一種多用途高鈣膨脹熟料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多用途高鈣膨脹熟料，其包括以下重量百分比礦物含量：fCaO75%-84%，C3S8—12％和C4AF8—13％。本發(fā)明所提供的多用途高鈣膨脹熟料既可用于制造高效無聲破碎劑，又可用于制造混凝土收縮可以得到完全補(bǔ)償?shù)幕炷僚蛎泟└叨水a(chǎn)品。本發(fā)明另一方面還提供了上述多用途高鈣膨脹熟料的制備過程。
【專利說明】一種多用途高鈣膨脹熟料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膨脹熟料，具體涉及一種多用途高鈣膨脹熟料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高鈣膨脹熟料是一種無機(jī)材料，按其礦物組成與用途，目前多采用兩個(gè)途徑進(jìn)行生產(chǎn)。其中一個(gè)途徑是生產(chǎn)專門用于制造無聲破碎劑的熟料，要求具有高膨脹應(yīng)力，所含礦物包括fCaO、C3S, C4AF, C3A,所用生料一般為石灰石、鐵礦石、粘土。另一個(gè)途徑是生產(chǎn)專門用于制造混凝土膨脹劑的熟料，膨脹應(yīng)力顯著降低，所含礦物包括fCaO、C2S, C2F, C4A3
^、fCaS04，所用生料為石灰石、鋁礬土、石膏。目前高鈣膨脹熟料存在以下方面的不足，產(chǎn)
品化學(xué)成分波動(dòng)大，資源浪費(fèi)，用途單一，無法同時(shí)滿足用于制備無聲破碎劑和制造混凝土膨脹劑，并且質(zhì)量穩(wěn)定性差，貯存期間易風(fēng)化變質(zhì)，難以定型與商品化。
[0003]由于高效無聲破碎劑屬高能材料，在一定程度上可取代炸藥，用于貴重石材開采、城市拆遷與混凝土構(gòu)筑物拆除，安全環(huán)保。大體積、大面積、大長度的混凝土工程防裂、抗?jié)B要求很高，需要制造高性能的混凝土膨脹劑，以提高混凝土收縮的補(bǔ)償效率。國內(nèi)外市場對(duì)制造上述兩類產(chǎn)品所需熟料的需求呈快速上升之勢(shì)，國內(nèi)外年用量約150— 200萬噸，但是，目前的材料狀態(tài)與實(shí)際需求不相適應(yīng)。迫切需要發(fā)明一種高鈣膨脹熟料，可以同時(shí)滿足上述兩方面的制造需 求，避免或消除原本的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種多用途的、性能穩(wěn)定的高鈣膨脹熟料，本發(fā)明的目的之二在于提供上述高鈣膨脹熟料的制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
一種多用途高鈣膨脹熟料，其包括以下重量百分比礦物含量:fCaO 75-84%，C3S 8—12% 和 C4AF 8—13%。
[0006]進(jìn)一步的，其中C3A的含量為O。
[0007]進(jìn)一步的，所述熟料的結(jié)粒狀態(tài)直徑為5 — 20mm，立升重1400±50g/L。
[0008]一種上述多用途膨脹熟料的制備方法，其包括制備高鈣膨脹生料，將生料進(jìn)行煅燒，其中生料的組分為石灰石和鐵粉。
[0009]進(jìn)一步的，所述生料由以下質(zhì)量百分比的組分組成:石灰石95—98%，鐵粉2—5%，其中石灰石中CaO≥54%，鐵粉中Fe2O3≥70%。
[0010]進(jìn)一步的，所述生料中Al2O3與Fe2O3的質(zhì)量比值蘭0.64。
[0011]進(jìn)一步的，所述煅燒溫度為1400_1440°C。
[0012]進(jìn)一步的，所述煅燒在回轉(zhuǎn)窯、立窯或隧道窯中進(jìn)行。
[0013]進(jìn)一步的，所述煅燒中所采用的煤為煙煤，其中灰分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)≤ 10%、揮發(fā)分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30— 35%。[0014]本發(fā)明取得的有益效果為:
1、本發(fā)明提供的高鈣膨脹熟料可以用于制造高等級(jí)無聲破碎劑。除能生產(chǎn)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1、I1、111三個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品外，還能生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以外的高熱、高寒地區(qū)用超I型、超III型產(chǎn)品；擴(kuò)大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0015]2、本發(fā)明提供的高鈣膨脹熟料可以用于制造全補(bǔ)償型混凝土膨脹劑，有效補(bǔ)償混凝土收縮，而生產(chǎn)成功完全補(bǔ)償收縮的混凝土膨脹劑。
