一种硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙原料、熟料及水泥制备方法技术

一种硅酸二钙

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙原料、熟料及水泥制备方法


[0001]本专利技术涉及水泥制品
，尤其涉及一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙熟料、制备方法及制成的水泥。

技术介绍

[0002]硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥（Belite
‑
Ye
’
elimite
‑
Ternesite Cement, 简写BYT）是基于高贝利特硫铝酸盐熟料基本矿物组成，以C5S2$取代部分C2S所制得的新型低碳水泥。C5S2$的热分解特性决定了BYT熟料的烧成温度通常较硅酸盐水泥（Portland Cement，简写PC）熟料低250℃左右，较硫铝酸盐水泥（Calcium SulfoaluminateCement，简写CSA）熟料低100℃以上。此外，由于BYT熟料中CaO的含量较低，仅为PC熟料的56%~72%，使其烧成时CO2排放量通常较PC熟料降低约63%，展现出优异的低碳特性。低CaO含量在造就低碳特性的同时，还可进一步降低BYT熟料制备时对原材料品位的要求，大量利用低品位原料或工业废弃物。
[0003]由于BYT熟料中的高活性组分C4A3$少，仅占20~40%。其余组分主要为C2S和C5S2$。C4A3$的水化反应主要集中在1d~3d，因此BYT水泥的早期力学性能良好，但由于C2S和C5S2$的低水化活性，BYT水泥中后期性能发展缓慢，难以满足实际工程应用需求。
[0004]通过掺加活化剂来实现硅酸二钙的活化是水泥生产中常用的方式。活化剂能够固溶进入贝利特相晶体内部，在高温煅烧过程中由于异离子的进入从而引发晶格畸变，晶体内部微应力增加，晶格内部产生缺陷，达到增大晶体水化活性的目的。通常在水泥工业生产过程中使用的活化剂有As2O5，V2O5，Cr2O3，MgO，BaO ，CrO，P2O5，R2O等，同时活化剂的加入可以有效的降低矿物合成过程中的晶体活化能。但在BYT熟料中应用活化剂还需要解决如下技术问题：（1）目前活化剂对熟料性能的研究主要集中在硅酸盐熟料中，由于BYT熟料包含C4A3$和C5S2$两种非硅酸盐矿物，选择的活化剂不能对C4A3$和C5S2$的水化活性造成负面影响；（2）BYT熟料中C5S2$的稳定温度在1000~1250℃，活化剂掺加后可能造成C5S2$的热稳定性降低，C5S2$含量下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上问题，提供了一种在保证熟料矿物组成满足设计要求的同时，提高硅酸二钙和硫硅酸钙矿物的活性，保证水泥中后期强度的稳定发展的一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙熟料的制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料，包括如下组分：石灰石：50~65 wt.%
石膏：10~30 wt.%含铝原料：5~45 wt.%活化剂：0.1%~10 wt.%。
[0007]优选地，所述石灰石：54~60 wt.%、所述石膏：18~27 wt.%、所述含铝原料：10~40 wt.%、所述活化剂：0.1%~5wt.%。
[0008]进一步限定，在原料中所述石膏包括硬石膏和/或磷石膏。
[0009]进一步限定，所述含铝原料包括铝矾土、粉煤灰、铝灰、赤泥中一种或几种的混合物。
[0010]进一步限定，所述活化剂为硼酸盐、磷酸盐和氟化物中任意一种或多种的组合。
[0011]其中，硼酸盐占原料的0~5 wt.%、磷酸盐占原料的0.1~5 wt.%和氟化物占原料的0~5 wt.%。
[0012]进一步限定，原料满足如下特征中的至少一个：A．所述石灰石中CaO含量为45~56wt.%；B．所述石膏中SO3含量30~50wt.%；C. 在原料中所述含铝原料中SiO2含量为15~60wt.%、Al2O3含量为20~60 wt.%。
[0013]进一步限定，所述硼酸盐为含硼的无机化合物包括但不限于硼酸，硼砂和/或硼酸镁。
[0014]所述磷酸盐为含磷的无机化合物包括但不限于磷酸氢钙、磷酸钙和/或磷酸钠。
[0015]所述氟化物为含氟的无机化合物包括但不限于氟化钙和/或氟化钠。
[0016]一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料制成的熟料，包括：无水硫铝酸钙15~35 wt.%、硫硅酸钙5~25 wt.%、硅酸二钙40~70 wt.%、铁铝酸盐矿物3~8 wt.%、游离石膏2~15 wt.%、游离石灰0~2 wt.%。
