专利名称：核电专用硅酸盐水泥及其生产方法
核电专用硅酸盐水泥及其生产方法技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种核电专用硅酸盐水泥及其生产方法。
背景技术：
当前我国核电进入重要发展时期，积极推进核电建设是调整能源结构，保证能源安全的重要战略选择，对保持经济平稳较快发展，建设资源节约型、环境友好型社会，具有重要的现实与长远意义。核电专用水泥主要运用于建设核电站，是集中热水泥、抗硫酸盐水泥、低碱水泥、普通水泥的特性为一体的全新水泥品种，具有低水化热、高早强、抗硫酸盐侵蚀性强、碱含量低、干缩性小等特性，因此，核电水泥不但要满足中热水泥的水化热标准， 而且还要满足道路水泥的干缩率要求和普通硅酸盐水泥的强度要求，以及工程本身所要求的特殊要求，要同时满足多品种水泥不同的技术指标要求，指标范围窄，生产难度大。
中国专利申请(申请号为201110151123. I)公开了一种核电站核岛专用高性能水泥及其制备方法，该核电站核岛专用高性能水泥配料比为水泥熟料90. 5^92. 0%，石灰石混合材料4. 0 4· 5%，脱硫石膏4. 0 5· 0% ;其中，水泥熟料配方为:ΚΗ=0. 910 士 O. 01，SM=2. O 士 O. 1，IM=L O 士 O. I。其制备方法为经粉磨制备出生料；控制工艺参数，回转窑锻烧生料，制备到所述水泥熟料；采用水泥磨系统粉磨，得到出磨水泥；冷却。所制备的核电站核岛专用高性能水泥具有低需水量、低水化热(防开裂)、高耐久性等优点。
随着核电站建设的增多，对核电水泥的研究不断深入，已有较多相关的核电水泥报道，但对核电水泥的研究报道主要集中在性能和质量控制方面(如王卫科.浅析 CPR1000型核电工程水泥性能及质量控制措施.水泥与混凝土，2007 (11))，对水泥产品及其生产方法的报道较少。我公司提供的核电专用硅酸盐水泥，采用的是“湿磨干烧”的方法生产熟料，“湿磨干烧”具有生料均化性好、熟料质量高以及转产便利等优点。目前，该产品配方及生产方法未见有相关报道，其填补了采用“湿磨干烧”生产出核电专用硅酸盐水泥的空白。发明内容
本发明的目的是提供一种核电专用硅酸盐水泥及其生产方法，采用科学熟料配方，严格选用原料，运用“湿磨干烧”生产工艺，生产出优于国家标准的核电专用硅酸盐水泥。
本发明采用的技术方案是
一种核电专用硅酸盐水泥，含核电硅酸盐熟料和石膏，所述的核电硅酸盐熟料和石膏的重量比为94:6、6:4，还包括重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的(Γ0. 1%助磨剂；所述的核电硅酸盐熟料由以下重量百分比的原料组成生料石灰石 75 85%、砂岩10 15%、硫酸渣5 10%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成工序制成。
以上所述核电专用硅酸盐水泥，SO3的重量百分比为2. 3^2. 7% ；R20的重量百分比(O. 6% ;水泥的3天水化热彡251kJ/kg，7天水化热彡293kJ/kg ；3天水泥强度彡17MPa, 28 天水泥强度彡42. 5Mpa ；28天干缩率< 1000 μ m/m。
为保证熟料强度又保证水化热，按照低水化热要求进行设计，根据本公司1#窑的特性及核电专用水泥熟料的特殊矿物组成(C3A ( 7%，C3S ( 57%)进行配料方案的设计，确定以上所述的核电专用硅酸盐熟料率值为LSF=91±1. 5，SM=2. 20±0. I, AM=O. 75±0. Lf-CaO 的重量百分比彡O. 8%，立升重彡1200g/L, C3A的重量百分比为1_4%，C3S的重量百分比为 54-56%ο
在配料方案的设计上，严格选用原料。以上所述核电专用硅酸盐水泥，所述的石灰石中CaO的重量百分比彡53%，MgO的重量百分比彡I. 2%，粒度彡25mm, R2O的重量百分比 (O. 06%，没有夹缝土 ；所述的砂岩中SiO2的重量百分比彡85%, R2O的重量百分比彡I. 3% ； 所述的硫酸渣中Fe2O3的重量百分比彡43. 0%,R2O的重量百分比彡O. 4% ;所述的石膏中R2O 的重量百分比< O. 10%, SO3的重量百分比彡35%，结晶水的重量百分比彡10%。
以上所述核电专用硅酸盐水泥，所述的生料优选为由以下重量百分比的原料组成石灰石80%、砂岩13%、硫酸渣7%。
以上所述核电专用硅酸盐水泥，所述的核电硅酸盐熟料和石膏的重量比优选为 95: 5。
研究和实践表明水泥助磨剂可提高水泥台时产量、改善水泥性能、降低粉磨能耗等为了降低核电工程专用水泥的水化热，提高其强度。因此，以上所述核电专用硅酸盐水泥，所述的水泥还含有(Το. 1%的助磨剂，最佳掺量为O. 020%。作为优选，所述的助磨剂的主要成分为三乙醇胺和三异丙醇胺，如格雷斯助磨剂CBA1110。
一种以上所述核电专用硅酸盐水泥的生产方法，包括以下操作步骤
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石75 85%、砂岩5 10%、硫酸渣5 10%，加入水，进行粉磨，制成料浆，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，搅拌均匀，制成水分为33 36%的料浆；
2.料浆脱水将料浆经真空吸滤机脱水后形成水分为18 20%滤饼；
