[發(fā)明專利]一種硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫硅酸鈣水泥熟料及其制備工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211564190.0
• 申請日: 2022-12-07
• 公開（公告）號: CN115849740A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹立學;任雪紅;張文生;葉家元;張洪滔;安楠;崔文娟;郅曉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司;中國建材集團有限公司
• 主分類號: C04B7/32
• 分類號: C04B7/32;C04B7/38;C04B7/44;C04B7/47;C04B7/52
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 李敏

本發(fā)明屬于水泥熟料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硅酸二鈣?硫鋁酸鈣?硫硅酸鈣水泥熟料及其制備工藝。所述水泥熟料中包括以下組分：硫鋁酸鈣20?50wt.％，硫硅酸鈣24?50wt.％，硅酸二鈣10?35wt.％，游離石膏2?10wt.％。本發(fā)明的水泥熟料中含有適量的硫鋁酸鈣礦物，能夠確保熟料早期水化速度快，早期強度高；由該工藝制得的水泥熟料硫硅酸鈣含量較高、貝利特含量較低，同時還存在一定量的游離石膏，易磨性好，能夠顯著降低熟料粉碎所需要的能量和機械損耗；節(jié)能環(huán)保，有利于我國碳排放目標的實現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫硅酸鈣水泥熟料及其制備工藝。

背景技術(shù)

硫鋁酸鹽水泥熟料是以石灰石、礬土、石膏為原料經(jīng)低溫煅燒而成，其中，主要礦物為硫鋁酸鈣(C₄A₃$，Ye'elimite)和硅酸二鈣(C₂S，貝利特)，具有早期強度高、凝結(jié)速度快、堿度低、微膨脹、耐侵蝕和抗凍性等特點。但是，硫鋁酸鹽熟料中，C₄A₃$礦物含量較高，因此需要使用鋁含量較高的高品質(zhì)鋁礬土為原料，這無疑增加了硫鋁酸鹽熟料的成本，導致硫鋁酸鹽水泥在推廣應用上存在較大難度。

近年來的研究表明，硫硅酸鈣(C₅S₂$，Temesite)在硫鋁酸鹽體系下可表現(xiàn)出比β-C₂S更強的水化活性，C₅S₂$的形成溫度在900-1200℃范圍內(nèi)，當溫度超過1200℃時，C₅S₂$便會分解生成C₂S和CaSO₄。而C₄A₃$礦物的最佳燒成溫度為1300-1350℃，這使得硫硅酸鈣-硫鋁酸鈣熟料的穩(wěn)定燒成非常困難。目前硫硅酸鈣-硫鋁酸鈣熟料的燒成工藝主要有兩種：一種是采用“二次煅燒”工藝，即先在1300℃-1350℃下煅燒，待C₄A₃$充分形成后，再對熟料進行低溫(1100-1200℃)二次煅燒；這種工藝保證了C₄A₃$的形成和活性，并使得最終體系中形成了一定量的C₅S₂$，但是這種工藝比較復雜，在工業(yè)上難以實現(xiàn)。另一種是直接在1150-1200℃下煅燒30-120min形成硫硅酸鈣-硫鋁酸鈣熟料；但是這種工藝制備的熟料中硫硅酸鈣含量低，且容易存在七鋁酸十二鈣(C₁₂A₇，Mayenite)，而C₁₂A₇是一種水化速度快且放熱量大的礦物，容易造成熟料不易成型且強度不高；并且低溫煅燒所形成的C₄A₃$活性較差，不利于熟料強度的增長。因此，需要設(shè)計新的硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫硅酸鈣熟料的制備工藝。

此外，我國磷石膏堆存量大，應用面窄，在建筑領(lǐng)域主要用于替代二水石膏摻入水泥以及制備建筑石膏，但是將磷石膏加入水泥混凝土中，會導致基體的機械強度下降、膨脹性增大以及易性降低等負面影響。并且，由于磷石膏含有磷類雜質(zhì)(可溶磷和共晶磷)、氟類雜質(zhì)及有機物等，不可直接添加，需要采用煅燒、石灰中和及水洗等方式除雜后才能使用。而磷石膏基粉刷材料由于其功能、性能等指標一般，且需要復配各類添加劑，增加了額外的生產(chǎn)成本。因此對磷石膏的利用有待進一步開發(fā)。

基于上述分析，如何對硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫硅酸鈣水泥熟料的配方及其制備工藝進行優(yōu)化和改進，既能提升水泥熟料性能，又能簡化工藝、減少CO₂排放以及降低成本，是本領(lǐng)域亟待解決的一個技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明首要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫硅酸鈣水泥熟料所存在的水化活性差、強度不高的缺陷，進而通過優(yōu)化材料配方，提供一種水化活性好、早期和后期都具有高強度的硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫硅酸鈣水泥熟料。