一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法技术

技术编号：41004028 阅读：24 留言：0更新日期：2024-04-18 21:41

本发明专利技术提供一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，属于建筑材料领域。在熟料煅烧过程中，第一步控制烧成温度1100～1200℃，保温时间为1～2h，生成大量C<subgt;5</subgt;S<subgt;2</subgt;$矿物；第二步升高煅烧温度至1280～1320℃，保温时间为1～2h，从而控制C<subgt;5</subgt;S<subgt;2</subgt;$矿物不完全分解，大部分转化为晶粒尺寸细小的α'‑C<subgt;2</subgt;S和C$熟料矿物。除此以外，通过矿化技术促进C<subgt;3</subgt;S在1300℃左右大量生成，通过离子掺杂畸化C<subgt;2</subgt;S矿物晶格和C<subgt;3</subgt;S矿物晶格，增加高贝利特水泥熟料矿物的晶体缺陷，细化熟料矿物的晶粒尺寸。上述方法协同作用，细化了高贝利特水泥熟料晶粒尺寸，提高了高贝利特水泥的早期活性。本发明专利技术制备方法解决了高贝利特水泥早期活性低等问题，制备的高贝利特水泥熟料具有晶粒尺寸细小，包含α'‑C<subgt;2</subgt;S矿物的特点。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料领域，涉及一种细化熟料矿物贝利特的方式活化水泥早期活性的方法。

技术介绍

1、为降低国内水泥行业生产能耗和二氧化碳排放等低碳环保目标，人们对新型低碳水泥熟料体系的关注度越来越高。贝利特水泥熟料(c2s)是一种低碳水泥熟料，烧成温度较传统硅酸盐水泥熟料低150℃～250℃，石灰石用量更低，使得贝利特水泥熟料能耗及co2排放量降幅均在25％以上，具有低钙低排放低能耗等特点。基于以上优点，以贝利特为主要组分的水泥熟料体系逐渐发展起来。如中国建筑材料科学研究院研发的硫铝酸盐水泥熟料(csa)，主要矿物为硫铝酸钙(c4a3$，ye'elimite)和贝利特，是以石灰石、矾土、石膏为原料，在1300～1350℃下煅烧制备而得；法国的lafarge提出的aether水泥熟料，主要矿物为c4a3$、贝利特、c2(a,f)，可以在1200～1300℃生产；德国的heidelbergcement提出了贝利特-硫铝酸钙-硫硅酸钙体系水泥熟料(bct水泥熟料)，主要矿物为c4a3$、c2s、c2(a,f)和硫硅酸钙(c5s2$)，可以在1250-1300℃生产。

2、以上新型水泥熟料体系虽然采用了一定量的贝利特作为主要熟料组成，降低了水泥熟料的烧成温度，但是往往都包含了大量的硫铝酸钙矿物，其主要原因是贝利特在熟料中多以β-c2s形式存在，早期水化活性低，水化反应慢，引入大量硫铝酸钙矿物可以使水泥熟料体系早期水化活性提高。目前国内外采用大量(>30％)引入c4a3$的方式提高c4a3$-c2s熟料体系活性的方法。然

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用工业废弃原料细化贝利特晶粒尺寸的方法，制备具有良好早期水化活性的高贝利特水泥熟料。

2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：

3、一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，该方法具体如下：

4、将生料入高温窑煅烧，在熟料煅烧过程中，第一步控制烧成温度1100～1200℃，保温时间为1～2h，生成大量硫硅酸钙(简称c5s2$)矿物；第二步升高煅烧温度至1280～1320℃，保温时间为1～2h，从而控制c5s2$矿物不完全分解，大部分转化为晶粒尺寸细小的α'-c2s和c$熟料矿物。除此以外，通过矿化技术促进c3s在1300℃左右大量生成，通过离子掺杂畸化c2s矿物晶格和c3s矿物晶格，增加高贝利特水泥熟料矿物的晶体缺陷，细化熟料矿物的晶粒尺寸。上述方法协同作用，细化了高贝利特水泥熟料晶粒尺寸，提高了高贝利特水泥的早期活性。

5、进一步的，所述的生料按质量百分比由以下原料组分组成：

6、石灰石：55％～70％，粘土或硅灰：15％～25％，磷石膏或脱硫石膏：8％～15％，矿化组分a：3～8％，上述组分质量百分比之和为100％。

7、进一步的，所述的矿化组分a按质量百分比由以下原料组分组成：萤石20～50％，菱镁尾矿5～20％，锶渣10～60％，钡渣：10～60％，钢渣0～20％。上述组分质量百分比之和为100％。

