一種貝利特水泥及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術領域，具體涉及一種貝利特水泥及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)硅酸鹽水泥由四大礦物組成，分別是硅酸三鈣（3Ca0 ? Si02，簡寫為C3S，又叫 阿利特）、硅酸二鈣（2Ca0*Si02，簡寫為(：#，又叫貝利特）、鋁酸三鈣（3Ca0*Al 203，簡寫為 C3A)和鐵鋁酸四鈣（4Ca0*Al20 3 *Fe203，簡寫SC4AF，又叫才利特），其中硅酸三鈣是最主要 的構成礦物，含量為50~70%。傳統(tǒng)硅酸鹽水泥早期強度較高、水化放熱量較大，制備時需 要高鈣配料和較高的燒成溫度（1450~1500°C )，且0)2排放量高，增加了能耗和環(huán)境污染。 以C2S為主要礦物的貝利特水泥，其C 2S含量為40~70%，具有水化放熱低、后期強度增長 率大、制備過程中燒成溫度低（1350°C )、0)2排放量低等特點，在水工大壩等重點工程廣泛 應用。然而由于貝利特礦物水化活性低于阿利特，導致高貝利特水泥的早期強度較傳統(tǒng)水 泥低，制約了其在通用水泥領域的應用?，F(xiàn)有技術中提高貝利特水泥早期強度主要通過快 速冷卻、化學活化和低溫合成等途徑來增加其水化反應活性，但這些手段效果并不理想。
[0003] 以硫鋁酸鈣為主要礦物的硫（鐵）鋁酸鹽水泥因為優(yōu)異的早強特性而在水泥制 品、低溫施工、快速施工等領域有著廣泛的應用。由于硫鋁酸鈣在早期就發(fā)揮出了全部的強 度，后期強度幾乎不增進甚至有倒縮的趨勢，而且硫鋁酸鈣水泥對養(yǎng)護要求較高，稍有不慎 極容易造成混凝土表面起砂，從而使混凝土吸水率增加，降低混凝土抗?jié)B能力和耐久性。另 外，硫鋁酸鹽水泥的制備過程中需要用到高品位的鋁質原材料，優(yōu)質鋁質原材料的缺乏和 成本問題也是制約硫鋁酸鹽水泥廣泛應用的一個重要問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供一種貝利特水泥及其制備方法，該貝利特水泥具有優(yōu)異的早期強度和 水化反應活性，其制備方法具有低鈣低排放的優(yōu)點。
[0005] 本發(fā)明提供了一種貝利特水泥，其水泥熟料包括以下重量配比的礦物組分：
[0006] 硅酸二鈣：40%~70% ;
[0007] 硅酸三鈣：10 %~40 % ;
[0008] 鐵鋁酸四鈣：6%~15% ;
[0009] 無水硫鋁酸鈣：1 %~10% ;
[0010] 鋁酸三鈣：0%~8%;
[0011] 硫酸鈣：0%~2%。
[0012] 作為優(yōu)選，其中所述無水硫鋁酸鈣的化學式為3Ca0 ? 3A1203 ? CaS04，簡寫為 ;硫酸鈣的化學式為CaS04，簡寫為cT
[0013] 作為優(yōu)選，所述貝利特水泥熟料的游離氧化鈣的重量百分含量不大于0. 5%，所述 貝利特水泥熟料的升重不小于l〇〇〇g/L。
[0014] 作為優(yōu)選，所述貝利特水泥熟料的硫鋁比為0. 15~0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~ 0. 8,硅率為2. 0~3. 5,鋁率為0. 7~2. 0。
[0015] 作為優(yōu)選，所述貝利特水泥的比表面積為350±20m2/Kg。
[0016] 另外，本發(fā)明還提供了一種貝利特水泥的制備方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟1，根據(jù)所述貝利特水泥熟料的組成及其熟料的硫鋁比、石灰飽和系數(shù)、硅率 和鋁率四個率值選擇生料組分和確定各生料組分的重量配比，所述貝利特水泥熟料包括以 下重量配比的礦物組分：
[0018]硅酸二鈣：40%~70% ;
[0019] 硅酸三鈣：10 %~40 %;
[0020] 鐵鋁酸四鈣：6%~15%;
[0021] 無水硫鋁酸鈣：1 %~10 %;
[0022] 鋁酸三鈣：0%~8%;
[0023] 硫酸鈣：0%~2%;
[0024] 所述貝利特水泥熟料的硫鋁比為0. 15~0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~0. 8,硅率 為2. 0~3. 5,鋁率為0. 7~2. 0;
[0025] 步驟2,將步驟1中配好的生料組分進行充分混合，然后粉磨成生料粉；
[0026] 步驟3,將所述生料粉先預熱再經(jīng)高溫煅燒，冷卻至常溫，制得貝利特水泥熟料；
[0027] 步驟4,將所述貝利特水泥熟料與石膏共同粉磨，制得貝利特水泥。
[0028] 作為優(yōu)選，所述生料粉的細度為80 ym方孔篩篩余不大于20%。
[0029] 作為優(yōu)選，所述生料粉預熱的溫度為850~1000°C，所述煅燒溫度為1300~ 1400°C，所述煅燒時間為20~60min，且煅燒過程中保證爐內或窯內處于氧化氣氛。
[0030] 作為優(yōu)選，所述石膏的用量滿足制得的貝利特水泥中S03的重量百分含量為2%~
[0031] 作為優(yōu)選，步驟4中所述貝利特水泥熟料與石膏共同經(jīng)粉磨至比表面為 350±20m 2/Kg。
