阿利特－硫铝酸锶钙水泥制造技术

本发明专利技术公开了一种阿利特－硫铝酸锶钙水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的矿相体系组成：硫铝酸锶钙：２－１５％、硅酸三钙：５０－６６％、硅酸二钙：１０－２０％、铝酸三钙：５－１５％、铁铝酸四钙：５－１５％；所述硫铝酸锶钙化学式为（３－ｘ）ＣａＯ.ｘＳｒＯ.３Ａｌ２Ｏ３.ＣａＳＯ４，式中ｘ＝１～３。本发明专利技术的有益效果是：１、提高了硅酸盐水泥的早期性能；２、节约了能源及资源；３、改善了水泥体积稳定性；４、废弃物资源化；５、改善环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水泥材料
，特别涉及一种利用锶渣为原料制备的以硅酸二钙 和硅酸三钙为主导矿相的阿利特-硫铝酸锶钙水泥。
技术介绍
目前，大量生产和使用的传统硅酸盐水泥仍然存在一些不足，主要表现为水泥熟 料烧成温度高达1450°C，能源消耗高；水泥早期强度低；水化硬化过程发生体积收缩，并产 生收缩微裂纹，影响了水泥混凝土的耐久性。因此，如何进一步降低硅酸盐水泥的烧成温 度，提高其早期强度、改善体积稳定性是水泥
重点解决的关键问题。提高传统硅酸盐水泥性能采取的主要技术措施是提高水泥熟料中硅酸三钙(C3S) 的含量，从而提高水泥强度，但这会导致水泥熟料烧成温度进一步提高，水泥窑炉产量进一 步降低，并需要选择优质石灰石资源生产，将会造成水泥制造能耗增加、生产效率降低、优 质资源消耗增加，且水泥收缩开裂现象得不到改善。硫铝酸钙矿物3Ca0 3A1203 CaS04是一种早强型矿物，如果用锶离子(Sr2+)部 分取代其中的钙离子(Ca2+)，形成的硫铝酸锶钙矿物(3-x)Ca0 xSrO 3A1203 CaS04(x = 广3)是一种具有突出快硬早强性能的水硬性矿物，且其烧成温度低。制造该矿物所使用的 主要原料为石灰石、铝矾土、含锶工业废渣和石膏等，煅烧温度为1300-1350°C。所制造的硫 铝酸锶钙矿物的抗压强度在1天、3天和7天龄期分别达到30. 5MPa、55. 8MPa和68. 5MPa, 快硬早强性能良好。
技术实现思路
为解决水泥熟料烧成温度高、水泥制造能耗增加、生产效率降低、优质资源消耗增 加、水泥收缩开裂现象得不到改善的问题，提供了一种阿利特-硫铝酸锶钙水泥。本专利技术通过以下措施实现本专利技术公开了 一种阿利特_硫铝酸锶钙水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的矿 相体系组成硫铝酸锶钙2_15%硅酸三钙30-55%硅酸二钙15-25%铝酸三钙5_15%铁铝酸四钙5-15%;所述硫铝酸锶钙化学式为(3-x) CaO xSrO 3A1203 CaS04,式中x = 1 3。上述本专利技术的阿利特-硫铝酸锶钙水泥，其矿相体系的组成硫铝酸锶钙5_12%硅酸三钙55-62%硅酸二钙12-18%3铝酸三钙7-12%铁铝酸四钙8_12%。上述本专利技术的阿利特_硫铝酸锶钙水泥，是由以下重量配比的原料制成CaO 50-70%Si02 5-25%A1203 2-16%Fe203 2"7%S03 0. 2-2%SrO: 0.7-6%。上述本专利技术的阿利特-硫铝酸锶钙水泥，所述的SrO为锶渣。上述阿利特-硫铝酸锶钙水泥的制备方法将各反应物原料CaO，Si02, A1203， Fe203，SrO, S03放入硅钼棒高温炉内煅烧，煅烧温度控制在1320°C -1400°C，通过低温固相 反应形成熟料。本专利技术是通过在硅酸盐水泥熟料矿物体系中引入早强型矿物硫铝酸锶钙矿物，由 于该矿物烧成温度低、早期强度高、水化过程微膨胀，并且该矿物含有S03和SrO，可在水泥 熟料煅烧过程中起到矿化剂作用。因而，所制造的阿利特_硫铝酸锶钙水泥具有烧成温度 低、早期和后期强度高、收缩开裂减少、硬化浆体结构致密，并可改善水泥的耐久性。同时， 可利用含锶工业废渣生产，并消除锶渣污染，变废为宝。传统硅酸盐水泥采用四组分配料，主要有Ca0，Si02, A1203，Fe203,通过高温固相 反应形成水泥熟料的四种主要矿物相，主要有硅酸三钙(c3s)，硅酸二钙(C2S)，铝酸三钙 (C3A)，铁铝酸四钙(C4AF)。熟料烧成温度为1450°C。 