用于生产主要由煅烧粘土制成的水泥熟料替代物的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产主要由煅烧粘土制成的水泥熟料替代物的方法，其中，提供至少两种不同的粘土原料，该至少两种不同的粘土原料形成粘土混合物，粘土混合物被煅烧以得到水泥熟料替代物。

Method for producing cement clinker substitute made mainly of calcined clay

The invention relates to a method for producing a substitute for cement clinker mainly made of calcined clay, in which at least two different clay materials are provided, and at least two different clay materials are formed to form a clay mixture, and the clay mixture is calcined to get cement clinker substitutions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产主要由煅烧粘土制成的水泥熟料替代物的方法
技术介绍
波特兰水泥是由主要成分熟料(95-100％)和作为凝固调节剂的硫酸盐化合物制成的粉状产品(EN197；CEMI)。水泥通过在粉碎设备(球磨机、立式辊磨机、高压辊压机)中共同粉碎或分开粉碎粗粒状、颗粒状或粉尘状原材料生产。除熟料和石膏之外，水泥还可以包括标准(例如EN197；CEMII，CEMIII，CEMIV，CEMV)中规定的其他组分。这种水泥称为复合水泥。其特征在于较小比例的熟料。在将石灰岩添加到水泥的情形中，被称为填料。2013年全球水泥产量约为40亿公吨。在基于波特兰水泥熟料的水泥中，熟料的比例已经从1990年的约90％下降至如今的平均水平76％。熟料的比例的减少有若干好处：·可以减少对新熟料生产线的投资，·可以使用已经自由设置的熟料生产额外的水泥，·基于熟料的CO2排放量减少，和·在大多数情况下，最终产品水泥的具体成本较低。波特兰水泥和基于地聚合物和硫铝酸盐熟料的新型粘合剂统称为粘合剂。对于波特兰水泥和基于波特兰水泥熟料的复合水泥两者，以及对于基于地聚合物或硫铝酸钙熟料的新型粘合剂，熟料的替代是用于减少最终产品粘合剂生产中CO2排放量的重要调整方法(WBCSD水泥行业蓝图2009(WBCSDCementIndustryRoadmap2009))。合适的熟料替代物是不具反应性或仅具有低反应性的填料、火山灰物质(天然的，合成的)和潜在的水硬性其他组分。火山灰包括天然物质(主要是火山岩(浮石，火山土))和由煤炭发电产生的合成残余物质(例如粉煤灰)。矿渣砂作为钢铁生产的副产品是潜在的水硬添加剂。火山灰和潜在水硬材料需要碱性活化，例如通过熟料或氢氧化钙和水进行碱性活化。在地质聚合物的情况下，通过碱进行活化。从全球来看，目前每年对额外组分的需求超过10亿公吨。对粘合剂的预期增长需求也将进一步增加熟料替代材料的需求。在许多情况下，其他组分不仅取代熟料，而且对复合水泥的其他使用性质(例如可工作性，微结构或最终强度)也有积极的影响。除石灰石以外，可用的熟料替代物是稀缺的并且在区域上不均匀地分布。由于获取高品质石灰石几乎不受限制，所以石灰石的使用特别引人关注。特别是在较低程度的替代时，石灰石填料作为复合水泥中的额外组分还对强度的发展具有积极的影响。然而，当石灰石添加超过5-10％重量比时，石灰石水泥在强度发展和耐久性方面的性质下降。此外，石灰石含量高的水泥(CEMIIBL/LL)仅被核准用于混凝土施工中的一些应用(DIN1045-2)。使用天然火山灰作为其他组分需要合适的地质来源。除了区域上不同的火山灰可用性之外，从环境保护和景观保护的角度来看合适的采矿位置正在缩小。另外，天然火山灰的特征通常在于增加的孔隙率，这在水泥生产中导致增加的干燥要求并且在加入到水泥中之后引起粘合剂的增加的需水量并且由此降低建筑材料的最终强度。当煤被用作发电的能源载体时，可以利用粉煤灰，并且粉煤灰产生于燃烧以产生电力的煤的矿物质。当煤炭在高温下在碳粉火焰中燃烧以产生电力时，由矿物质的完全熔化形成具有特征球形颗粒的粉煤灰。当在粘合剂和建筑材料中用作附加组分时，这些颗粒减少需水量。另一方面，来自流化床设备的煤灰会增加需水量，因此，它们不作为附加组分或以相对较少的量添加到粘合剂。目前可用的矿渣砂量(约2.7亿吨/年)仅限于全球10个重要区域(GlobalCementMagazine，2015年1月)。此外，矿渣砂可用性与钢铁工业的活跃水平相关。作为粘合剂的组分，矿渣砂对水的需求量影响很小。水泥的质量受国家法规的限制。例如，水泥的成分、凝固行为、强度发展或体积稳定性被规定(EN197，ASTMC150)。还规定了用于标准化性质的测试方法(EN196、ASTMC114、ASTMC109、ASTMC1437)。水泥越来越多地与水和岩石骨料一起用于生产混凝土。