3.滤饼烘干破碎将滤饼喂到烘干破碎机内，利用窑尾来的热废气将其烘干成水分为I 3%的生料粉；
4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，用窑头煤粉所提供的燃烧器将其煅烧成核电硅酸盐熟料；
5.水泥粉磨将熟料与石膏按94:6、6:4的重量比配制，加入重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的(Το. 1%助磨剂，入磨进行粉磨得粉体，即得。
以上所述核电专用硅酸盐水泥的生产方法，所述步骤5中粉体细度< O. 08mm，筛余彡3. 0%，比表面积为30(T330m2/kg。由于本公司生产的核电专用水泥不添加任何的混合材，并为高铁方案熟料以及1#生产线的水泥磨为高细磨，故比面积很难控制，后经采取调整水泥磨机内研磨体的填充率及级配，水泥水化热较理想，并3天、28天抗压强度达到要求。
本发明的有益效果是
I.本发明采用科学熟料配方，在水泥的水化热与水泥强度之间找到一个平衡点， 熟料率值为 LSF=91±1. 5，SM=2. 20±0· I, AM=O. 75±0· Lf-CaO^ O. 8%，立升重彡 1200g/L,C3A=l-4%, C3S=54-56%,既保证熟料强度又保证水化热，使水泥具有低C3A、高C2S等特点；
2.严格选用优质原料，所得水泥强度高，3天水化热< 251kJ/kg，7天水化热 (293kJ/kg ；3天水泥强度彡17MPa, 28天水泥强度彡42. 5Mpa ；28天干缩率彡1000 μ m/m, 适用于核电站建设；
3.加入适量水泥助磨剂，提高水泥台时产量、改善水泥性能、降低粉磨能耗。
4.生产中采用的是“湿磨干烧”的方法生产熟料，“湿磨干烧”具有生料均化性好、 熟料质量高、转产便利、热耗低等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，以说明其有益效果，但本发明绝非限于这些例子。
一、原料选取及预处理要求
I.石灰石CaO 彡 53%, MgO ^ I. 2%,粒度彡 25mm，R2O 彡 O. 06%,没有夹缝土。
2.砂岩=SiO2 彡 85%, R2O ( I. 3%。
3.硫酸渣=Fe2O3 彡 43. 0%, R2O ( O. 4%。
4.石膏=R2O 彡 O. 10%, SO3 彡 35%,结晶水彡 10%。
5.煤选用煤质较好,发热量较高,灰分较低的燃煤，R2O ( O. 6%。
二、核电专用硅酸盐水泥的生产方法的生产方法
实施例I
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石75%、砂岩15%、硫酸渣 10%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为35%料浆；
2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为18%滤饼，滤饼落到带有 BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；
3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气 (600°C)将其烘干成水分为3%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；
4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的矿物组成、率值范围详见表I ;
5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按96:4的重量比配制，加入重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的 O. 010%的格雷斯助磨剂CBA1110，入磨进行粉磨，所得粉体细度彡O. 08mm，筛余彡3. 0%，即5得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。
实施例2
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石70%、砂岩13%、硫酸渣7%， 采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为33%料浆；
2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为20%滤饼，滤饼落到带有 BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；
3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气 (600°C)将其烘干成水分为2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；
4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的矿物组成、率值范围详见表I ;
