一種貝利特硫鋁酸鹽水泥的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水泥及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種貝利特硫鋁酸鹽水泥的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界正在飛速發(fā)展，人們在物質(zhì)生活得以改善的同時(shí)，越來越關(guān)心我們賴以 生存的地球，作為用量最大的建筑材料一一水泥，對人類社會(huì)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重 要作用的同時(shí)，也產(chǎn)生了高的能源與資源消耗及溫室氣體排放，通常普通波特蘭水泥，氧化 鈣含量約為66%，在熟料中占50~70%的阿利特礦物，即硅酸三鈣的形成溫度約1450°C。 該礦物含氧化鈣達(dá)73. 7%，CaCO3分解耗能占熟料理論熱耗的46%左右，導(dǎo)致通用硅酸鹽 水泥熟料燒成的能耗高；貝利特礦物，即硅酸二鈣，溫度高于1250Γ下即可快速形成，故可 在較低的窯爐溫度下形成，此外，貝利特含CaO為65. 1%，低于阿利特中73. 7%的CaO含 量，則所需石灰石量減少，由此而引起的能量消耗和碳排放也相應(yīng)降低；無水硫鋁酸鈣礦物 (3Ca0 · 3Si02 · CaSO4)，組成中CaO含量低（36. 8% )和形成溫度低（1300°C )，而與C2S- 樣具有節(jié)能和低CO2排放的特點(diǎn)，且該礦物具有提高早強(qiáng)的特點(diǎn)。為了減少水泥生產(chǎn)過程中 的能源消耗和二氧化碳?xì)怏w排放，國內(nèi)外大規(guī)模興起對低鋁或高硅硫鋁酸鹽水泥的研究， 即貝利特硫鋁酸鹽水泥系列。
[0003] 貝利特硫鋁酸鹽水泥是以P-C2S(貝利特）為主，無水硫鋁酸鈣（C4J 5I:)為輔 的低溫?zé)傻牡蛪A度水泥。由于其熟料礦物組成中不含C3S (阿里特），因此熟料燒成溫度 低，能耗較低，其燒成溫度為1050°C~1250°C，但所需的原料石灰石、石膏等礦物資源儲(chǔ)量 有限，開采量過大不利于可持續(xù)發(fā)展。另一方面，工業(yè)廢渣中硅、鋁質(zhì)原料：粉煤灰、硫酸渣 和煤渣；1丐質(zhì)原料：赤泥、高爐渣、有色金屬渣、鋼渣和鹽泥；以及硫質(zhì)原料的廢石膏等，這 些廢棄物數(shù)量巨大，污染嚴(yán)重，然而現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝中，工業(yè)廢渣的利用率并不高，如粉煤 灰利用率僅為30%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明的低溫制備貝利特硫鋁酸鹽水泥解決了現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)工藝中 的高能耗以及工業(yè)廢渣堆積造成的環(huán)境問題。
[0005] 技術(shù)方案：為了解決實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了的貝利特硫鋁酸鹽水泥的制備 方法，以工業(yè)廢渣、工業(yè)石膏為原料，以鋁礬土或尾礦鋁礬土作為校正料，混合后加水研磨， 成型，再進(jìn)行水熱反應(yīng)，然后破碎，煅燒，粉磨，得到貝利特硫鋁酸鹽水泥，主要成分為C4A3 $ 和 e-c2s。
[0006] 具體的，本發(fā)明按照如下步驟進(jìn)行：
[0007] 將原料和校正料混合，按水灰比為0. 32~0. 43加水，混合，研磨2~15h后將料 漿倒入模具中，成型后脫模，得到試樣；將上述試樣恒溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為60~150°C，養(yǎng)護(hù) 時(shí)間為3~IOh ;然后破碎，再于在700~1100°C下煅燒60~90min，將煅燒后的試樣從高 溫爐中取出，迅速冷卻；粉磨后得到貝利特硫鋁酸鹽水泥。所述的原料為工業(yè)廢渣、工業(yè)石 膏。
[0008] 上述步驟中的工業(yè)廢渣包括硅鋁質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料，其中硅鋁質(zhì)原料為增鈣液態(tài) 渣、煤矸石或粉煤灰；鈣質(zhì)原料為電石渣、糖濾泥或石灰干化污泥。上述步驟中的工業(yè)石膏 為脫硫石膏或磷石膏。
[0009] 上述步驟中原料與校正料的配比為：娃錯(cuò)質(zhì)原料：|丐質(zhì)原料：工業(yè)石膏：校正料= 8. 0 ~23. 5% :36. 4 ~59. 0% :21. 6 ~42. 1% :1. 5 ~13. 7%。
[0010] 上述步驟中的粉磨，磨至比表面積為350~400m2/kg。 toon] 研究中發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述的水熱反應(yīng)對于水泥產(chǎn)品的力學(xué)性能影響較大，所述的 水熱反應(yīng)是將脫模后的試樣恒溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為60~150°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3~10h，優(yōu)選 養(yǎng)護(hù)溫度為115~125°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3~4. 5h。煅燒溫度優(yōu)選960°C下煅燒70min。
