專利名稱：貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用鍶渣為原料制備的以硅酸二鈣 和硅酸三鈣為主導(dǎo)礦相的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)硅酸鹽水泥中的硅酸三鈣礦物(C3S，又稱阿利特)含量一般在50%，甚至 達(dá)到60%以上，是水泥中最重要的礦相，需要消耗大量的優(yōu)質(zhì)石灰石，其煅燒溫度高達(dá) 1450°C，排放較多的CO2，增加了生產(chǎn)能耗和污染。而高貝利特水泥中的硅酸二鈣含量一般 高于硅酸三鈣，其燒成溫度一般在1350°C，且長期強(qiáng)度高，降低了能耗，CO2排放量。并且， 硅酸二鈣比硅酸三鈣少消耗三分之一的CaO，使貝利特水泥中CaO的量明顯降低，進(jìn)而減少 了硬化水泥漿體中Ca(OH)2的形成量，提高了水泥的抗蝕性和耐久性，也有利于低鈣質(zhì)石灰 石的應(yīng)用。但是由于貝利特礦物水化活性低，導(dǎo)致高貝利特水泥的早期強(qiáng)度低，嚴(yán)重限制了 高貝利特水泥的推廣應(yīng)用，提高貝利特水泥早期強(qiáng)度采取的主要技術(shù)措施是活化貝利特礦 物、急冷、細(xì)磨，但效果并不理想。而硫鋁酸鍶鈣礦物具有突出快硬早強(qiáng)的特性，有利于水泥 早期強(qiáng)度的提高，并且具有低溫?zé)珊臀⑴蛎浶缘忍攸c(diǎn)，是一種良好的低溫早強(qiáng)型礦物。

發(fā)明內(nèi)容
為解決水泥熟料早期強(qiáng)度低，燒成溫度高、水泥制造能耗增加、生產(chǎn)效率降低、優(yōu) 質(zhì)資源消耗增加、水泥收縮開裂現(xiàn)象得不到改善的問題，提供了一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣 水泥。本發(fā)明通過以下措施實(shí)現(xiàn)本發(fā)明公開了一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的礦 相體系組成硫鋁酸鍶鈣1-20%硅酸二鈣30-60%硅酸三鈣10-45%鋁酸三鈣2-20%鐵鋁酸鈣2-20%所述硫鋁酸鍶鈣化學(xué)式為(3-x)Ca0 · xSrO · 3A1203 · CaSO4,式中χ =廣3。作為 本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣5-20%硅酸二鈣30-50%硅酸三鈣10-35%鋁酸三鈣2-10%鐵鋁酸鈣5_15%。上述本發(fā)明的貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥，是由以下重量配比的原料制成
CaO 30-50%SiO2 5-20%Al2O3:1-20%Fe2O3 0. 6-7%SO3 :0. 1-3%SrO :0. 1-10%CaF2 :0· 1-1%。上述本發(fā)明的的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，所述的SrO為鍶礦或鍶渣。本發(fā)明主要是將貝利特水泥熟料與硫鋁酸鍶鈣礦物復(fù)合，制備出以C2S和 C1.5Sr2.5A3 §為主導(dǎo)礦物的新體系=C2S-C1.5Sr2.5A3 S -C3S-C4AF-C3A,達(dá)到優(yōu)化礦相組成的目 的。硫鋁酸鍶鈣礦物含有的Sr2+和SO3，具有一定的礦化作用，可促進(jìn)貝利特礦物的形成，并 有利于C3S在低溫下合成，對提高貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的早期強(qiáng)度具有重要作用。研究 發(fā)現(xiàn)，貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的長期強(qiáng)度較高，3天強(qiáng)度雖然低于普通硅酸鹽水泥，但明 顯高于高貝利特水泥，并且凝結(jié)時(shí)間縮短，水泥的28天強(qiáng)度接近普通硅酸鹽水泥，90天強(qiáng) 度則比普通硅酸鹽水泥高10-20%。貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥結(jié)合了貝利特水泥水化熱低 和硫鋁酸鍶鈣礦物微膨脹的優(yōu)點(diǎn)，改善了水化放熱弓I起的大體積混凝土溫度應(yīng)力的問題， 減少了溫度裂縫，并減少了收縮裂紋。該水泥制備工藝與硅酸鹽水泥一致，生產(chǎn)方便，并且 能利用工業(yè)廢渣和低品質(zhì)石灰石，降低了資源和能源的消耗，成本低廉。傳統(tǒng)硅酸鹽水泥采用四組分配料，主要有CaO，SiO2, Al2O3，F(xiàn)e2O3，通過高溫固相 反應(yīng)形成水泥熟料的四種主要礦物相，主要有硅酸三鈣(C3S),硅酸二鈣(C2S),鋁酸三鈣 (C3A),鐵鋁酸四鈣(C4AF)。熟料燒成溫度為1450°C。貝利特一硫鋁酸鍶鈣水泥采用六組分配料，主要有CaO，SiO2, Al2O3，F(xiàn)e2O3，SrO, SO3,通過低溫固相反應(yīng)形成水泥熟料的五種主要礦物相，硅酸三鈣(C3S),硅酸二鈣(C2S), 鋁酸三鈣(C3A),鐵鋁酸四鈣(C4AF),硫鋁酸鍶鈣的組成為(3-X) CaO ^SrOdAl2O3*CaSO4U =廣3)，熟料燒成溫度為1300°C -1400°C。