高纯一铝酸钙水泥、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了高纯一铝酸钙水泥、其制备方法及应用，通过合理配制氧化铝及生石灰的比例，混合→冶炼→破碎→磁选→粉磨→混匀→过筛→打包，制备出的高纯一铝酸钙水泥中一铝酸钙质量含量≥95%，粒度≤8微米，将制备出的水泥添加入浇筑材料，解决了普通酸钙水泥生产不稳定、纯度不高，浇注料水泥用量大、流动性差、生胚强度低、凝固时间长，施工效率低，高温性能差的技术问题。

High purity calcium aluminate cement, its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
高纯一铝酸钙水泥、其制备方法及应用
本专利技术涉及水泥材料
，具体涉及高纯一铝酸钙水泥、其制备方法及应用。
技术介绍
水泥及水泥基复合材料发展到今天已成为世界上用量最大的人造材料；自20世纪90年代我国水泥产量跃居世界第一位以来，一直保持高速的发展势头，连续多年的水泥的用量位居世界首位。随着社会的发展，人们对水泥的性能也提出了更高的要求，因此，多功能、高性能的水泥是现阶段急需突破的技术问题。铝酸钙水泥是一种广泛应用于浇注料体系的结合剂，具有凝结速度快、常温结合强度高等特点。然而常规铝酸钙水泥浇注料经常会带入CaO，而带入的CaO在高温下与浇注料或渣中的Al2O3和SiO2等组分反应形成低熔点物相，如黄长石和钙长石等，这在一定程度上影响了浇注料的耐高温性能。高水泥浇注料中铝酸钙水泥用量大、用水量大、素坯致密度低，中温强度低，高温性能和抗渣性能较差等问题。为解决这一问题，逐渐发展出低水泥浇注料、超低水泥浇注料。但是所采用的现有结合剂常温结合强度不高，施工性能较差，且成本较高。因此，开发新型高性能铝酸钙水泥很有必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一铝酸钙水泥及其制备方法，以解决普通酸钙水泥生产不稳定、纯度不高的技术问题；另一方面本专利技术提供了一种A2O3-SiC-C浇筑材料，以解决现有浇注料中铝酸钙水泥用量大、流动性差、生胚强度低、凝固时间长，施工效率低，高温性能差的技术问题。研究发现，影响水泥特性的因素可概括为两方面：一方面是组成水泥的各矿物成分自身的特性、含量和细度；另一方面是水泥的矿物组成中，各矿物成分之间、各矿物成分特性之间的相互关系。专利技术人在长期的应用实践中发现，一铝酸钙（CA）水化速度快、水化时间短，是铝酸钙水泥早期强度的主要来源；而传统的铝酸钙水泥中二铝酸钙（CA2）的含量在20%～50%，大大影响了水泥的性能；因而，提高铝酸钙水泥中一铝酸钙的含量(>95wt%)是提高水泥质量的关键。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：由工业氧化铝和生石灰混合物于600～2000℃温度下融化烧结而成高纯一铝酸钙水泥，其含一铝酸钙质≥95%、粒度≤8微米。专利技术人的长期调查研究发现，目前国内铝酸钙水泥的生产主要以回转窑为主，但出于连续生产的需要，需要控制熟料中一铝酸钙和二铝酸钙含量的比值保证合适的烧结温度范围，一般要求一铝酸钙和二铝酸钙的含量的比值在0.68～1.5范围内，一铝酸钙纯度不稳定；所以，高纯度的一铝酸钙水泥的生产难以通过回转窑实现。为此，专利技术人提出如下技术方案：一种高纯一铝酸钙水泥的制备方法，包括如下步骤：1）按62～65：35～38的重量比取工业氧化铝和生石灰，混合均匀后得混合物；2）将步骤1）得到的混合物于电弧炉中进行融化冶炼；3）将步骤2）冶炼后的物料进行破碎，磁选及粉磨；4）将粉磨后的物料混匀后打包，即得。优选的，在所述步骤1）中，工业氧化铝：生石灰的重量比为62～64：36～38。优选的，在所述步骤2）中，融化冶炼温度控制为1600～2000℃。优选的，在所述步骤3）中，物料破碎的粒度控制为≤2mm。优选的，在所述步骤3）中，采用球磨机进行粉磨。优选的，在所述步骤4）中，混匀方法为：将物料放入双螺旋均化仓内交叉均化两次，每次均化至少为90min。一种A2O3-SiC-C的浇筑材料，以重量份计，其制备原料包括：权利要求1所述一铝酸钙水泥1.5～1.8份、刚玉70～75份、活性氧化铝4.2～4.5份、SiC17～22份、硅微粉2.5～4.5份、球状沥青1～3份、石墨电极粉0.5～2份、炭黑1～3份、B4C0.3～1份、金属铝粉0.2～1份、金属硅粉1.5～3份、减水剂0.2～1份。优选的，所述刚玉为粒度≤8mm的棕刚玉和粒度≤2μm的板状刚玉中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果在于：1.本专利技术中采用电熔法生产出的铝酸钙水泥，产品性能稳定，纯度高，能将Al2O3的含量应控制在合适的范围内，所生成的一铝酸钙含量达95～99%、颗粒尺寸小，水化活性优越；并能在使用过程中减少或避免钙长石（C12A7，而C12A7的快速水化则会导致铝粉水化产生的气体难以排出，进而造成养护过程中浇注料出现明显的“鼓包”现象）的大量生成。2.本专利技术的高纯度的一铝酸钙水泥的浇注料，水泥用量低，水和氧化钙的引入量低；浇注料流动性较高水平，流动衰减较弱，表现出较好的施工性能；力学性能上，本专利技术的高含量的CA浇注料生坯强度较高，高温性能优越。3.本专利技术的浇注料具有更高的水化活性和凝结速度，凝固硬化时间仅浇筑后1.5h后迅速增加，浇注料开始凝结硬化；具有较细的粒度和更高的微粉分布；使用本专利技术的水泥可降低耐火浇注料水泥加入量40～60%。附图说明图1为Secar71、HiPerCem和Decar90水泥物相组成图。图2为Secar71、HiPerCem和Decar90粒度分布图。图3为C71-CA、D90-CA和H95-CA浇注料的超声凝结测试曲线图。图4为C71-CA试样在不同温度处理过后的XRD图谱。图5为D90-CA试样在不同温度处理过后的XRD图谱。图6为H95-CA试样在不同温度处理过后的XRD图谱。图7为C71-CA、D90-CA和H95-CA浇注料在110℃烘干荷重软化温度图。图8为C71-CA、D90-CA和H95-CA浇注料在1400℃烘干荷重软化温度图。图9为C71-CA浇注料热力学计算图。图10为D90-CA浇注料热力学计算图。图11为H95-CA浇注料热力学计算图。其中，图4-6Relativeintensity为相对强度。具体实施方式下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的加工制作方法，如无特别说明，均为常规方法。实施例1：一种高纯一铝酸钙水泥的制备方法，包括如下步骤：1）按重量取62份的工业氧化铝和38份的生石灰混合均匀得到氧化铝和生石灰的混合物；2）将步骤1）得到的混合物在电流为4000～5000A，电压为130～135KV，融化温度为1600～1800℃的条件下进行冶炼；3）将步骤2）冶炼后的物料破碎至2mm以下，磁选后将物料放入球磨机中进行研磨；4）将粉磨后的物料放入双螺旋均化仓内交叉均化两次，每次均化90分钟，并过0.5mm旋震筛网后打包，制得一铝酸钙质量含量≥95%，粒度≤8微米高纯一铝酸钙水泥。实施例2：与实施例1不同之处在于：工业氧化铝63份，生石灰37份。实施例3：与实施例1不同之处在于：工业氧化铝64份，生石灰36份。...

