專利名稱：改進(jìn)水泥添加物可磨碎性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)水泥摻磨物，特別是渣、煙道塵或白榴火山灰的可磨碎性及調(diào)節(jié)基水硬性質(zhì)的方法。
渣水泥，特別是高爐渣水泥或礦渣水泥皆由粒狀渣經(jīng)磨碎制得，并照例作為水泥混合的摻磨物應(yīng)用。曾經(jīng)報(bào)導(dǎo)，磨碎時(shí)的可磨碎性通過(guò)化學(xué)添加劑和特別是通過(guò)所得的助磨劑加以改進(jìn)，但該助磨劑在磨碎物中將構(gòu)成雜質(zhì)。同樣曾報(bào)導(dǎo)，水硬性質(zhì)，特別是硬化行為及可達(dá)到的抗壓強(qiáng)度在某些預(yù)定時(shí)間可受加到水泥中的或者在制造混凝土?xí)r添加的化學(xué)添加物的影響。
因此，本發(fā)明的目的在于，對(duì)水泥摻磨物的可磨碎性，有時(shí)并對(duì)其水硬性質(zhì)在不藉助于這類化學(xué)添加物的前提下加以改進(jìn)或施加影響。為了達(dá)到這個(gè)目的，本發(fā)明方法的實(shí)質(zhì)在于，水泥摻磨物在磨碎工序之前在250℃-1000℃下進(jìn)行熱處理。意外地發(fā)現(xiàn)，特別是高爐渣粒的機(jī)械破碎性在這種熱處理下有明顯的改進(jìn)。在這種情況下，改性實(shí)質(zhì)上界于所謂的玻璃應(yīng)力消除溫度和結(jié)晶溫度之間的范圍內(nèi)，其間曾經(jīng)表明，在大約500℃下處理約1小時(shí)可使需要的磨碎能減少大約20％。但是出人意料地發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)通過(guò)熱處理可使需要的磨碎能減少，同時(shí)并能使水硬性質(zhì)，特別是強(qiáng)度的展現(xiàn)受到影響。在大約500℃的溫度下處理高爐渣料可使需要的磨碎能減少大約20％，同時(shí)使28天-抗壓強(qiáng)度增加大約15％。在更高的溫度下處理，特別是例如在大約900℃下處理，磨碎能還會(huì)明顯減小，并發(fā)現(xiàn)所需磨碎能可減少一半，然而在這種大約900℃的溫度下處理會(huì)使7天和28天之后的抗壓強(qiáng)度變低。所需磨碎能隨處理溫度的減少并不引起抗壓強(qiáng)度和水硬性的線性變化，但在水泥拌合過(guò)程中的延遲凝固有時(shí)是希望的，這在常規(guī)方式中只能通過(guò)化學(xué)添加物才能達(dá)到。
有利的是本發(fā)明方法的熱處理在300°-900℃，特別是在300°-700℃進(jìn)行，這時(shí)在此溫度范圍內(nèi)，所需磨碎能大約能減少一半，并且在此優(yōu)選的溫度范圍內(nèi)，28天后的抗壓強(qiáng)度大約能升高20℃，只要這種熱處理的高爐渣在磨碎工序之后或在其過(guò)程中與波特蘭水泥按1∶1的比例混合。此外，該處理后的組分的可磨碎性的改進(jìn)還使波特蘭水泥熟料和處理后的高爐渣泥的混合物的可磨碎性改進(jìn)，這樣，在同波特蘭水泥熟料一道磨碎時(shí)會(huì)使所需的磨碎能量降低，或者說(shuō)，在所需磨碎能量相同的情況下可觀察到較高的磨細(xì)度。
本發(fā)明方法特別有利的實(shí)施方式是，熱處理的時(shí)間為15分-3小時(shí)之間，優(yōu)選45分-2小時(shí)。熱處理所要求的溫度，特別是在采用高爐渣的情況下，照例由高爐區(qū)的余熱提供。在處理溫度較高時(shí)可選較短的處理時(shí)間。舉例而言可利用高爐的余熱回收裝置。熱處理本身可在不同的場(chǎng)合進(jìn)行，但熱處理宜直接在制粒之后用制成粒子的余熱通過(guò)延遲冷卻進(jìn)行，這時(shí)預(yù)期的對(duì)渣質(zhì)量的影響或磨碎功的降低可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)制粒方法或?；椒ǖ暮?jiǎn)單調(diào)整，特別是通過(guò)在干制粒過(guò)程中的停留時(shí)間和溫度控制的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到。但高爐渣亦可事后改進(jìn)，并送入干燥裝置中進(jìn)行后續(xù)熱處理。最后，可在渣磨碎機(jī)前設(shè)置特殊的處理設(shè)備，例如同時(shí)利用熟料冷卻器的余熱，其間另一種方法可將高爐渣在水泥轉(zhuǎn)管爐熟料冷卻器區(qū)內(nèi)放入對(duì)處理適宜的溫度窗中。最后，可提高高爐渣的磨碎溫度。