8、进一步的，所述的熟料矿物的组成为c2s(包含β-c2s与α'-c2s)：40-60％、c3s：15-30％、c5s2$：0-5％、c4a3$：10-15％、c$：6-10％、其余为不可避免的杂质。

9、本专利技术技术方案的特点还在于，

10、一种细化贝利特熟料矿物的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤(1)生料配料计算及制备

12、根据各原材料化学成分，计算高贝利特水泥熟料的原料组成。

13、步骤(2)生料粉磨及预混均化

14、将石灰石、粘土或硅灰、磷石膏、组分a按质量分数比例进行破碎、粉磨，控制生料细度通过0.08mm方孔筛，经预均化得到合格生料。

15、步骤(3)熟料煅烧：

16、将步骤(2)所制备生料入窑煅烧，在熟料煅烧过程中，第一步控制烧成温度1100～1200℃，保温时间为1～2h；第二步升高煅烧温度至1280～1320℃，保温时间为1～2h；经快速急冷，获得晶粒尺寸细化的高贝利特水泥熟料。

17、在应用时，将步骤(3)中的高贝利特水泥熟料粉磨至勃氏比表面积350～400m2/kg，即制成高贝利特水泥。

18、本专利技术的有益效果在于：

19、在高贝利特水泥生料中大量添加磷石膏或脱硫石膏及矿化组分a，能够使c2s在1100-1200℃大量形成中间矿物c5s2$，进一步升温至1280～1350℃，由硫硅酸钙分解获得细化的α'-c2s的高活性贝利特矿物和c$；组分a通过矿化技术促进c3s在1300℃左右生成大量晶粒细小的c3s和c2s矿物，活性最大化；组分a中的钡、锶等离子可以畸化贝利特晶格和阿利特晶格，增加熟料晶体缺陷，细化熟料晶粒尺寸。上述方法协同作用，能够使熟料矿物中贝利特的晶粒尺寸在10μm左右，远低于传统贝利特的晶粒尺寸20μm左右。上述方法协同作用，细化了高贝利特水泥熟料晶粒尺寸，包含晶粒活性更高的α'-c2s晶型，使得高贝利特水泥早期水化活性和早期强度得到有效提升。

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【技术保护点】

1.一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，其特征在于，该方法具体如下：将生料入高温窑煅烧，在熟料煅烧过程中，第一步控制烧成温度1100～1200℃，保温时间为1～2h，生成大量硫硅酸钙矿物，简称C5S2$；第二步升高煅烧温度至1280～1320℃，保温时间为1～2h，从而控制C5S2$矿物不完全分解，大部分转化为晶粒尺寸细小的α'-C2S和C$熟料矿物。

2.根据权利要求1所述的一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，其特征在于，通过矿化技术促进C3S在1280～1320℃温度区间范围内生成，通过离子掺杂畸化C2S矿物晶格和C3S矿物晶格，增加高贝利特水泥熟料矿物的晶体缺陷，细化熟料矿物的晶粒尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，其特征在于，所述的生料按质量百分比由以下原料组分组成：

4.根据权利要求3所述的一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，所述的矿化组分A按质量百分比由以下原料组分组成：萤石20～50％，菱镁尾矿5～20％，锶渣10～60％，钡渣：10～60％，

5.根据权利要求1所述的一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，其特征在于，所述的熟料矿物的组成为C2S(包含β-C2S与α'-C2S)：40-60％、C3S：15-30％、C5S2$：0-5％、C4A3$：10-15％、C$：6-10％、其余为不可避免的杂质。

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【技术特征摘要】

1.一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，其特征在于，该方法具体如下：将生料入高温窑煅烧，在熟料煅烧过程中，第一步控制烧成温度1100～1200℃，保温时间为1～2h，生成大量硫硅酸钙矿物，简称c5s2$；第二步升高煅烧温度至1280～1320℃，保温时间为1～2h，从而控制c5s2$矿物不完全分解，大部分转化为晶粒尺寸细小的α'-c2s和c$熟料矿物。

2.根据权利要求1所述的一种通过细化活化贝利特矿物提升水泥早期活性的方法，其特征在于，通过矿化技术促进c3s在1280～1320℃温度区间范围内生成，通过离子掺杂畸化c2s矿物晶格和c3s矿物晶格，增加高贝利特水泥熟料矿物的晶体缺陷，细化熟料矿物的晶粒尺寸。

3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：常钧，杜小云，陈永波，乔柱，周金波，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：

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