本专利技术的阿利特一硫铝酸锶钙水泥采用六组分配料，主要有Ca0，Si02, A1203，Fe203, SrO, S03，通过低温固相反应形成水泥熟料的五种主要矿物相，硅酸三钙 (C3S)，硅酸二钙(C2S)，铝酸三钙(C3A)，铁铝酸四钙(C4AF)，硫铝酸锶钙的组成为(3-x) CaO xSrO 3A1203 CaS04 (x =广3)，熟料烧成温度为 1320_1400°C。本专利技术的要点是在硅酸盐水泥原料中加入少量锶渣(它是化工厂生产锶盐的一 种工业废渣，污染环境且占用土地存放。其主要成分为Sr0、S03、Ca0、Si02等)、硫酸盐等组 分，在低于1400°C的低温条件下烧成，并加入少量的萤石矿化剂，通过固相反应在熟料矿物 体系中形成一定数量的硫铝酸锶钙矿物，组成新的熟料矿相体系，达到降低烧成温度，提高 早期强度的目的。本专利技术的有益效果是1、提高了硅酸盐水泥的早期性能。硫铝酸锶钙矿物是一种 具有良好早强性能的水硬性矿物，将它与c3s矿相复合，可使水泥早期强度有较大提高，同 时加快水泥的凝结硬化速度，缩短水泥凝结时间；2、节约了能源及资源。该水泥烧成温度 低于1400°C，比硅酸盐水泥的烧成温度至少降低了 50°C，节约了能源；熟料中C3S的含量降 低，节约了石灰石，减少了对矿山的开采量，节约了资源；3、改善了水泥体积稳定性。由于硫 铝酸锶钙矿物水化过程中具有微膨胀性，部分抵消了硅酸盐水泥水化过程所产生的体积收 缩，减少了水泥收缩裂纹或开裂，因而使得水泥及混凝土的耐久性更好；4、废弃物资源化。 可使用含锶工业废渣提供锶组分，使其转化为无毒的硫铝酸锶钙矿物，既实现了废弃物利 用，又消除了锶渣对环境的污染及对土地的占用；5、改善环境。该水泥体系中C3S的含量降低，减少了石灰石用量，进而减少了 c02排放量，减轻了环境污染。 附图说明图1阿利特-硫铝酸锶钙水泥熟料的xrd分析图。图中■ c3s，▲ c2s，*CSrA S， c4af。图2水泥熟料中C3S、C2S的岩相图(同图3同一标尺)。图3水泥熟料中CSrA^的岩相图。具体实施例方式本专利技术的阿利特_硫铝酸锶钙水泥的具体实施例见表1和表2表1水泥生料化学成分重量％ 在实验室用硅钼棒电炉对以上熟料烧成，实施例的烧成温度为1320°C -1400°C。水泥物理性能见表2。表2水泥物理性能 水泥熟料的矿相组成见表3表3水泥熟料的矿相组成(重量％ )权利要求一种阿利特-硫铝酸锶钙水泥，其特征在于其水泥熟料是由以下重量配比的矿相体系组成硫铝酸锶钙2-15％硅酸三钙50-66％硅酸二钙10-20％铝酸三钙5-15％铁铝酸四钙5-15％；所述硫铝酸锶钙化学式为(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·Ca8O4，式中x＝1~3。2.根据权利要求1所述的阿利特-硫铝酸锶钙水泥，其特征在于所述矿相体系的组成硫铝酸锶钙5-12% 硅酸三钙55-62% 硅酸二钙12-18% 铝酸三钙7-12% 铁铝酸四钙8-12%。3.根据权利要求1或2所述的阿利特-硫铝酸锶钙水泥，其特征在于是由以下重量 配比的原料制成CaO 50-70% SiO2 5-25% Al2O3 2-16% Fe2O3 2-7% SO3 0. 2-2% SrO 0. 7-6%。4.根据权利要求3所述的阿利特-硫铝酸锶钙水泥，其特征在于所述的SrO为锶渣。全文摘要本专利技术公开了一种阿利特-硫铝酸锶钙水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的矿相体系组成硫铝酸锶钙2-15％、硅酸三钙50-66％、硅酸二钙10-20％、铝酸三钙5-15％、铁铝酸四钙5-15％；所述硫铝酸锶钙化学式为(3-x)Ca本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阿利特－硫铝酸锶钙水泥，其特征在于：其水泥熟料是由以下重量配比的矿相体系组成：硫铝酸锶钙：２－１５％硅酸三钙：５０－６６％硅酸二钙：１０－２０％铝酸三钙：５－１５％铁铝酸四钙：５－１５％；所述硫铝酸锶钙化学式为（３－ｘ）ＣａＯ.ｘＳｒＯ.３Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］.Ｃａ８Ｏ↓［４］，式中ｘ＝１～３。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：芦令超，王守德，常钧，叶正茂，周宗辉，黄世峰，程新，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]