一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，原料按质量百分比计，包括：硅质原料5％～20％、磷石膏5％～12％、低品位铝矾土15％～33％和石灰石50％～60％；上述硅质原料为铝渣或炉渣中的一种或两种。该高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：将硅质原料、磷石膏、低品位铝矾土和石灰石按比例混合，经人工造粒，制得生料球；将上述生料球烘干后进行煅烧，最后经急冷后得到高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。本发明专利技术通过将铝渣、炉渣、低品位铝矾土和磷石膏等工业废弃物合理配伍，成功用于高贝利特水泥熟料的生产，能够显著降低生产成本，提高资源利用率，满足工业生产需求；所得水泥熟料28d强度满足42.5水泥标准要求，28d干缩值相对普通硅酸盐水泥降低40％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法
本专利技术涉及水泥
，具体涉及一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法。
技术介绍
水泥工业是碳排放和能源消耗的大户，2015年的统计数据显示水泥行业的能耗占全国总能耗的4.07％，碳排放量占全国总碳排放量的10～12％。此外，水泥中C3A含量过高以及细度过大导致水泥水化过程中产生较大的收缩变形，造成混凝土结构开裂，不但影响建筑结构的安全使用，还会严重降低长期耐久性能。相对于传统的普通硅酸盐水泥，高贝利特硫铝酸盐水泥的煅烧温度降低约100～200℃，熟料煅烧所需石灰石用量降低20％～30％，因此可以明显降低水泥生产过程中的能耗和碳排放，对解决水泥行业节能减排问题方面具有巨大的优势。同时，高贝利特硫铝酸盐水泥以C2S和硫铝酸钙为主要矿物，取代普硅水泥中的C3S和C3A，其收缩变形量明显小于普硅水泥，可以大幅度降低混凝土的抗裂性能，提高混凝土结构的长期耐久性能。高贝利特硫铝酸盐水泥熟料生产所需的原材料与普通硫铝酸盐水泥基本相同，一般采用铝质原料、硅质原料和钙质原料经过煅烧工艺得到。常用的原材料有铝矾土、石灰石、黏土、页岩等。目前，一般通过选用高品位铝矾土来制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，然而其成本相对较高，资源较少，限制了高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的工业生产。与高品位铝矾土相比，低品位铝矾土成本较低且工业利用率偏低。磷石膏是磷化工领域的一种工业废渣，其主要成分是二水石膏，目前国内存量大但因磷含量高导致其利用率也偏低。将上述工业废渣作为原料制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，一方面可以解决大量工业废渣的再利用问题，避免其对环境和产业发展造成的负面影响，另一方面可以大幅度降低水泥熟料生产的综合成本，具有巨大的经济效益和社会效益。现有的水泥熟料的制备工艺中，磷石膏或低品位铝矾土的加入量较少，一般需要加入大量的生石灰或与其他原料配合使用，一方面不利于降低成本，另一方面碳排放量较高、工业固废资源利用率较低，无法满足可持续发展的需求。中国专利CN107555816A公开了一种低品位铝矾土水泥熟料，其通过将低品位铝矾土和高品位铝矾土配合使用制备水泥熟料，仍然存在成本高的缺陷。中国专利CN109133684A公开了一种高铁贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其也选用低品位铝矾土作为原料制备水泥熟料，然而低品位铝矾土的用量较少、高铁铝矾土的用量较多，也不利于降低成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，解决现有技术中高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备过程中磷石膏和低品位铝矾土用量少、不利于降低成本的技术问题。为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，原料按质量百分比计，包括：硅质原料5％～20％、磷石膏5％～12％、低品位铝矾土15％～33％和石灰石50％～60％；上述硅质原料为铝渣或炉渣中的一种或两种。本专利技术的第二方面提供了一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：将硅质原料、磷石膏、低品位铝矾土和石灰石按比例混合，经人工造粒，制得生料球；将上述生料球烘干后进行煅烧，最后经急冷后得到上述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。本专利技术第二方面提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备方法用于制备本专利技术第一方面提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将铝渣、炉渣、低品位铝矾土和磷石膏等工业废弃物合理配伍，成功用于高贝利特水泥熟料的生产，能够显著降低生产成本，提高资源利用率，满足工业生产需求；所得水泥熟料28d强度满足42.5水泥标准要求，28d干缩值相对普通硅酸盐水泥降低40％以上。