一种赤泥基掺合料、熟料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种赤泥基掺合料及其制备方法与应用。其中，以重量份计，所述掺合生料的原料包括如下组分：80～100份氧化钙源、45～55份赤泥、2～10份硅源、5～25份铝源、1～5份硫酸钙源、0.5～2.0份氧化硼源、0.5～3份钡渣或锶渣。由该掺和生料制备的掺合熟料的组成包括：铁铝酸四钙含量为60～75％、硅酸二钙含量为20～25％，微量组分含量为1～5％，所述微量组分包括MgO、K2Ca(SO4)2、Na2Ca(SO4)2中的至少一种。该掺和生料在避免了煅烧时生成的水泥熟料熔融导致回转窑结圈堵塞的问题的同时，大幅度提高了混凝土中铁铝酸四钙矿物的含量，显著改善了混凝土耐磨性以及抗海水侵蚀性能。混凝土耐磨性以及抗海水侵蚀性能。混凝土耐磨性以及抗海水侵蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥基掺合料、熟料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及混凝土
，具体涉及一种赤泥基掺合料、熟料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]硅酸盐水泥已有100多年的发展历史，需求量大，已发展到每年将近两亿吨的产量，且通过改良其特性，成功研制出了具有特殊性能的水泥，如高铁水泥等。尽管硅酸盐水泥种类丰富，应用性广，但其不足较为明显，其在道路工程和海工工程中应用时，耐磨性和抗海水侵蚀性能难以满足工程需求。
[0004]硅酸盐水泥中的铁铝酸四钙含量对其耐磨性能、抗氯离子以及硫酸盐侵蚀性能有重要影响，其水化产生的铁胶可显著改善水泥耐磨性能；铁胶中的羟基可与氯离子发生置换反应，水化产生的水化铁铝酸四钙亦可与氯离子反应形成难溶性盐，从而实现对氯离子的有效固化。此外，由于水泥中铁铝酸四钙含量较高，水化产物中的水化铝酸钙固溶了大量的铁，形成水化铁铝酸四钙，相较于水化铝酸钙，水化铁铝酸四钙稳定性更高，不易与硫酸根反应形成膨胀性钙矾石。因而，铁铝酸四钙含量高的水泥耐磨性以及抗海水侵蚀性能更加优异。
[0005]然而，传统硅酸盐水泥熟料中的铁铝酸四钙矿物含量往往低于13％(质量分数)，其主要原因在于：硅酸盐水泥熟料中的阿利特充分形成温度为1450℃，铁铝酸四钙矿物充分形成温度为1300℃，在1450℃煅烧的条件下铁铝酸四钙极易熔融。因此，当设计的铁铝酸四钙矿物含量高于上述质量分数后，煅烧过程中容易形成大量的熔融相，导致熟料熔融，进而导致回转窑结圈堵塞的现象。因此，传统方式难以制备高铁铝酸四钙含量的硅酸盐水泥。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提供一种赤泥基掺合料、熟料及其制备方法与应用，其提供的掺合生料能够在低于铁铝酸四钙大量熔融的温度下制备出高含量铁铝酸四钙的水泥熟料，其不仅可提高硅酸盐水泥或混凝土中铁铝酸四钙矿物的含量，进而提高其耐磨性能和抗海水侵蚀性能，而且可解决高铁铝酸四钙硅酸盐水泥高温下熔融的难题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下所示。
[0008]第一方面，本专利技术公开一种赤泥基掺合料，以重量份计，该生料的原料包括如下组分：80～100份钙质材料、45～55份赤泥、2～10份硅质材料、5～25份铝质材料、1～5份石膏、0.5～2.0份氧化硼源、0.5～3份钡渣或锶渣。
[0009]进一步地，所述钙质材料包括石灰石、电石渣、生石灰、氢氧化钙等中的至少一种，上述的氧化钙源经过后续制备工序中的高温煅烧后可形成本专利技术所需的有效成分氧化钙。
在本专利技术中，所述钙质材料的主要作用为铁铝酸四钙和硅酸二钙的形成提供氧化钙组分。
[0010]进一步地，所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥等中的至少一种。
[0011]进一步地，所述氧化硼源包括硼酸、氧化硼纯试剂等中的至少一种。所述硼酸经过后续制备工序中的高温煅烧后可形成本专利技术所需的有效成分氧化硼。在本专利技术中，所述氧化硼的主要作用包括：B2O3与赤泥中的Na2O以及Fe2O3稳定α
’‑
C2S。
[0012]进一步地，所述硫酸钙源包括石膏、硫酸钙纯试剂等中的至少一种。可选地，所述石膏包括磷石膏、氟石膏、钛石膏、脱硫石膏等中的至少一种。在本专利技术中，所述硫酸钙的主要作用包括：在B2O3的催化作用下，与赤泥中的Na2O或K2O反应形成Na2Ca(SO4)2或K2Ca(SO4)2。
[0013]进一步地，所述铝质原料包括铝灰、矾土矿等中的至少一种。在本专利技术中，所述铝源的主要作用包括：为铁铝酸四钙矿物形成提供Al2O3，从而赋予赤泥基掺合料良好的耐磨性和抗海水侵蚀性能。