5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按95:5的重量比配制，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得， 成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。
实施例3
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石85%、砂岩10%、硫酸渣5%， 采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为36%料浆；
2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为19%滤饼，滤饼落到带有 BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；
3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气 (600°C)将其烘干成水分为1%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；
4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的矿物组成、率值范围详见表I ;
5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按94:6的重量比配制，加入重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的 O. 020%的格雷斯助磨剂CBA1110，入磨进行粉磨，所得粉体细度彡O. 08mm，筛余彡3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。
实施例4
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石78%、砂岩14%、硫酸渣8%， 采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为35%料浆；
2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为18%滤饼，滤饼落到带有 BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；
3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气 (600°C)将其烘干成水分为3%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；
4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的矿物组成、率值范围详见表I ;
5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按95:5的重量比配制，加入重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的O.1%格雷斯助磨剂CBA1110，入磨进行粉磨，所得粉体细度< O. 08mm，筛余< 3. 0%，即得，成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。
实施例5
I.生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石80%、砂岩12%、硫酸渣8%， 采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为34%料浆；
2.料浆脱水将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为18%滤饼，滤饼落到带有 BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；
3.滤饼烘干破碎通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气 (600°C)将其烘干成水分为2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气(约150°C)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟 排入大气；
4.熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，借助窑的斜度和旋转，慢慢地向窑头运动，在烧成带用窑头煤粉所提供的燃烧器将其烧结成水泥熟料，烧结后的高温熟料出窑落入篦式冷却机，通过推杆的往复运动，进入冷却机尾部的锤式破碎机，经打碎后卸落到链斗输送机上，再由链斗输送机输送至联合库的熟料堆场，通过熟料层后的气体作为二次风直接入窑，也作为三次风抽往窑尾分解炉燃烧用风及供煤磨烘干原煤用热风，多余的废气(约220 280°C)将通过窑头电收尘器净化后，由离心锅炉引风机排入大气，熟料电收尘器收集的粉尘由链式输送机送至链斗输送机，熟料的矿物组成、率值范围详见表I ;