[0016]3、實(shí)現(xiàn)了高鈣膨脹熟料的定型化、規(guī)?；?、商品化生產(chǎn)，避免和減輕了原來利用兩個(gè)途徑生產(chǎn)時(shí)用途單一、浪費(fèi)資源、工藝落后、不利于環(huán)境保護(hù)的缺陷。
[0017]4、避免和減輕了原來利用兩個(gè)途徑生產(chǎn)時(shí)容易造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)、風(fēng)化變質(zhì)的狀況。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和創(chuàng)造性的勞動(dòng)，成功研制出了可以用于多種用途的高鈣膨脹熟及其制備方法。
[0019]高鈣膨脹熟料應(yīng)用于其他產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是，將熟料與輔助原料制造成粉狀產(chǎn)品，與水拌合，fCaO水化成Ca(OH)2,并強(qiáng)烈放熱、產(chǎn)生體積膨脹。膨脹的大小與fCaO的絕對(duì)含量成正比關(guān)系。當(dāng)f-CaO ^ 75%時(shí)，這種膨脹形成的壓應(yīng)力足夠大，可以破碎巖石、混凝土構(gòu)筑物，而生產(chǎn)成功多種型號(hào)的高效無聲破碎劑。當(dāng)適當(dāng)減少熟料用量、調(diào)節(jié)降低f-CaO絕對(duì)含量時(shí)，這種膨脹可以控制至適宜范圍，有效補(bǔ)償混凝土收縮，而生產(chǎn)成功完全補(bǔ)償收縮的混凝土膨脹劑。
[0020]為同時(shí)達(dá)到上述兩種使用用途，本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理如下:
本發(fā)明所提供的熟料的特點(diǎn)是以結(jié)晶良好的fCaO為主要礦物，有效含量> 75% ;此外，含8—12% C3S、含8 —13% C4AF ;而不允許存在C3A礦物。之所以不允許C3A存在，是為了防止制造的無聲破碎劑過快水化、導(dǎo)致噴孔；為了防止制造的混凝土膨脹劑促凝、導(dǎo)致混凝土塌落度的損失。
[0021]本發(fā)明的熟料的制備方法的一種實(shí)施方式中:首先制備高鈣膨脹生料，然后用窯外分解窯煅燒成熟料。生料中各原料的重量比是石灰石95— 98%、鐵粉2 — 5% ;要求石灰石中CaO≤54%，鐵粉中Fe2O3≤70% ;不允許在生料中配入粘土、鋁礬土、石膏等。另外，本申請(qǐng)中使用的生料中Al2O3與Fe2O3的比值=0.64，以保證Al2O3只與Fe2O3形成C4AF而不形成C3A, Fe2O3只形成C4AF而不形成CF。本發(fā)明之所以不用粘土、鋁礬土、石膏配制生料，是以保證制備的熟料中有較高的fCaO有效含量，并有效防止煅燒時(shí)發(fā)生還原、結(jié)皮事故，有效防止S02有害氣體的排放。
[0022]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，當(dāng)使用石灰石礦石作為氧化鈣來源時(shí)，其最終提供的氧化鈣含量，與其中的碳酸鈣含量及石灰石品級(jí)相關(guān)。在本申請(qǐng)中，鐵粉是指經(jīng)過選礦的鐵礦石粉末。鐵礦石為赤鐵礦。因此，本發(fā)明所用生料的的這一限定可以等同為如下重量百分比界定，石灰石的含量以CaO含量計(jì)為:51.3-52.9%、鐵粉的含量以Fe2O3的含量計(jì)為1.4-3.5%，各重量百分比都是基于石灰石和鐵粉的總重量。上述描述的變形均在符合本發(fā)明的精神。
[0023]本發(fā)明適宜控制煅燒溫度1400_1440°C及立升重1400±50g/L，用以利于fCaO形成良好的結(jié)晶狀態(tài)，不會(huì)像生石灰那樣遇水迅速消化。
[0024]本發(fā)明中為了獲得符合上述要求的高鈣膨脹熟料，煅燒溫度是1420±20°C。為了避免摻入過多的煤灰，并避免產(chǎn)生還原氣氛、避免或減輕結(jié)圈，須選用灰分< 10%、揮發(fā)分30— 35 %的優(yōu)質(zhì)煤，灰分中硫、堿含量應(yīng)盡可能低。
[0025]本發(fā)明的熟料制造中使用的裝置沒有特別要求，可以為回轉(zhuǎn)窯、立窯或隧道窯。
[0026]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]實(shí)施例1高鈣膨脹熟料的制備
