制备高反应性水泥的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备水泥的方法，通过在100至300℃的温度下在高压釜中对含有CaO和SiO2源的起始材料进行水热处理，并且将所得中间产物在350至700℃下回火，其中在回火期间形成的水通过研磨所述中间产物和/或在连续气流下进行回火而被导出，以及可由此获得的水泥，由其制成的水硬性粘合剂，和含有所述粘合剂的建筑材料。

Preparation of high reactive cement

The invention relates to a preparation method of cement, by 100 to 300 DEG C in an autoclave for starting materials containing CaO and SiO2 source by hydrothermal treatment, and the intermediate product in the 350 to 700 DEG C tempering, which formed in the tempering period of water by grinding the intermediate product and / or in a continuous flow of tempering was derived, and the cement can be obtained, made by the hydraulic binder, and the adhesive containing building materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备高反应性水泥的方法本专利技术涉及通过对原材料进行水热处理和回火来制备高反应性水泥的方法，以及由此得到的水泥和粘合剂以及含有这些的建筑材料。可以通过水热处理和随后的回火获得的水泥是本身已知的。例如，EP2676943A1描述了一种用于制备具有高反应性的贝利特水泥的方法，其中提供由具有1.5至2.5的Ca/Si摩尔比的原料制成的原材料，将原材料在高压釜中在100-300℃的温度和0.1-24小时的停留时间下水热处理，其中水/固体比为0.1-100，由此获得的中间产物在350-495℃下进行回火，其中加热速率为10-6000℃/分钟，且停留时间为0.01-600分钟，并且其中在混合期间和/或在随后的步骤中，加入0.1-30重量％的额外的元素和/或氧化物。在本文中提到的文件中可以找到其他方法作为现有技术。这种水泥具有在制备过程中比波特兰水泥、粘土水泥和其它经典粘合剂释放明显更少的二氧化碳的优点。很多副产物和废品都适合作为原材料。这些水泥在生态上因此是有利的。如果在如上所述的方法中，回火在例如小于500°C的温度下进行，则得出特别大的能量优势，此外，与较高的温度用于回火相比，水泥中的许多组分更具反应性。缺点是，在某些边界条件下，只能达到低的反应性。这些边界条件是：1.通过水热处理获得的中间产物的特定晶粒形状和表面特性，2.大量中间产物的回火和3.密封容器中的回火。根据EP2243754A1，应借助对含Ca和Si的起始材料进行水热处理并对产物进行反应性研磨来获得特别反应性的产物。然而，通过其应实现化学转化意义上的活化的研磨需要大量的能量。此外，随充分的反应还伴有产物的非常高的细度；以这种方式制备的水泥具有高的需水量，或者在不存在减水剂时，不能得出有用的强度。因此，在尽可能低的能量需求下制备高反应性水泥的目的还没有完全解决。现意料之外地发现，通过水热处理起始材料和回火获得的水泥中的贝利特的反应性可以通过将在回火过程中消去的水迅速导出来提高。一方面通过研磨通过水热处理获得的中间产物实现水蒸气的快速导出。晶粒特征的改变改善了排出的水的气流。另一方面，通过在连续气流下进行回火或者在回火过程中设定中间产物的高的表面积与体积比来实现快速导出。因此，本专利技术通过一种通过在高压釜中在100-300℃的温度下水热处理含有CaO和SiO2源的起始材料，并且在350-700℃，优选至495℃下回火所获得的中间产物来制备水泥的方法，其中将在回火过程中形成的水导出，​​通过研磨中间产物和/或在连续气流下进行回火。该目的此外通过水泥和水硬性粘合剂由此实现，其可通过在高压釜中在100-300℃下水热处理含有CaO和SiO2源的起始材料，并在350-700℃下回火所得的中间产物来获得，其中在回火过程中形成的水​​被导出。如果必要的话研磨至常见的水泥细度，在回火之后获得的最终产物显示出非常高的反应性。扫描电子显微镜试验表明，研磨中间产物不仅影响粒径，而且影响表面结构。在图1中，显示了根据本专利技术通过研磨获得的最终产物，在图2中，示出了在回火过程中没有通过研磨或气流导出水而获得的产物。使用根据本专利技术获得的产物，颗粒更小，并且堆积密度更高。该产物的反应性显著更高，从而得出更好的可加工性。然而相组成也受水蒸气的快速导出的影响，γC2S含量减少，反而形成更多的xC2S。反应性和部分地还有X射线非晶相的份额也增加。使用在水泥工业中常见的以下缩写：H-H2O，C-CaO，A-Al2O3，F-Fe2O3，M-MgO，S-SiO2和$-SO3。为了简化进一步描述，化合物多数以其纯形给出，而不明确说明混合系列/被杂质离子取代等，如技术和工业材料中常见的。如由本领域技术人员所理解的，在本专利技术中列名的相的组成可视生料的化学反应历程和制备的种类因被各种杂质离子取代而变化，其中这类化合物也落入本专利技术的保护范围内并且应属于纯相/化合物的说明。在本专利技术范围内，熟料意指烧结产物，其通过在升高的温度下燃烧原料混合物来获得并且含有至少一个水硬性反应相。水泥是指添加或不添加另外的组分的情况下研磨的熟料以及以不同方式获得的相同细粒的材料，其在与水混合之后水硬性反应。