附图说明图1是本专利技术提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备方法一实施方式的工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的第一方面提供了一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，原料按质量百分比计，包括：硅质原料5％～20％、磷石膏5％～12％、低品位铝矾土15％～33％和石灰石50％～60％；上述硅质原料为铝渣或炉渣中的一种或两种。具体地，上述低品位铝矾土中Al2O3所占的质量百分比为45％～55％，SiO2所占的质量百分比为20％～30％，Fe2O3所占的质量百分比为0.1％～5％，该含量范围使得低品位铝矾土能在高含量范围内用于制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，相比现有技术中低品位铝矾土的使用量<10％而言，含量明显增加，同时无需加入更多的铝质原料提高铝含量，所用原料种类少，便于降低生产成本、且操作简便；进一步地，上述低品位铝矾土中Al2O3与SiO2的质量比为(1.8～3):1，在该范围内，能在降低成本的基础上实现对低品位铝矾土的合理利用；更进一步地，上述低品位铝矾土中Al2O3所占的质量百分比为49％～52％，SiO2所占的质量百分比为22％～25％，Fe2O3所占的质量百分比为3％～5％，Al2O3与SiO2的质量比为(2～2.2):1。具体地，上述石灰石中CaO所占的质量百分比为50％～55％；上述磷石膏中SO3所占的质量百分比为43％～47％，CaO所占的质量百分比为35％～37％；上述炉渣中Al2O3所占的质量百分比为33％～36％，SiO2所占的质量百分比为40％～45％，Fe2O3所占的质量百分比为7％～9％，CaO所占的质量百分比为6％～8％；上述铝渣中Al2O3所占的质量百分比为20％～25％，SiO2所占的质量百分比为18％～20％，Fe2O3所占的质量百分比为16％～19％，CaO所占的质量百分比为15％～17％。本专利技术中，选用磷石膏提供硫，低品位铝矾土作为铝质材料，根据原材料的化学组成计算得到各种原材料的合理用量，在满足产品性能的前提下，最大限度地选用低品位铝矾土作为铝质原料，能够有效降低生产成本，解决工业废渣再利用问题；同时，本专利技术中无需使用砂岩，生料粉磨效率高，进一步降低工艺成本；本专利技术原材料搭配合理，成本和质量兼顾。本专利技术中，上述各组分原料合理配伍，所得水泥熟料28d强度满足42.5水泥标准要求，且能使28d干缩值显著降低。优选地，上述硅质原料为铝渣，上述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，原料按质量百分比计，包括：硅质原料5％～15％、磷石膏7％～12％、低品位铝矾土25％～33％和石灰石50％～55％。在该含量范围内，所得高贝利特硫铝酸盐水泥熟料具有最佳的性能，且低品位铝矾土的工业利用率高，便于降低成本。本专利技术中，上述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成设计为：硫铝酸钙30％～40％，硅酸二钙(C2S)40％～55％，铁铝酸四钙(C4AF)5％～20％，石膏0.2％～5％，余量0.1％～5％。其中，余量为对水泥性能无明显影响的混杂矿物成分。对提高水泥早期强度发挥作用，C2S对提高水泥后期强度发挥作用。在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，原料按质量百分比计，包括：硅质原料5％～20％、磷石膏5％～12％、低品位铝矾土15％～33％和石灰石50％～60％；所述硅质原料为铝渣或炉渣中的一种或两种。/n

【技术特征摘要】
1.一种高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，原料按质量百分比计，包括：硅质原料5％～20％、磷石膏5％～12％、低品位铝矾土15％～33％和石灰石50％～60％；所述硅质原料为铝渣或炉渣中的一种或两种。


2.根据权利要求1所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，所述低品位铝矾土中Al2O3所占的质量百分比为45％～55％，SiO2所占的质量百分比为20％～30％，Fe2O3所占的质量百分比为0.1％～5％。


3.根据权利要求1所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，所述石灰石中CaO所占的质量百分比为50％～55％。


4.根据权利要求1所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，所述磷石膏中SO3所占的质量百分比为43％～47％，CaO所占的质量百分比为35％～37％。


5.根据权利要求1所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，所述炉渣中Al2O3所占的质量百分比为33％～36％，SiO2所占的质量百分比为40％～45％，Fe2O3所占的质量百分比为7％～9％，CaO所占的质量百分比为6％～8％。


6.根据权利要求1所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，所述铝渣中Al2O3所占的质量百分比为20％～25％，SiO2所占的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，刘猛，夏瑞杰，纪宪坤，
申请(专利权)人：武汉三源特种建材有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42