除了對(duì)混凝土早期強(qiáng)度有下面影響的可能性以及通過(guò)改進(jìn)高爐渣組分的可磨碎性使熟料和渣一道更經(jīng)濟(jì)地磨碎的可能性之外，還存在改變和調(diào)整復(fù)合水泥特征性強(qiáng)度展現(xiàn)的可能性，同時(shí)可使例如28天-硬度降低和早期硬度提高。這樣一種操作方式可通過(guò)提高渣的細(xì)度達(dá)到，渣的細(xì)度可由改進(jìn)可磨碎性和特別是由渣和熟料一道磨碎得到。
水泥摻磨物可在熱處理后和磨碎工序之前以特別簡(jiǎn)單的方式在空氣中冷卻，其間高爐渣的處理宜在約850℃的黃長(zhǎng)石-結(jié)晶溫度以下進(jìn)行。
強(qiáng)度值特別明顯的提高可在下面情況下出現(xiàn)，如果它按一種優(yōu)選的進(jìn)一步研制的方式進(jìn)行，即熱處理在250℃至約700℃的晶種形成溫度之間，特別是在大約500℃之下進(jìn)行。
本發(fā)明下面將按附圖作進(jìn)一步的闡述。

圖1表示緊接熱處理之后抗壓強(qiáng)度的變化情況，圖2表示各種處理溫度下抗彎強(qiáng)度的變化情況，圖3表示各種處理溫度下所需磨碎能降低的情況。
在附圖所闡述的實(shí)施例子中進(jìn)行了一系列補(bǔ)充測(cè)量，特別是大多數(shù)情況下出現(xiàn)的黃長(zhǎng)石相的晶種形成溫度和結(jié)晶溫度的熱力學(xué)測(cè)量、按照Blaine通過(guò)激光衍射或篩分析對(duì)磨碎細(xì)度的測(cè)定以及按照-標(biāo)準(zhǔn)B 3310用50％渣份額WC(水/水泥)-值0.6的灰漿棱柱對(duì)水硬活性的測(cè)量。參比研究表明，在結(jié)晶形成結(jié)束之后對(duì)強(qiáng)度變化為負(fù)影響，而且這種負(fù)的強(qiáng)度變化在晶種形成結(jié)束之后參比衍射儀測(cè)量表明玻璃含量仍未發(fā)生變化。研究采用的處理溫度步長(zhǎng)為100°，其結(jié)果示于圖1。圖1表示各種處理溫度下抗壓強(qiáng)度的變化過(guò)程，其中渣-水泥比選為50∶50。從圖1可以看出，強(qiáng)度變化，特別是28天的強(qiáng)度在溫度范圍400-600℃內(nèi)有明顯的改進(jìn)。然而圖1所示的900℃測(cè)量點(diǎn)不具代表性，由于在此試驗(yàn)中其可磨碎性改進(jìn)甚大，不再遵守其它試驗(yàn)中保持的恒定細(xì)度4500cm2/g。很明顯改進(jìn)的可磨碎性在這種情況下使細(xì)度達(dá)到了6700cm2/g。
對(duì)一種高爐渣的熱力學(xué)研究表明，晶種形成的峰值溫度為710℃，黃長(zhǎng)石結(jié)晶為850℃，后繼結(jié)晶為900℃以及低熔共熔物的峰值溫度為1190℃。熱分析確定均勻熔融物在1330℃。
高爐渣在一種箱式爐中處理，在圖1表示的各處理溫度，處理時(shí)間均為1小時(shí)。處理時(shí)間結(jié)束后將渣從爐中取出并在空氣中冷卻。
用這種方式處理的高爐渣的磨碎在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行，磨碎進(jìn)展情況總是由Blaine一細(xì)度測(cè)量確定。
從圖1所示的抗壓強(qiáng)度的變化情況可以看出，在直到約500℃的溫度范圍內(nèi)，其抗壓強(qiáng)度有明顯增加。28天后的抗壓強(qiáng)度的最大值出現(xiàn)的溫度高于早期強(qiáng)度最大值出現(xiàn)的溫度。這樣，熱處理導(dǎo)至確定時(shí)間點(diǎn)的強(qiáng)度的差異，通過(guò)這種方式，總的來(lái)說(shuō)可在寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)水硬性。
