[發(fā)明專利]一種硫硅酸鈣礦物的制備及應(yīng)用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510066040.0
• 申請(qǐng)日: 2015-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN104609434A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢覺時(shí);陳晴;沈燕;孫化強(qiáng);余金城;張健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/24
• 分類號(hào): C01B33/24;C04B22/14
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水泥添加劑技術(shù)領(lǐng)域；特別是涉及一種硫硅酸鈣礦物的制備及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

硫鋁酸鹽水泥以其早期強(qiáng)度高，抗凍、抗?jié)B、耐腐蝕等耐久性優(yōu)良，應(yīng)用于負(fù)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(qiáng)度尤其是后期抗折強(qiáng)度倒縮，需要不斷地改進(jìn)和完善，是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在關(guān)注和研究的要點(diǎn)。同時(shí)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(diǎn)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(qiáng)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(xué)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(qiáng)度倒縮也是限制其擴(kuò)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和改善后期強(qiáng)度倒縮是硫鋁酸鹽水泥發(fā)展的主要方向。

硫硅酸鈣（4CaO2SiO₂?CaSO₄），又稱硫硅鈣石、磺基灰鈣石。以往認(rèn)為是硫鋁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(shí)，或CaSO_4?較多時(shí)，最終產(chǎn)物中可能會(huì)有硫硅酸鈣存在。

但現(xiàn)有技術(shù)中，普遍的觀點(diǎn)是認(rèn)為硫硅酸鈣是惰性礦物，甚至被認(rèn)為有害礦物。故在水泥生產(chǎn)時(shí)，一般均是會(huì)極力避免水泥中生成硫硅酸鈣成分。但申請(qǐng)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(qiáng)度，解決目前的硫鋁酸鹽水泥強(qiáng)度倒縮問題，同時(shí)硫硅酸鈣還可以激發(fā)工業(yè)廢渣的火山灰活性，對(duì)于工業(yè)廢渣摻量較大的硅酸鹽水泥后期和長期強(qiáng)度發(fā)展具有促進(jìn)作用，同時(shí)還能在后期具有明顯的補(bǔ)償收縮的作用。因此，申請(qǐng)人認(rèn)為硫硅酸鈣可以作為硫鋁酸鹽水泥和硅酸鹽水泥外加改性組分，也可以作為普通混凝土膨脹劑組分使用。

硫鋁酸鹽水泥燒成過程中，硫硅酸鈣（4CaO2SiO₂CaSO₄）在微還原氣氛中形成的溫度范圍為1100～1250℃，超過1250℃就會(huì)消失。目前硫鋁酸鹽水泥熟料的燒成溫度通常在1250～1350℃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(shí)，也會(huì)生成硫硅鈣石過渡相，但硅酸鹽水泥熟料的燒成溫度遠(yuǎn)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(huì)殘留有硫硅酸鈣礦物。

因此，現(xiàn)有方法制備的硫鋁酸鹽水泥中即使含有硫硅酸鈣，但含量也很低，不足以用作為外加組分。同時(shí)自然界中目前還沒有可供使用的天然硫硅酸鈣石，因此如何提供一種以硫硅酸鈣為主要有效成分的水泥添加劑制備方法，以利于提高硫鋁酸鹽水泥后期強(qiáng)度，成為申請(qǐng)人考慮研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)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(shí)施方便，成本低廉的硫硅酸鈣礦物的制備及應(yīng)用方法。使其能夠有效地改善硫鋁酸鹽水泥后期強(qiáng)度倒縮，提高最終產(chǎn)品混凝土的質(zhì)量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種硫硅酸鈣礦物的制備方法，其特征在于，制備時(shí)將氧化鈣原料、氧化硅原料和石膏分別磨細(xì)后混合均勻，在高溫下煅燒并保溫一段時(shí)間得到以硫硅酸鈣為主要組分的混合礦物組分，然后粉磨至一定細(xì)度得到產(chǎn)品。

該方法具體包括以下步驟：

a．配料：

將含氧化鈣原料、含氧化硅原料和石膏分別粉磨至一定細(xì)度，然后按照配料中氧化物CaO:SiO₂:SO₃質(zhì)量比例范圍在7:3:2～7:3:2.8配料混勻混勻；

b．礦物合成：

將步驟a制備的配料置于高溫爐進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1100～1250℃，并保溫一段時(shí)間，保溫時(shí)間為2～8小時(shí)，然后取出在空氣中急速冷卻；

?c．粉磨：

將步驟b經(jīng)球磨機(jī)粉磨至比表面積為300～450?m²/kg得到產(chǎn)品。

故本發(fā)明所制得的硫硅酸鈣礦物，是以硫硅酸鈣為有效成分的粉末狀固體產(chǎn)品。