[發明專利]一種制備快硬早強水泥熟料的方法

有效

• 申請號: 201210424696.1
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102936104A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 姚丕強;俞為民;單丹;吳秋生;韓輝;彭學平
• 申請（專利權）人: 天津中材工程研究中心有限公司;中國中材國際工程股份有限公司天津分公司
• 主分類號: C04B7/36
• 分類號: C04B7/36;C04B7/32
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明涉及建筑材料領域的水泥材料，特別涉及一種制備快硬早強貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的方法。

背景技術

我國鋁土礦資源較為豐富，但絕大部分屬于一水硬鋁石型，80％以上的鋁土礦鋁硅比在5～8之間，不能采用國外常用的拜爾法工藝生產氧化鋁。根據我國氧化鋁礦質資源的實際情況，合理地利用中低品位礦石資源，我國科技工作者提出了“選礦一拜爾法生產氧化鋁”新工藝路線，并在中國各鋁業公司逐步推廣，成為目前我國氧化鋁行業最主要的生產工藝。采用這種新的生產工藝，需要對我國普遍處于中低品位的鋁土礦進行選礦，一個年產50萬噸精礦的選礦廠要產出近l3萬噸的選礦尾礦，因此產生了大量的選礦尾礦廢渣。一方面，這些選礦尾礦堆存會帶來污染環境、占壓土地等一系列問題；另一方面，鋁土礦選礦尾礦中還含有大量有用資源，氧化鋁含量較高，是一種具有很大開發利用價值的二次資源。對這些選礦尾礦進行有效的資源化開發利用，不僅能夠大大減輕它們對環境的污染，更重要的是通過進一步發掘這些可用資源的使用價值，從而能夠最大限度地使用資源，節約資源，符合循環經濟發展的客觀需要。

貝利特硫鋁酸鹽水泥，由于同時具有低能耗、低碳排放、高性能的優點，成為目前國際水泥界研究的熱點，近年來取得了顯著的研究成果。美國的梅塔（Mehta）教授曾經研究開發了組成為：45％的C2S、20％的15％的C4AF（鐵鋁酸四鈣）、20％的（無水石膏）的水泥，也獲得了專利，這種水泥在試驗中獲得了良好的性能。國際知名的水泥生產商拉法基公司（lafarge），近年來也對貝利特硫鋁酸鹽水泥也進行了大量研究，申請了以5-25％C2AF、40-75％C2S為主要組成的高貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的專利，為了確保水泥的性能，他們在熟料煅燒時加入一些微量元素作為添加劑，使得部分C2S以à形態存在。中國中材國際工程股份有限公司天津分公司，通過大量的試驗室、半工業化和工業化研究，最近研究成功了以高鋁粉煤灰為主要鋁質材料的活性貝利特硫鋁酸鹽水泥，申請了礦物組成為25-30％的β型C2S、25-30％的à型C2S、28-40％的4-12％的C4AF的活性貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料專利。通過特殊的礦物組成設計和匹配，獲得了性能接近并優于普通硅酸鹽水泥的優質熟料，可以在很大范圍內替代硅酸鹽水泥的使用領域。貝利特硫鋁酸鹽水泥的成功開發，對于水泥工業的節能降耗、低碳生產，不僅帶來了新的發展契機，而且必將產生深遠的影響。除了低能耗、低碳排放等方面的優勢，貝利特硫鋁酸鹽水泥的另一重要優勢就是能夠大量地消納各種工業廢渣，鋁土礦選礦尾礦富含的氧化鋁，使其能夠用作貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的鋁制原料，對于發展貝利特硫鋁酸鹽水泥，拓展其原料適用范圍都具有重要作用。

無論是從鋁土礦尾礦的資源化利用開發方面，還是從貝利特硫鋁酸鹽水泥產品品種的進一步豐富和完善方面，利用鋁土礦選礦尾礦煅燒快硬早強貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料，都具有積極的發展意義。隨著我國工業的快速發展，產生的大量工業廢渣被擱置或者堆存，不僅嚴重污染環境，也造成資源的浪費，利用這些工業廢渣制備新型水泥材料的潛力很大，意義深遠。

發明內容

本發明的目的在于，通過優化水泥熟料的礦物組成和匹配，控制和降低鋁土礦選礦尾礦中鉀、鈉等有害元素的影響，提供一種具有快硬和早強特性，且后期強度能夠達到52.5等級普通硅酸鹽水泥水平的貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料的制備方法。

本發明采用技術方案是：一種制備快硬早強水泥熟料的方法，使用22-26％的鋁土礦選礦尾礦，10-12％的普通粉煤灰，50-54％的石灰石，12-14％的石膏，按照常規方法制成生料，在1350±20℃的溫度下燒制成一種貝利特硫鋁酸鹽水泥熟料。這種熟料由于高含量的鐵相共熔物（C4AF）以及適宜含量的鉀、鈉微量元素，產生快硬早強的特性，凝結時間小于5分鐘，6小時強度可大于30MPa。熟料礦物組成主要為：50-52％的C2S；28-30％的16％-18％的C4AF，以及少量的非晶相物質。

本發明提出的制備方法，包括以下具體步驟：

1）按照以下重量百分比稱取原料：22-26％的鋁土礦選礦尾礦，10-12％的普通粉煤灰，50-54％的石灰石，12-14％的石膏石灰石。

2）生料制備：將按照預定配比的原料混合均勻、烘干，在粉磨設備中磨細至80μm篩的篩余為8-12％（重量百分比），得到生料粉。

3）煅燒：將得到的生料粉，在1330-1370℃的溫度范圍內，在保證煅燒環境始終處于氧化氣氛下，恒溫煅燒40-60分鐘，直至所有礦物都能夠完全形成，制得熟料。