一種硫鋁酸鹽水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水泥制備技術(shù)領(lǐng)域；特別是涉及一種硫鋁酸鹽水泥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥混凝土在澆筑時，如何確保和提高其后期強度，以保證最終構(gòu)件的強度，是本 領(lǐng)域技術(shù)人員一直在關(guān)注和研究的要點。特別是部分后期強度本就不高的特種水泥，例如 硫鋁酸鹽水泥以其早期強度高，抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕等耐久性優(yōu)良，應(yīng)用于負溫施工、地下、 快速搶修工程及預(yù)制品等行業(yè)，不足的是后期強度尤其是后期抗折強度倒縮，需要不斷地 改進和完善。同時硫鋁酸鹽水泥作為一種特種水泥，原料品質(zhì)要求高，為了克服以上缺點引 入了貝利特硫鋁酸鹽水泥和高硅硫鋁酸鹽水泥，但是貝利特硫鋁酸鹽水泥依然沒有解決該 系列水泥強度后期倒縮的問題，特別是需要采用礬土等含氧化鋁的高鋁原材料。另一方面， 一些工業(yè)廢渣在水泥生產(chǎn)和混凝土制備過程中得到大量應(yīng)用，但大量的高硫酸鈣含量的硅 酸鹽類的工業(yè)廢渣目前基本未被利用，雖然傳統(tǒng)硫鋁酸鹽水泥熟料的燒成可以消耗一定化 學石膏或含硫酸鈣的廢渣，但總的摻量很低。傳統(tǒng)硫鋁酸鹽水泥后期強度倒縮也是限制其 擴大應(yīng)用領(lǐng)域的主要問題。因此提高硫鋁酸鹽水泥中硫酸鈣含量、改善后期強度倒縮和減 少礬土等高鋁原材料的消耗是硫鋁酸鹽水泥發(fā)展的主要方向。
[0003] 硫娃酸興（4Ca0*2Si02 ^CaSO4)，又稱硫娃f丐石、橫基灰令丐石。以往認為是硫錯酸鹽 水泥熟料形成過程中的過渡相，在熟料煅燒溫度較低時，或CaSO 4較多時，最終產(chǎn)物中可能 會有硫娃酸興存在。
[0004] 但現(xiàn)有技術(shù)中，普遍的觀點是認為硫硅酸鈣是惰性礦物，甚至被認為有害礦物。故 在水泥生產(chǎn)時，一般均是會極力避免水泥中生成硫硅酸鈣成分。但申請人最新研究發(fā)現(xiàn)，硫 硅酸鈣可以提高硫鋁酸鹽水泥后期強度，解決目前的硫鋁酸鹽水泥強度倒縮問題，同時硫 硅酸鈣還可以激發(fā)工業(yè)廢渣的火山灰活性，對于工業(yè)廢渣摻量較大的硅酸鹽水泥后期和長 期強度發(fā)展具有促進作用，同時還能在后期具有明顯的補償收縮的作用。因此，申請人認為 在硫鋁酸鹽水泥中生成硫硅酸鈣后，能夠?qū)μ岣吲渲频幕炷梁笃趶姸扔忻黠@作用。
[0005] 水泥制備過程中，硫硅酸鈣（4Ca0*2Si02*CaS04)在微還原氣氛中形成的溫度范 圍為1100?1250°C，超過1250°C就會消失。目前硫鋁酸鹽水泥熟料的燒成溫度通常在 1250?1350°C之間，因此硫鋁酸鹽水泥中即使存在硫硅鈣石，含量也非常低。目前在硅酸 鹽水泥的燒成過程中，特別是采用高硫燃料或者含硫酸鈣含量比較高的廢渣煅燒熟料時， 也會生成硫硅鈣石過渡相，但硅酸鹽水泥熟料的燒成溫度遠比硫鋁酸鹽水泥為高，因此硫 硅鈣石更容易分解，硅酸鹽水泥則不會殘留有硫硅酸鈣礦物。
[0006] 因此，現(xiàn)有方法制備的硫鋁酸鹽水泥一般不會含有硫硅酸鈣，故申請人想到如果 能夠?qū)α蜾X酸鹽水泥制備方法進行改進，使其制備過程中，能夠生成一定量的硫硅酸鈣成 分，可消耗更多的含硫酸鈣的廢渣同時減少礬土等高鋁原材料的消耗，還能提高硫鋁酸鹽 水泥后期強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種制備簡 單，實施方便，含有硫硅酸鈣組分的硫鋁酸鹽水泥及其制備方法。使硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)可以 消納更多的含硫酸鈣廢渣，同時減少礬土等高鋁原材料的消耗，并能能夠有效地改善水泥 配制的混凝土后期強度。