[0014]进一步地，所述硅质原料包括粉煤灰、高岭土等中的至少一种。在本专利技术中，所述硅质原料的主要作用包括：与氧化钙生成硅酸二钙，并为铁铝酸四钙的形成提供Al2O3，从而提供良好的力学性能。
[0015]第二方面，本专利技术公开一种赤泥基混凝土掺合熟料，按质量百分数计，其矿物组成主要包括：铁铝酸四钙含量为60～75％、硅酸二钙(C2S)含量为20～30％，余量2～10％，包括Na2Ca(SO4)2、K2Ca(SO4)2、MgO等组分。
[0016]进一步地，所述铁铝酸四钙主要包括：铁铝酸四钙(C4AF)、铁二铝酸六钙(C6A2F)。
[0017]进一步地，所述硅酸二钙中的α
’‑
C2S占硅酸二钙含量的60～80％，余量为β
‑
C2S。本专利技术的掺合熟料中具有高含量的α
’‑
C2S，从而有助于提高贝利特矿物的水化活性，有利于含有本专利技术赤泥基掺合料的水泥或混凝土改善中后期强度以及耐久性。
[0018]第三方面，本专利技术公开所述赤泥基混凝土掺合熟料的制备方法，包括如下步骤：
[0019](1)按比例将所述赤泥基掺合料中的氧化钙源、赤泥、硅源、铝源、硫酸钙源、氧化硼源、钡渣或锶渣混合均匀，得生料，备用。
[0020](2)将所述生料在空气中煅烧，完成后对得到的煅烧产物依次进行急冷、粉碎，即得所述赤泥基掺合料。
[0021]进一步地，步骤(2)中，所述煅烧温度为1200～1270℃，煅烧时间为5～30min。
[0022]进一步地，步骤(2)中，所述急冷的方法包括风冷、空气冷、液氮冷却以及水冷却等中的任意一种。急冷有助于稳定α
’‑
C2S，提高其在硅酸二钙中的占比。
[0023]第四方面，本专利技术公开所述赤泥基掺合料在硅酸盐水泥或混凝土中的应用。可选地，所述应用的方式包括将所述赤泥基掺合料掺加到硅酸盐水泥、赤泥基掺合料掺加到混凝土中；优选地，所述掺加量占所述硅酸盐水泥质量的5～30％。
[0024]相较于现有技术，本专利技术的技术方案至少具有以下方面的有益效果：
[0025](1)硅酸盐水泥或其混凝土中的铁铝酸四钙含量对其耐磨性能、抗氯离子以及硫酸盐侵蚀性能有重要影响，然而，传统硅酸盐水泥熟料中的铁铝酸四钙矿物含量往往低于13％(质量分数)，其主要原因在于传统的硅酸盐水泥生料煅烧需在1450℃下进行，如果铁铝酸四钙设计含量高于上述数值后，在对生料的煅烧过程中容易造成生成的大量熟料铁铝酸四钙熔融，进而导致回转窑结圈堵塞。为此，本专利技术提出了采用赤泥制备以铁铝酸四钙和
硅酸二钙为主要矿物的赤泥基掺合料，这主要是由于在R2O(Na2O或K2O)、B2O3、BaO或SrO以及Fe2O3等的作用下，使所述铁铝酸四钙和硅酸二钙能够在1200～1270℃的低温条件下制备而成，且得到的铁铝酸四钙含量高，由于该煅烧温度远低于上述1450℃的高温，生成的熟料铁铝酸四钙几乎不会发生熔融的现象，避免了在将所述掺合生料煅烧制备掺合熟料的过程中容易造成水泥回转窑结圈堵塞的问题。
[0026](2)本专利技术发现，在煅烧时所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种赤泥基掺合料，其特征在于，以重量份计，所述掺合生料的原料包括如下组分：80～100份氧化钙源、45～55份赤泥、2～10份硅源、5～25份铝源、1～5份硫酸钙源、0.5～2.0份氧化硼源、0.5～3份钡渣或锶渣。2.根据权利要求1所述的赤泥基掺合料，其特征在于，所述氧化钙源包括石灰石、电石渣、生石灰、氢氧化钙中的至少一种；可选地，所述氧化硼源包括硼酸、氧化硼纯试剂中的至少一种；可选地，所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥、联合法赤泥中的至少一种。3.根据权利要求1所述的赤泥基掺合料，其特征在于，所述硫酸钙源包括石膏、硫酸钙纯试剂中的至少一种；可选地，所述石膏包括磷石膏、氟石膏、钛石膏、脱硫石膏中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的赤泥基掺合料，其特征在于，所述铝源包括铝灰、矾土矿中的至少一种；或者，所述硅源包括粉煤灰、高岭土中的至少一种。5.一种赤泥基混凝土掺合熟料，其特征在于，按质量百分数计，该熟料的矿物组成主要包括：铁铝酸四钙含量为60～75％、硅酸二钙(C2S)含量为20～30％，余量2～10％，其主要包括Na2Ca(SO4)2、K2Ca(SO4)2、MgO组分中的至少一种。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永波，王学成，朱江，杜鹏，王珍，杨威，吕淑超，黄世峰，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：