粘合剂或粘合剂混合物指的是含有水泥且通常但不一定含有另外的精细磨碎组分的水硬性固化混合物，所述混合物在添加水、任选地外加剂和骨料(Gesteinkörnung)之后使用。除非另外规定，否则“反应性”意指水硬反应性。通过对由提供足够量的CaO和SiO2的一种或多种原料制成的起始材料进行水热处理来制备本专利技术水泥。在此，一方面，纯的或基本上纯的原料，诸如氢氧化钙或氧化钙和石英粉或微硅石是合适的。另一方面，多种天然材料以及工业材料，诸如但不仅仅是石灰石，铝土矿，粘土/粘土岩，煅烧粘土(例如偏高岭土)，玄武岩，橄榄岩(Periodite)，纯橄榄岩，熔结凝灰岩，碳酸岩，高和低品质(矿物学/玻璃含量、反应性等)的灰分/矿渣/冶金砂，各种料堆材料，红泥浆和褐泥浆，天然硫酸盐载剂，脱硫泥浆，磷石膏，烟气石膏，钛石膏，氟石膏等以合适的组合用作起始材料。满足作为潜在原料的最低化学要求的未列名的物质/物质组也属于保护范围。特别优选的是含有SiO2和CaO的原料，以使得Ca/Si的所需比例早已存在。如果所需Ca/Si比尚未存在，则必须在进一步处理之前，关于化学组成，通过添加诸如含有Ca或Si的固体的另外的反应组分来设定起始材料中一般为1.5至2.5的合适Ca:Si比。为此，例如氢氧钙石Ca(OH)2或者煅烧或未煅烧石灰是合适的。通常，通过机械或热处理在粒度和粒度分布方面使原料或起始材料最优化，其中热处理还可导致化学组成的最优化。除CaO和SiO2源以外，优选的次级原料还将诸如铝、铁、镁等的另外的元素引入至起始材料混合物中。这些另外的元素作为杂质离子嵌入至相中或形成单独的相。如果它们存在，则优选1至3.5的(Ca+Mg)/(Si+Al+Fe)摩尔比、0.1至100的Ca:Mg摩尔比和100至0.1的(Al+Fe)/Si摩尔比。钙和镁之和与硅、铝和铁之和的摩尔比应优选为1.5至2.5，特别优选约2。钙与镁的比例优选为0.2至20，特别优选0.5至5。铝和铁之和与硅的比例针对高铝含量优选为100至10，针对平均铝含量1至20以及针对低铝含量0.01至2。在确定这些比例时，不考虑在制备方法中表现为惰性的那些化合物。在优选实施方案中，细晶粒材料被选作起始材料，其最大晶粒优选最多0.1mm。为此，特别地使用来自对建筑材料诸如旧混凝土和旧水泥中的含水泥的粘合剂进行再加工的较细晶粒级分。较细的起始材料在转化速度方面和在研磨成成品水泥的投入方面是有利的。起始材料或原料可在一个额外的步骤中燃烧。当使用工业副产物或相对低反应性材料或粗材料作为原料时，该步骤是特别优选的。在此，400至1400℃、优选750至1100℃的温度是合适的。燃烧持续时间为0.1至6小时，优选约1小时。在闪速焙烧炉中，0.01到0.02小时是足够的并且是优选的。通过燃烧起始材料/原料，得出优点，即通过在高压釜中实现形成中间产物α-C2SH的改进/更大的可转化性(通过脱酸和或脱水)，可使物质有针对性地可利用，否则不能或几乎不能使用(例如结晶灰分、粘土和矿渣等)。此外，还提供了优点，即可有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备水泥的方法，通过在100至300℃的温度下在高压釜中对含有CaO和SiO2源的起始材料进行水热处理，并且将所得中间产物在350至700℃下回火，其特征在于，在回火期间形成的水​​通过在连续气流下进行回火用以导出水而被导出，和/或研磨所述中间产物，以导出在回火期间形成的水​​。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.16 EP 15001774.71.一种制备水泥的方法，通过在100至300℃的温度下在高压釜中对含有CaO和SiO2源的起始材料进行水热处理，并且将所得中间产物在350至700℃下回火，其特征在于，在回火期间形成的水​​通过在连续气流下进行回火用以导出水而被导出，和/或研磨所述中间产物，以导出在回火期间形成的水​​。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回火在连续气流下进行用以导出水。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述回火在400至495℃下进行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将所述中间产物研磨0.1至30分钟。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，研磨持续时间为0.5至10分钟，且特别是1至5分钟。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述研磨能量被限制为使得不发生或基本不发生化学和矿物学转化。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，加入含有硅酸钙水合物、波特兰熟料、冶金砂、硅酸镁、硫铝酸钙（贝利特）水泥、水玻璃和/或玻璃粉的播种核以用于水热处理，优选以0.01至30重量％的量加入。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在回火时，在加热期间，400至440℃范围内的温度保持1至120分钟。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在回火时，设定1至6000℃/分钟的加热速率和0.01至600分钟的停留时间。10.水泥，其可根据权利要求1至9中任一项所述的方法获得。11.根据权利要求10所述的水泥，其特征在于，含有20-100％的下列化合物：x-Ca2SiO4，组成可变的X射线非晶化合物和β-Ca2SiO4。12.根据权利要求11所述的水泥，其特征在于，包含&...

【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