[0017]进一步限定，所述无水硫铝酸钙中立方晶型硫铝酸钙的含量为5~30 wt.%。
[0018]进一步限定，所述硅酸二钙中α
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硅酸二钙的含量为10~50 wt.%；一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料制成水泥的方法，其特征在于，水泥原料的制备包括如下步骤：S100，将各工业原料、活化剂分别烘干后进行粉磨，得到各原料粉体备用；S200，将步骤S100中各原料粉体按照质量百分比混合，经均化处理后得到生料；S300，将步骤S200将生料烘干，放入高温炉中煅烧；S400，将步骤S300煅烧产物取出后快速冷却至室温，然后经粉磨即得。
[0019]进一步限定，步骤S100包括：S110，将石灰石，硬石膏，含铝原料，分别于105~125℃烘干、破碎并使用粉磨设备粉磨至80μm筛余＜20%，干燥贮存备用；S120，将含二水石膏的原材料，于60~80℃烘干，使用粉磨设备粉磨至80μm筛余＜20%，干燥贮存备用；含二水石膏的原材料也是用于制备熟料的，是部分硫质原料因工艺原
因生成的。考虑到烘干温度高可能造成其失水，进而影响到材料中氧化物组成的计算，在此进行了烘干制度的区分；S130，将活化剂根据需要，按比例混合，将活化剂磨细至80μm筛余＜10%后，干燥贮存备用。
[0020]进一步限定，将制成的熟料与石膏A进行混合；石膏A的掺量根据式1计算：C
G
=0.13
×
A
c
/S
g
×
M
‑
A
an
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式1C
G
：石膏A与熟料的比值，设熟料为1，可算出石膏A掺入的质量分数；A
c
：熟料中C4A3$的质量分数；S
g
：石膏A中SO3的质量分数；M：石膏A系数，参考硫铝酸盐水泥；A
an
: 熟料中C$的质量分数。
[0021]进一步限定，其特征在于，所述石膏A包括二水石膏、硬石膏、脱硫石膏中的一种或几种的混合物。
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料，其特征在于，包括如下组分：石灰石：50~65 wt.%石膏：10~30 wt.%含铝原料：5~45 wt.%活化剂：0.1%~10 wt.%。2.根据权利要求1所述的一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料，其特征在于，所述活化剂为硼酸盐、磷酸盐和氟化物中一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料，其特征在于，原料满足如下特征中的至少一个：A．所述石灰石中CaO含量为45~56wt.%；B．所述石膏中SO3含量30~50wt.%；C.所述含铝原料中SiO2含量为15~60wt.%、Al2O3含量为20~60 wt.%。4.一种基于权利要求1所述一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料制成的熟料，其特征在于，包括：无水硫铝酸钙15~35 wt.%、硫硅酸钙5~25 wt.%、硅酸二钙40~70 wt.%、铁铝酸盐矿物3~8 wt.%、游离石膏2~15 wt.%、游离石灰0~2 wt.%。5.根据权利要求4所述的一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料制成的熟料，其特征在于，所述无水硫铝酸钙中立方晶型硫铝酸钙的含量为5~30wt.%。6.根据权利要求4所述的一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料制成的熟料，其特征在于，所述硅酸二钙中α
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硅酸二钙的含量为10~50 wt.%。7.一种基于权利要求1所述一种硅酸二钙
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硫铝酸钙
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硫硅酸钙水泥原料制成水泥的方法，其特征在于，水泥原料的制备包括如下步骤：S100，将各工业原料、活化剂分别烘干后进行粉磨，得到各原料粉体备用...

【专利技术属性】
技术研发人员：任雪红，曹立学，郅晓，张文生，叶家元，张洪滔，安楠，杜世博，崔文娟，
申请(专利权)人：中国建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：