[0032] 所述生料組分的原材料均為工業(yè)原材料或者工業(yè)廢渣，鈣質原料可采用水泥生產 常用石灰石或較低品味的石灰石，鋁質原料可采用粘土、粉煤灰、鋁廢石、高鋁粉煤灰等，鐵 質原料可以選用鐵尾礦、硫酸渣、銅礦渣等，石膏可為天然二水石膏、工業(yè)副產品石膏如脫 硫石膏、磷石膏等。
[0033] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0034] 1、本發(fā)明制備的貝利特水泥在配料中加入少量石膏一方面引入少量無水硫鋁酸 鈣組分，另一方面引入部分硫，來同時增強該貝利特水泥的水化活性，從而增強其早期強 度，使其接近于普通硅酸鹽水泥的強度。同時，該貝利特水泥熟料中無水硫鋁酸鈣礦物的含 量少可以使該貝利特水泥避免出現(xiàn)硫鋁酸鹽水泥后期強度倒縮和表面起砂的缺點。
[0035] 2、本發(fā)明制備的貝利特水泥主要以低鈣的貝利特為主要礦物組分，具有普通貝利 特水泥的低鈣低排放、高耐久性和對原材料品味要求低等特點。
[0036]3、本發(fā)明方法對原材料的品味要求低于傳統(tǒng)硅酸鹽生產，可以利用較低品味的石 灰石以及工業(yè)廢渣資源，且其煅燒溫度低于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥，在生產過程中可使用部分劣 質的煤炭和替代燃料，具有顯著的節(jié)約資源和能源的效果。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0038] 以下實施例中所述貝利特水泥熟料的硫鋁比（Pm)、石灰飽和系數(shù)（KH)、硅率（SM) 和鋁率（IM)四個率值的具體公式為：
【主權項】
1. 一種貝利特水泥，其特征在于，其水泥熟料包括以下重量配比的礦物組分： 硅酸二鈣：40%~70% ; 硅酸三鈣：1〇%~40% ; 鐵鋁酸四鈣：6%~15% ; 無水硫鋁酸鈣：1%~10% ; 鋁酸三鈣：〇%~8% ; 硫酸鈣：〇%~2%。
2. 根據(jù)權利要求1所述的貝利特水泥，其特征在于，其水泥熟料的游離氧化鈣的重量 百分含量不大于〇. 5%，其水泥熟料的升重不小于1000g/L。
3. 根據(jù)權利要求1所述的貝利特水泥，其特征在于，其水泥熟料的硫鋁比為0. 15~ 0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~0. 8,硅率為2. 0~3. 5,鋁率為0. 7~2. 0。
4. 根據(jù)權利要求1所述的貝利特水泥，其特征在于，該水泥的比表面積為350±20mV Kgo
5. -種貝利特水泥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，根據(jù)所述貝利特水泥熟料的組成及其熟料的硫鋁比、石灰飽和系數(shù)、硅率和鋁 率四個率值選擇生料組分和確定各生料組分的重量配比，所述貝利特水泥熟料包括以下重 量配比的礦物組分： 硅酸二鈣：40%~70% ; 硅酸三鈣：1〇%~40% ; 鐵鋁酸四鈣：6%~15% ; 無水硫鋁酸鈣：1%~10% ; 鋁酸三鈣：〇%~8% ; 硫酸鈣：〇%~2% ; 所述貝利特水泥熟料的硫鋁比為〇. 15~0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~0. 8,硅率為 2. 0~3. 5,鋁率為0? 7~2. 0 ; 步驟2,將步驟1中配好的生料組分進行充分混合，然后粉磨成生料粉； 步驟3,將所述生料粉先預熱再經(jīng)高溫煅燒，冷卻至常溫，制得貝利特水泥熟料； 步驟4,將所述貝利特水泥熟料與石膏共同粉磨，制得貝利特水泥。
6. 根據(jù)權利要求5所述的貝利特水泥的制備方法，其特征在于，所述生料粉的細度為 80ym方孔篩篩余不大于20%。
7. 根據(jù)權利要求5所述的貝利特水泥的制備方法，其特征在于，所述生料粉預熱的溫 度為850~KKKTC，所述煅燒溫度為1300~1400°C，所述煅燒時間為20~60min，且煅燒 過程中保證爐內或窯內處于氧化氣氛。
8. 根據(jù)權利要求5所述的貝利特水泥的制備方法，其特征在于，所述石膏的用量滿足 制得的貝利特水泥中SO3的重量百分含量為2%~5%。
9. 根據(jù)權利要求5所述的貝利特水泥的制備方法，其特征在于，步驟4中所述貝利特水 泥熟料與石膏共同經(jīng)粉磨至比表面為350 ± 20m2/Kg。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種貝利特水泥及其制備方法，該貝利特水泥熟料包括以下重量配比的礦物組分：硅酸二鈣：40～70％，硅酸三鈣：10～40％，鐵鋁酸四鈣：6～15％，無水硫鋁酸鈣：1～10％，鋁酸三鈣：0～8％，硫酸鈣：0～2％。本發(fā)明在貝利特水泥熟料中引入少量的無水硫鋁酸鈣礦物，在不改變貝利特水泥低鈣、低能耗、對原材料品味要求低等優(yōu)勢的基礎上，大幅度提高貝利特水泥的早期強度，接近普通水泥，且利用較低品味的石灰石以及工業(yè)廢渣資源，具有顯著的節(jié)約資源和能源的效果。
【IPC分類】C04B11-30, C04B7-32
【公開號】CN104788032
【申請?zhí)枴緾N201510166198
【發(fā)明人】王敏, 汪智勇, 文寨軍, 王晶
【申請人】中國建筑材料科學研究總院
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月9日