準(zhǔn)備以下質(zhì)量百分比的生料:石灰石96 %，鐵粉4%，其中石灰石中CaO的含量為54%，鐵粉中Fe2O3的含量為73%，A1203與Fe2O3的比例為0.49，將上述原料粉碎、混合粉磨制成生料，用窯外分解窯于1420°C下煅燒成熟料，煅燒所用燃料為煤，煤的灰分含量為9%、揮發(fā)分為32%，所得到的高鈣膨脹熟料的礦物組成如下:fCaO的有效含量80% ;此外，含9% C3S,含11% C4AF ;而不含C3A礦物。該熟料的結(jié)粒狀態(tài)為15mm，立升重1400g/L。
[0028]實(shí)施例2
準(zhǔn)備以下質(zhì)量百分比的生料:石灰石95%，鐵粉5%，其中石灰石中CaO的含量為60%，鐵粉中Fe2O3的含量為75%，Al2O3與Fe2O3的比例為0.51，將上述原料粉碎、混合粉磨制成生料，用窯外分解窯于1400°C下煅燒成熟料，煅燒所用燃料為煤，煤的灰分含量為10%、揮發(fā)分為35%，所得到的高鈣膨脹熟料的礦物組成如下:fCaO的有效含量84% ;此外，含10%C3S、含8% C4AF ;而不含C3A礦物。該熟料的結(jié)粒狀態(tài)為20mm，立升重1450g/L。
[0029]實(shí)施例3
準(zhǔn)備以下質(zhì)量百分比的生料:石灰石98%，鐵粉2%，其中石灰石中CaO的含量為62%，鐵粉中Fe2O3的含量為75%，Al2O3與Fe2O3的比例為0.53，將上述原料粉碎、混合粉磨制成生料，用窯外分解窯于1440°C下煅燒成熟料，煅燒所用燃料為煤，煤的灰分含量為8%、揮發(fā)分為35%，所得到的高鈣膨脹熟料的礦物組成如下:fCaO的有效含量82% ;此外，含12%C3S、含10% C4AF ;而不含C3A礦物。該熟料的結(jié)粒狀態(tài)為15mm，立升重1400g/L。
[0030]實(shí)施例4高鈣膨脹熟料的應(yīng)用之一
用實(shí)施例1獲得的高鈣膨脹熟料制造高等級(jí)無聲破碎劑。除能生產(chǎn)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的
1、IIJII三個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品外，還能生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以外的高熱、高寒地區(qū)用超I型、超III型產(chǎn)品；擴(kuò)大了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，具體產(chǎn)品性能見表1表1
【權(quán)利要求】
1.一種多用途高鈣膨脹熟料，其特征在于:其包括以下重量百分比礦物含量:fCaO75-84%, C3S 8—12%和(CAF 8—13%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途高鈣膨脹熟料，其特征在于:其中C3A的含量為O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多用途高鈣膨脹熟料，其特征在于:所述熟料的結(jié)粒狀態(tài)為 5 — 20mm，立升重 1400±50g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:其包括制備高鈣膨脹生料，將生料混合進(jìn)行煅燒，其中生料的組分為石灰石和鐵粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:其所述生料由以下質(zhì)量百分比的組分組成:石灰石95— 98%，鐵粉2— 5%，其中石灰石中CaO≥54%，鐵粉中Fe2O3≥70%.
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:所述生料中Al2O3與Fe2O3的質(zhì)量比值≤0.64。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:所述煅燒溫度為 1400-1440°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:其所述煅燒在回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、窯外分解窯或立窯中進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:煅燒中采用的煤為灰分≤10%、揮發(fā)分為30— 35%。
【文檔編號(hào)】C04B22/06GK103951302SQ201410147273
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】李乃珍, 謝敬坦, 王保全, 蔣玉昆, 張志征 申請(qǐng)人:石家莊市功能建材有限公司