5.水泥粉磨熟料进入联合储存库后，经水泥磨磨头电子皮带秤配料，按照熟料与石膏按94:6的重量比配制，加入重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的O.05%格雷斯助磨剂CBA1110，入磨进行粉磨，所得粉体细度彡O. 08mm，筛余彡3. 0%，即得， 成品中主要化学成分和物理性能参数详见表2。
三、核电专用硅酸盐水泥相关试验参数
I.熟料质量控制参数
熟料质量是确保水泥质量的基础，上述实施例的熟料质量控制参数结果表明，采用“湿磨干烧”的方法生产熟料，熟料质量高，详见表I。
表I核电专用硅酸盐水泥熟料主要化学成分、率值及矿物组成
权利要求
1.一种核电专用硅酸盐水泥，含核电硅酸盐熟料和石膏，其特征在于所述的核电硅酸盐熟料和石膏的重量比为94:6、6:4，还包括重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的(Γ0. 1%助磨剂；所述的核电硅酸盐熟料由以下重量百分比的原料组成生料石灰石75 85%、砂岩10 15%、硫酸渣5 10%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成工序制成。
2.根据权利要求I所述核电专用硅酸盐水泥，其特征在于所述的水泥中SO3的重量百分比为2. 3 2.7% ;R20的重量百分比彡0.6 %;水泥的3天水化热彡251 kj/kg，7天水化热< 293 kj/kg ;3天水泥强度> 17MPa，28天水泥强度>42. 5 Mpa ;28天干缩率 ^ 1000 μ m/m。
3.根据权利要求I所述核电专用硅酸盐水泥，其特征在于所述的核电专用硅酸盐熟料率值为 LSF=91±1. 5，SM=2. 20±0· I, AM=O. 75±0· 1，f-CaO 的重量百分比彡 O. 8 %，立升重彡1200g/L, C3A的重量百分比为1_4%，C3S的重量百分比为54_56%。
4.根据权利要求I所述核电专用硅酸盐水泥，其特征在于所述的石灰石中CaO的重量百分比≤53%，MgO的重量百分比彡I. 2%，粒度彡25mm, R2O的重量百分比彡O. 06%，没有夹缝土 ；所述的砂岩中SiO2的重量百分比彡85%，R2O的重量百分比≤I. 3% ;所述的硫酸渣中Fe2O3的重量百分比≤43. 0%,R2O的重量百分比≤O. 4% ;所述的石膏中R2O的重量百分比 (O. 10%, SO3的重量百分比彡35%，结晶水的重量百分比彡10%。
5.根据权利要求I所述核电专用硅酸盐水泥，其特征在于，所述的生料由以下重量百分比的原料组成石灰石80%、砂岩13%、硫酸渣7%。
6.根据权利要求I所述核电专用硅酸盐水泥，其特征在于所述的核电硅酸盐熟料和石膏的重量比为95:5。
7.根据权利要求I所述核电专用硅酸盐水泥，其特征在于所述的助磨剂的主要成分为二乙醇胺和二异丙醇胺。
8.一种如权利要求I至7中任一所述核电专用硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于，包括以下操作步骤(1)生料制备生料按以下重量百分比原料称取石灰石75 85%、砂岩5 10%、硫酸渣 5^10%,加入水，进行粉磨，制成料浆，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，搅拌均匀，制成水分为33 36%的料浆；(2)料浆脱水将料浆经真空吸滤机脱水后形成水分为18 20%滤饼；(3)滤饼烘干破碎将滤饼喂到烘干破碎机内，利用窑尾来的热废气将其烘干成水分为 I 3%的生料粉；(4)熟料烧成将生料粉预热分解后喂入回转窑，用窑头煤粉所提供的燃烧器将其煅烧成核电硅酸盐熟料；(5)水泥粉磨将熟料与石膏按94:6、6:4的重量比配制，加入重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的(Γ0. 1%助磨剂，入磨进行粉磨得粉体，即得。
9.根据权利要求8所述核电专用硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于所述步骤(5)中粉体细度≤O. 08mm，筛余彡3. 0%，比表面积为30(T330m2/kg。
全文摘要
本发明公开了一种核电专用硅酸盐水泥及其生产方法，属于建筑材料技术领域。该水泥含核电硅酸盐熟料和石膏，其特征在于所述的核电硅酸盐熟料和石膏的重量比为94:6~96:4，还包括重量百分比为所述核电硅酸盐熟料与石膏重量之和的0~0.1%助磨剂；所述的核电硅酸盐熟料由以下重量百分比的原料组成生料石灰石75~85%、砂岩10~15%、硫酸渣5~10%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成工序制成。本发明采用科学熟料配方，严格选用优质原料，所得水泥强度高，适用于核电站建设。
文档编号C04B7/36GK102976642SQ201210510960
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者蒋杉平, 邓玉莲, 杨茂鑫, 韦庆凤, 覃金英, 钟靖华, 周芝丽, 游春萍, 陈洪韬, 廖双双 申请人:广西鱼峰水泥股份有限公司