【技术保护点】
1.一种高纯一铝酸钙水泥，其特征在于：其是由工业氧化铝和生石灰混合物于600～2000℃温度下融化烧结而成的含一铝酸钙质≥95%、粒度≤8微米的铝酸钙水泥。/n

【技术特征摘要】
1.一种高纯一铝酸钙水泥，其特征在于：其是由工业氧化铝和生石灰混合物于600～2000℃温度下融化烧结而成的含一铝酸钙质≥95%、粒度≤8微米的铝酸钙水泥。


2.一种高纯一铝酸钙水泥的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）按62～65：35～38的重量比取工业氧化铝和生石灰，混合均匀后得混合物；
2）将步骤1）得到的混合物于电弧炉中进行融化冶炼；
3）将步骤2）冶炼后的物料进行破碎，磁选及粉磨；
4）将粉磨后的物料混匀后打包，即得。


3.根据权利要求2所述的高纯一铝酸钙水泥制备方法，其特征在于：在所述步骤1）中，工业氧化铝：生石灰的重量比为62～64：36～38。


4.根据权利要求2所述的高纯一铝酸钙水泥制备方法，其特征在于：在所述步骤2）中，融化冶炼温度控制为1600～2000℃。


5.根据权利要求2所述的高纯一铝酸钙水泥制备方法，其特征在于：在所述步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯钢军，齐跃坤，
申请(专利权)人：河南和成无机新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41