超過(guò)晶種形成溫度和結(jié)晶溫度(大約700℃)的范圍后可觀察到水硬活性(特別是28天抗壓強(qiáng)度)降低。曾經(jīng)意外發(fā)現(xiàn)，在較高溫度下進(jìn)行處理，2天的抗壓強(qiáng)度也出現(xiàn)增高。
如上所述，圖1的900℃下的測(cè)量點(diǎn)不具代表性，因?yàn)檫@個(gè)試驗(yàn)中的磨碎細(xì)度高得多。
同樣，抗彎強(qiáng)度亦明顯受到熱處理的影響。圖2所示的各種處理溫度下的抗彎強(qiáng)度變化所對(duì)應(yīng)的試樣中渣-水泥比仍為50∶50，對(duì)于900℃下的測(cè)量點(diǎn)，上面關(guān)于磨碎細(xì)度的解釋仍然有效?？梢杂^察到抗彎強(qiáng)度在達(dá)到結(jié)晶溫度前稍有下降的傾向，而且抗彎強(qiáng)度只在超過(guò)結(jié)晶溫度之后才出現(xiàn)明顯的下降。
早期強(qiáng)度范圍內(nèi)的抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度表示出類似的曲線變化，因而再次容許對(duì)最終產(chǎn)品的預(yù)期的水硬性質(zhì)作大的調(diào)整。
最后，在所研究的溫度下對(duì)可磨碎性進(jìn)行了測(cè)量，其結(jié)果示于圖3。從圖3可以明顯看出磨碎時(shí)間與所選處理溫度之間的關(guān)系，隨處理溫度的升高，直達(dá)約4500cm2/g的Blaine細(xì)度的磨碎時(shí)間急劇減少。在這種條件下，900℃的溫度下出現(xiàn)的測(cè)量值不完全正確，因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)間點(diǎn)上磨碎細(xì)度已達(dá)到6700cm2/g，而4500cm2/g的Blaine細(xì)度卻在此之前早已出現(xiàn)。磨碎細(xì)度另外通過(guò)用45μm篩(R45)監(jiān)測(cè)殘留物進(jìn)行對(duì)比，這種測(cè)量的結(jié)果列于下表。
R45測(cè)量及激光衍射測(cè)定粒度分布的結(jié)果表明，隨著晶體物質(zhì)份額的提高，渣的特征性粒度分布出現(xiàn)明顯的變化。
因此，總的說(shuō)來(lái)，在300-500℃下進(jìn)行熱處理可節(jié)省大約15％的磨碎能，在晶種形成溫度范圍內(nèi)可降低大約20％，一旦出現(xiàn)晶體組分，磨碎時(shí)間將再次顯著下降。
權(quán)利要求
1．一種改進(jìn)水泥摻磨物，特別是渣、煙道塵或白榴火山灰的可磨碎性和調(diào)節(jié)其水硬性質(zhì)的方法，其特征在于，水泥摻磨物在磨碎工序之前經(jīng)受250℃-1000℃的熱處理。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該熱處理溫度為300℃-900℃，特別是300-700℃。
3．權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，該熱處理時(shí)間為15分-3小時(shí)，優(yōu)選為45分-2小時(shí)。
4．權(quán)利要求1、2或3的方法，其特征在于，該水泥摻磨物在熱處理后和磨碎工序之前在空氣中冷卻。
5．權(quán)利要求1-4之一的方法，其特征在于，高爐渣的處理在約850℃的黃長(zhǎng)石-結(jié)晶溫度以下進(jìn)行。
6．權(quán)利要求1-5之一的方法，其特征在于，熱處理在250℃和約700℃的晶種形成溫度之間，特別是在500℃左右進(jìn)行。
7．權(quán)利要求1-6之一的方法，其特征在于，熱處理直接緊接制粒工序并通過(guò)延遲冷卻以利用制成顆粒的余熱下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)水泥摻磨物,特別是渣、煙道塵或白榴火山灰的可磨碎性和調(diào)節(jié)其水硬性質(zhì)的方法,該水泥摻磨物在磨碎工序之前在350℃和1000℃之間經(jīng)受熱處理。
文檔編號(hào)C04B7/38GK1300270SQ00800600
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者A·格斯尼策爾 申請(qǐng)人:“霍爾德班克”財(cái)務(wù)格拉魯斯公司