然而，由于不仅水泥含量而且岩石的粒度、需水量和混凝土添加剂也决定了建筑材料混凝土的性质，所以不能自动地从水泥质量(例如强度，凝固时间)推导混凝土的质量。根据使用特性评估混凝土的质量(DIN1045、EN206)。此外，在标准中根据新鲜混凝土性质(EN12350)和凝固混凝土性质(EN12390)规定和评估混凝土的质量。术语新鲜混凝土是指在凝固之前的骨料、水泥和水的塑性混合物。术语新鲜混凝土的一致性在这里是指在加入水之后的特定时间点或在加入水之后的一段时间内的流动行为。在EN12350中总结了用于确定一致性的各种测量方法。新鲜混凝土的一致性在测量方法中被分类为一致性等级(EN206-1、DIN1045-2)。在建筑实践中，相对术语可工作性通常被用来代替术语一致性。对于将液体混凝土引入复杂的模具和模板中、引入由钢筋组成的结构以及引入混凝土之前的运输时间来说，可工作性是重要的。由于更多的水会导致强度下降，因此不能通过增大加水量改善可工作性。因此，混凝土中越来越多地使用混凝土添加剂(EN934-2)；这些添加剂在没有增大加水量而损害强度的情形下，改善了新鲜混凝土的可工作性或改变了加工时间窗。在EN206-1和DIN1045-2中规定了用于特定应用(暴露等级)的凝固混凝土的性质。例如，规定了耐久性、最终强度、最小水泥含量、最大加水量或其他具体水泥成分最大添加量或岩石颗粒的颗粒尺寸的标准。混凝土在引入成分后发展了凝固混凝土的性质。因此，新水泥、特别是新型复合水泥的组分由粘合剂和混凝土生产标准中的水泥标准以及还有混凝土在相应的应用中的可能用途来确定。复合水泥生产的目标是设定与仅由熟料和硫酸盐载体形成的波特兰水泥相对应的强度发展和加工性质方面的性能。为此，水泥标准允许复杂的水泥组分(例如EN197)，并开放了通过混入其他组分来优化成本和水泥性质的许多可能性。对减少熟料比例的生态(排放)和经济(成本降低)压力进一步导致了对熟料替代材料的增加的需求。在许多情况下，需求量大于市场上可获取的熟料替代物的数量。获得熟料替代材料的一种可能方式是从水泥厂的煅烧设备中的煅烧粘土矿物自行生产熟料替代材料。煅烧粘土具有火山灰性质并且与例如生石灰(历史砂浆的主要组分，www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1417456111)组合。通常在产品名称中给煅烧粘土增加前缀“偏”(例如偏高岭土，偏苯三酸盐)以表示由煅烧过程导致的矿物中晶体结构的损失和改变的微结构。煅烧粘土的缺点是600-1200℃的相对较低的煅烧温度，该温度只能使粘土不完全熔化。因此，煅烧粘土的颗粒微结构类似于使用煤操作的流化床设备的残留物质(Trümer等，ZKG2014；VigildelaVilla等：AppliedClayScience2007)。煅烧粘土的颗粒表现出由热处理引起的特定的多孔结构(没有显着的熔体形成)，并且具体导致特别是当煅烧粘土以>10％重量比的量加入粘合剂时煅烧粘土在粘合剂中的需水量增加。在实践中，增加的需水量和由此导致的较差的可工作性的缺点只能通过向新鲜混凝土增加加水量(这与建材混凝土的强度降低相关联)或通过添加增塑剂(这具有建材混凝土的较高具体成本的缺点)来补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生产主要由煅烧粘土构成的水泥熟料替本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产主要由煅烧粘土(15)制成的水泥熟料替代物(15)的方法，其特征在于，提供至少两种不同的粘土原料(4，5，6)，并且这些粘土原料用于生产粘土混合物(12)，所述粘土混合物(12)接下来被煅烧以得到所述水泥熟料替代物(15)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.28 DE 102015118391.91.一种用于生产主要由煅烧粘土(15)制成的水泥熟料替代物(15)的方法，其特征在于，提供至少两种不同的粘土原料(4，5，6)，并且这些粘土原料用于生产粘土混合物(12)，所述粘土混合物(12)接下来被煅烧以得到所述水泥熟料替代物(15)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，规定用于所述水泥熟料替代物(15)或包括所述水泥熟料替代物的粘合剂的需水量和/或可工作性的期望值，并且通过所述粘土混合物中所述至少两种不同的粘土原料(4，5，6)的混合比设定所述期望值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水泥熟料替代物(15)或者包括所述水泥熟料替代物的粘合剂的需水量和/或可工作性被测量并且用于设定所述至少两种不同的粘土原料(4，5，6)的混合比。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·恩德斯，凯瑟琳·罗尔福，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯工业解决方案股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE