些额外的元素/氧化物，也将他们总称为杂质氧化物。适合于此的是碱金属盐和/或碱土金属盐和/或氢氧化物，例如，CaSO4·H2O、CaSO4·½H2O、CaSO4、CaHPO2·2H2O、Ca3P2O8、NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、MgCO3、MgSO4、Na2Al2O4、Na3PO4、K3PO4、Na2[B4O5(OH)4]·8H2O等。在一个优选的实施方式中，所述起始材料混合物具有大约0.05的P/Si摩尔比和/或大约0.05的S/Si摩尔比和/或大约0.05的Ca/K摩尔比。如所述般任选经预处理的原料混合物可任选与含有钙硅酸盐水合物的结晶核混合，即接种。该反应在此可通过用0.01-30重量％的不同的含有钙硅酸盐水合物的化合物接种而加速，特别是用α-2CaO·SiO2·H2O，硅酸钙石（Afwillite），Calciochondrodit，β-Ca2SiO4和其它化合物。所制备的任选如上所述经接种的原料的混合物随后在步骤c）中经受在高压釜中在100-300℃，优选150℃-250℃的温度下的水热处理。这里，优选选择0.1-100，优选2-20的水/固体比率，和0.1-24小时，优选1-16小时的停留时间。所述原料的混合物可在额外的步骤中煅烧。该步骤特别优选使用工业副产物或反应性相对较小的和/或粗的材料作为原料。在此合适的是400-1400℃，优选750-1100℃的温度。煅烧持续时间为0.1-6小时，优选1小时。通过煅烧该原料可产生如下优点，即通过能够在高压釜中实现改进的/更大的可转化性转化成中间产物α-C2SH（通过脱酸和/或脱水…）可以有针对性地利用除此此外几乎不能/不能使用的物质（例如结晶灰（kristallineAschen）和矿渣等）。此外呈现出可有针对性地产生前体-相（例如反应惰性的贝利特）的优点，其在步骤c)和d)之后具有含特别高含量的x-C2S、α本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备胶凝材料的方法，其包括步骤：a) 提供由具有Ca/Si‑摩尔比为1.5‑2.5的原料构成的起始材料，在其计算时不考虑在高压釜中进行水热处理时呈惰性的那些成分，b) 混合所述原料，c) 在高压釜中在 100‑300℃的温度下并以0.1‑24h的停留时间水热处理在步骤b）中制成的起始材料混合物，其中水/固体物质‑比率为0.1‑100，d) 将得自步骤c）中的中间产物的温度调节至350‑495℃，其中加热速率为10 ‑ 6000℃/min且停留时间为0.01 ‑ 600 min其特征在于，在b)混合期间和/或在后续的步骤中添加0.1‑30 重量%额外的元素和/或氧化物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.20 EP 12004620.61.制备胶凝材料的方法，其包括步骤：a)提供由具有Ca/Si-摩尔比为1.5-2.5的原料构成的起始材料，在其计算时不考虑在高压釜中进行水热处理时呈惰性的那些成分，b)混合所述原料，c)在高压釜中在100-300℃的温度下并以0.1-24h的停留时间水热处理在步骤b)中制成的起始材料混合物，其中水/固体物质-比率为0.1-100，d)将得自步骤c)中的中间产物的温度调节至350-495℃但不包括350℃，其中加热速率为10-6000℃/min且停留时间为0.01-600min其特征在于，在b)混合期间和/或在后续的步骤中添加0.1-30重量％的碱金属盐和/或碱土金属盐和/或碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在b)混合起始原料与c)水热处理之间，在400-1400℃的温度下进行额外的煅烧工艺。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在b)混合起始原料与c)水热处理之间，在750-1100℃的温度下进行额外的煅烧工艺。4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在步骤d)中，在400-440℃的温度下的加热期间设定1-120min停留时间用于脱水。5.根据权利要求1-4之一的方法，其特征在于，所述碱金属盐和/或碱土金属盐和/或碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物包含钠、钾、硼、硫或者磷或者它们的组合。6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述碱金属盐和/或碱土金属盐和/或碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物选自CaSO4·H2O、CaSO4·1/2H2O、CaSO4、CaHPO2·2H2O、Ca3P2O8、NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3、MgCO3、MgSO4、Na2Al2O4、Na...
【专利技术属性】
技术研发人员：M本哈哈，T林克，F贝尔曼，HM路德维希，
申请(专利权)人：海德堡水泥公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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