本發(fā)明的要點(diǎn)是在貝利特水泥原料中加入少量鍶渣(鍶渣是生產(chǎn)鍶鹽產(chǎn)生的廢 渣，主要成分為SrO、SO3> CaO2和SO3)、硫酸鹽等組分，在低于1400°C的低溫條件下燒成， 并加入少量的螢石礦化劑，通過固相反應(yīng)在熟料礦物體系中形成一定數(shù)量的硫鋁酸鍶鈣礦 物，組成新的熟料礦相體系，達(dá)到提高早期強(qiáng)度的目的。本發(fā)明的有益效果是1、提高了貝利特水泥的早期強(qiáng)度。硫鋁酸鍶鈣礦物是一種 具有良好早強(qiáng)性能的水硬性礦物，將它與C2S礦相復(fù)合，可使貝利特水泥早期強(qiáng)度有較大提 高；2、節(jié)約了能源及資源。該水泥燒成溫度低于1400°C，比硅酸鹽水泥的燒成溫度至少降 低了 50°C，節(jié)約了能源；熟料中C2S的含量高，可應(yīng)用低鈣石灰石生產(chǎn)，減少了優(yōu)質(zhì)資源的 消耗；3、改善了水泥體積穩(wěn)定性。硬化水泥漿體具有微膨脹性，微裂紋減少，密實(shí)度提高，水 泥的抗腐蝕和耐久性好；4、廢棄物資源化?？墒褂煤J工業(yè)廢渣提供鍶組分，使其轉(zhuǎn)化為無毒的硫鋁酸鍶 鈣礦物，既實(shí)現(xiàn)了廢棄物利用，又消除了鍶渣對環(huán)境的污染及對土地的占用；5、改善環(huán)境。該水泥體系中C2S的含量高，減少了CO2排放量，減輕了環(huán)境污染；6、生產(chǎn)成本低。


圖1貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥熟料的XRD分析圖。圖2貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥熟料的SEM分析圖。圖中■ C3S, ▲ C2Si^CuSiY5Aj， C4AF ；1、硫鋁酸鍶鈣礦物；2、阿利特礦物；
3、鐵鋁酸四鈣；4、貝利特礦物。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的具體實(shí)施例見表1。 表1水泥生料化學(xué)成分/重量％ 本發(fā)明依據(jù)1_5#比例的按照上述實(shí)施例1_5#的配比將反應(yīng)物原料CaO，SiO2, Al2O3，F(xiàn)e2O3，SrO, SO3, CaF2放入高溫爐內(nèi)煅燒，所述SrO為鍶礦或鍶渣，煅燒溫度控制在 13200C -1400°C，通過固相反應(yīng)在熟料礦物體系中形成表2的硫鋁酸鍶鈣礦物，組成新的熟 料礦相體系，達(dá)到提高早期強(qiáng)度的目的。1_5#所得水泥熟料的礦相組成見表2 表2水泥熟料的礦相組成(重量％) 在實(shí)驗(yàn)室用硅鉬棒電爐對以上熟料燒成。水泥物理性能見表3。
權(quán)利要求
一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于其水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣1-20％硅酸二鈣30-60％硅酸三鈣10-45％鋁酸三鈣2-20％鐵鋁酸鈣2-20％；所述硫鋁酸鍶鈣化學(xué)式為(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·CaSO4，式中x＝1~3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于所述水泥熟料是由以下 重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣5-20% 硅酸二鈣30-50% 硅酸三鈣10-35% 鋁酸三鈣2-10% 鐵鋁酸鈣5-15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于是由以下重量 配比的原料制成CaO 30-50% Si02 5-20% A1203 1-20% Fe203 0. 6-7% S03 0. 1-3% SrO 0. 1-10% CaF2 :0. 1-1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于所述的SrO為鍶礦或鍶渣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣1-20％、硅酸二鈣30-60％、硅酸三鈣10-45％、鋁酸三鈣2-20％、鐵鋁酸鈣2-20％；所述硫鋁酸鍶鈣化學(xué)式為(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·CaSO4，式中x＝1~3。本發(fā)明的有益效果1、提高了貝利特水泥的早期強(qiáng)度2、節(jié)約了能源及資源3、改善了水泥體積穩(wěn)定性4、廢棄物資源化5、改善環(huán)境6、生產(chǎn)成本低。
文檔編號C04B12/00GK101857388SQ20101018805
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者葉正茂, 周宗輝, 常鈞, 王守德, 王輝, 程新, 蘆令超, 黃世峰 申請人:濟(jì)南大學(xué)