[0012] 在配置時(shí)，所述的貝利特硫鋁酸鹽水泥設(shè)計(jì)礦物成分，按質(zhì)量百分比計(jì)C4A 3 20~47%，β -C2S :53~80%，最為合適，因?yàn)樵谶@個(gè)配比范圍內(nèi)，所制得的貝利特硫鋁酸 鹽水泥強(qiáng)度最佳。
[0013] 有益效果：本發(fā)明的低溫制備貝利特硫鋁酸鹽水泥的方法通過預(yù)先的水熱反應(yīng)降 低了貝利特硫鋁酸鹽水泥的燒制溫度，降低了能耗，通過合適的配比及工藝改善貝利特硫 鋁酸鹽水泥的性能，實(shí)現(xiàn)了在低溫下制備低碳的貝利特硫鋁酸鹽水泥。
[0014] 本發(fā)明是直接利用工業(yè)廢渣、工業(yè)石膏作原料，以鋁礬土、尾礦鋁礬土作為校正 料，工業(yè)廢渣中含有Ca0、Si02、Al203和SO3，所以原料不需要改性或者其他處理，節(jié)約處理成 本的同時(shí)提高的原料的利用率。大大降低了前期成本，同時(shí)解決了工業(yè)廢渣造成的環(huán)境問 題，并且，本發(fā)明不使用石灰石，不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，增加環(huán)境壓力，另一方面煅燒溫度低， 進(jìn)而能耗低，因此本發(fā)明是一種低碳、綠色的貝利特硫鋁酸鹽水泥制備方法。
【具體實(shí)施方式】：
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，本實(shí)施例中所使用的原料的組分如 表1所示。（本【具體實(shí)施方式】中均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）
[0016] 表1原料主要化學(xué)成分（％ )
[0017]

[0018] 實(shí)施例1
[0019] 本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比和用水量如表2所示。
[0020] 表2實(shí)施例1原料配比和用水量
[0021]
[0022] 具體實(shí)施步驟如下：
[0023] 1)混料：按配比稱取原料置于行星磨中，加水，研磨2h，取出后將料漿倒入模具 中，成型后脫模，得到塊狀試樣；
[0024] 2)水熱合成：將上述試樣置于已升溫至設(shè)定溫度為60°C的數(shù)顯恒溫?cái)嚢柩h(huán)養(yǎng) 護(hù)箱中，丨旦溫養(yǎng)護(hù)IOh后取出冷卻；
[0025] 3)煅燒：將冷卻后的塊狀試樣破碎后，再置于高溫爐中，在700°C下煅燒90min，取 出急冷，球磨機(jī)粉磨至比表面積為350m2/kg即得到貝利特硫鋁酸鹽水泥。
[0026] 測得水泥各性能如表3所示。
[0027] 表3實(shí)施例1制得的貝利特硫鋁酸鹽水泥性能表
[0028]
[0029] 實(shí)施例2 :
[0030] 本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比和用水量如表4所示。
[0031] 表4實(shí)施例2原料配比和用水量
[0033] 具體實(shí)施步驟如下：
[0034] 1)混料：按配比稱取原料置于行星磨中，加水，研磨5h，取出后將料漿倒入模具 中，成型后脫模，得到塊狀試樣；
[0035] 2)水熱合成：將上述試樣置于已升溫至設(shè)定溫度為90°C的數(shù)顯恒溫?cái)嚢柩h(huán)養(yǎng) 護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)6h后取出冷卻；
[0036] 3)煅燒：將冷卻后的塊狀試樣破碎后，再置于高溫爐中，在830°C下煅燒80min，取 出急冷，球磨機(jī)粉磨至比表面積為370m2/kg即得到貝利特硫鋁酸鹽水泥。
[0037] 測得水泥各性能如表5所示。
[0038] 表5實(shí)施例2制得的貝利特硫鋁酸鹽水泥性能表
[0039]
[0040] 實(shí)施例3 :
[0041] 本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比和用水量如表6所示。
[0042] 表6實(shí)施例3原料配比和用水量
[0044] 具體實(shí)施步驟如下：
[0045] 1)混料：按配比稱取原料置于行星磨中，加水，研磨7h，取出后將料漿倒入模具 中，成型后脫模，得到塊狀試樣；
[0046] 2)水熱合成：將上述試樣置于已升溫至設(shè)定溫度為115°C的蒸壓釜中，恒溫養(yǎng)護(hù) 4. 5h后取出冷卻；
[0047] 3)煅燒：將冷卻后的塊狀試樣破碎后，再置于高溫爐中，在960°C下煅燒70min，取 出急冷，球磨機(jī)粉磨至比表面積為390m2/kg即得到貝利特硫鋁酸鹽水泥。
[0048] 測得水泥各性能如表7所示。
[0049] 表7實(shí)施例3制得的貝利特硫鋁酸鹽水泥性能表
[0050]
[0051] 實(shí)施例4
[0052] 本實(shí)施例所設(shè)計(jì)原料配比和用水量如表8所示。
[0053] 表8實(shí)施例4原料配比和用水量