[0008] 本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案： 一種硫鋁酸鹽水泥，其特征在于，所述硫鋁酸鹽水泥中含有質(zhì)量比5-35%的硫硅酸鈣 礦物。
[0009] 申請人分析了現(xiàn)有硫鋁酸鹽水泥后期強度較低的原因，在于隨著硫鋁酸鹽水泥水 化的進行，液相中的硫酸根離子消耗殆盡，使得水化產(chǎn)物高硫型硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榈土蛐土?鋁酸鈣，引起已硬化的水泥石產(chǎn)生變形從而引起體系的后期強度增進不足，同時以鈣礬石 主導(dǎo)的水化產(chǎn)物相熱穩(wěn)定性差、抗碳化性能差，這是硫鋁酸鹽水泥強度倒縮的主要原因。故 本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥中，硫硅酸鈣礦物的引入正好可以解決這一問題。隨著水化過程石 膏的消耗，硫硅酸鈣的連續(xù)溶解與硫鋁酸鹽或者鐵酸鹽生成鈣礬石和單硫酸鹽，同時硫硅 酸鈣的溶解生成高反應(yīng)性能的硅酸鈣相，同時水化體系有鋁黃長石的生成，這有助于漿體 強度的發(fā)展。因此本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)偏見，對于現(xiàn)有技術(shù)有突出的實質(zhì)性貢獻作用。 [0010] 本發(fā)明還提供了一種上述硫鋁酸鹽水泥的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： a. 水泥生料的制備： 按照硫鋁酸鹽水泥生料配方進行配料；（所述硫鋁酸鹽水泥范圍是普通硫鋁酸鹽水泥， 以及貝利特硫鋁酸鹽水泥、高鐵硫鋁酸鹽水泥，優(yōu)選為貝利特硫鋁酸鹽水泥，可以按照現(xiàn)有 配方進行生料配比） b. 熟料燒成： 將步驟a得到的生料進行第一次煅燒，煅燒溫度1250?1400 °C保溫時間30?60分 鐘；然后將溫度降至1000?1250 °C進行二次煅燒，并保溫0. 5?3小時，得到含有硫硅酸 鈣礦物的硫鋁酸鹽水泥熟料； c. 熟料冷卻：采用風吹的方式急速冷卻；（以防止礦物的轉(zhuǎn)化，可以優(yōu)選采用蓖式冷卻 機） d. 水泥制備： 外摻石膏與熟料共同粉磨至比表面積280?450 m2/kg，得到水泥成品。
[0011] 這樣，改進硫鋁酸鹽水泥制備方法，使其制備過程中，能夠直接生 成所需比例的硫硅酸鈣礦物，具有制備簡單，實施方便，成本低廉的特點。 同時，上述技術(shù)方案中，兩次煅燒過程將硫鋁酸鹽水泥的早強礦物硫鋁酸鈣和后期強度型 礦物貝利特、硫硅酸鈣同時形成，使得硫鋁酸鹽水泥既能實現(xiàn)現(xiàn)有的早強特性，還能保證后 期強度發(fā)展。該生產(chǎn)過程可以通過高硫酸鈣含量的廢渣利用，以降低礬土等高鋁原材料的 消耗。
[0012] 上述技術(shù)方案生料制備中，硫鋁酸鹽水泥生料的配比可優(yōu)選采用現(xiàn)有的原料采用 了硫酸鈣廢渣成分的貝利特硫鋁酸鹽水泥生料配比；或者優(yōu)選按照以下質(zhì)量份配比：56質(zhì) 量份份石灰石、27質(zhì)量份礬土、17質(zhì)量份磷石膏然后將各組分分別磨細混勻至細度100? 200目，得到生料配料。
[0013] 這樣優(yōu)化的原因是，目前高硫廢渣的利用受到了相關(guān)國家標準對原材料中303指 標等的限制，包括含硫酸鈣含量比較高的廢渣也同樣未能在水泥混凝土生產(chǎn)中得到應(yīng)用， 但是采用上述生料配料制備含有硫硅酸鈣的硫鋁酸鹽水泥，就可以大量消納這些高硫廢 渣，使其中硫酸鈣固化在硫硅酸鈣和硫鋁酸鹽礦物相中，為高硫酸鈣含量的廢渣資源化利 用開辟了新途徑。
[0014] 上述技術(shù)方案二次煅燒中，煅燒溫度為硫硅酸鈣礦物的形成溫度范圍1000? 1250°C，其中優(yōu)選的是1150?1200°C。
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