降低氯氧镁水泥水化放热量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低氯氧镁水泥水化放热量的方法，包括步骤：将氧化镁、氯化镁、水，及化学外加剂混合均匀，形成氯氧镁水泥；其中，氧化镁、氯化镁和水的质量比为1.2～2.8:1:2～3.2，化学外加剂与氧化镁的质量比为1～3:100。该方法通过在氯氧镁水泥的制备过程中，向氧化镁-氯化镁-水的三元原料体系中掺杂化学外加剂，达到了降低氯氧镁水泥水化放热量、延长诱导期结束时间及加速期结束时间的目的。
【专利说明】降低氯氧镁水泥水化放热量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料【技术领域】，具体地讲，涉及一种降低氯氧镁水泥水化放热量 的方法。
【背景技术】
[0002] 氯氧镁水泥是法国科学家Sorrel发明的一种气硬性凝胶材料，又名"Sorrel水 泥"或"镁水泥"，其具有早强、高强、快凝、粘结力强、碱度低、耐磨、防火、装饰效果好、抗盐 卤腐蚀等特点，因而受到世界各国的广泛关注。以镁水泥为凝胶材料的菱镁制品已广泛应 用于建筑建材和木材节约等领域，为国家节能、节资、减排工作做出了重要贡献。
[0003] 氯氧镁水泥是由氧化镁、氯化镁和水按照一定比例混合而成的一种气硬性凝胶材 料，其基本水化体系是MgO-MgCl2-H2O三元体系；但其作为一种水泥材料，即符合水泥的一 般性能，而水泥水化是一种复杂的、非均质的多相化学反应过程。无论哪种水泥，它在水化 过程中都具有"即时性"，正是由于这种"即时性"，使水泥的水化机理和动力学参数在不同 的水化阶段有所不同，其主要体现在水化放热量、水化速率、电学性能及体积变化等诸多方 面。在氯氧镁水泥的制备过程中，通常具有放热量大的缺点，这一缺点限制了其进一步地大 规模应用。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种降低氯氧镁水泥水化放热量 的方法，该方法通过在制备氣氧儀水泥的过程中，在原料MgO-MgCl2-H2O二兀体系中惨杂化 学外加剂，从而达到降低制备得到的氯氧镁水泥水化放热量的目的。
[0005] 为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0006] -种降低氯氧镁水泥水化放热量的方法，包括如下步骤：将氧化镁、六水氯化镁、 水，及化学外加剂混合均匀，形成氯氧镁水泥；其中，所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为 1. 2?2. 8:1:2?3. 2,所述化学外加剂与所述氧化镁的质量比为1?3:100。
[0007] 进一步地，所述化学外加剂包括磷酸、磷酸盐、铁矾、柠檬酸中的至少一种。
[0008] 进一步地，所述氧化镁来自菱镁矿轻烧粉、白云石轻烧粉、盐湖提锂副产镁渣的煅 烧产物中的任意一种；其中，所述菱镁矿轻烧粉、盐湖提锂副产镁渣的煅烧产物中氧化镁的 质量分数均不低于60%，所述白云石轻烧粉中氧化镁的质量分数为20%?28%。
[0009] 进一步地，所述氯化镁来自六水氯化镁。
[0010] 进一步地，所述水包括外加水与所述六水氯化镁中的结晶水。
[0011] 进一步地，包括如下步骤：将100份氧化镁、168份六水氯化镁、1份磷酸溶于134 份自来水中，使得所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为1. 2:1:2. 8,混合均匀形成氯氧镁水 泥；其中，所述氧化镁来自所述菱镁矿轻烧粉，所述份数均为质量份数。
[0012] 进一步地，包括如下步骤：将100份氧化镁、72份六水氯化镁、2份铁矾溶于77份 自来水中，使得所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为2. 8:1:3. 2,混合均匀形成氯氧镁水泥； 其中，所述氧化镁来自所述白云石轻烧粉，所述份数均为质量份数。
[0013] 进一步地，包括如下步骤：将100份氧化镁、101份六水氯化镁、3份梓檬酸溶于45 份自来水中，使得所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为2. 1:1:2. 8,混合均匀形成氯氧镁水 泥；其中，所述氧化镁来自所述盐湖提锂副产镁渣的煅烧产物，所述份数均为质量份数。
[0014] 本发明通过在氯氧镁水泥的制备过程中，向MgO-MgCl2-H2O三元体系中掺杂化学 外加剂，可达到降低氯氧镁水泥水化放热量、延缓水化时间的目的。
【具体实施方式】
[0015] 以下，将参照具体的实施例来详细描述本发明。然而，可以以许多不同的形式来实 施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施 例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明 的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0016] 根据本发明的一种降低氯氧镁水泥水化放热量的方法，即将质量比为1.2? 2. 8:1:2?3. 2的氧化镁、氯化镁、水混合，同时向该混合物中添加化学外加剂，并使得其中 化学外加剂的质量为氧化镁的质量的1%?3%，混合均匀形成氯氧镁水泥；也就是说，化 学外加剂的添加方式为外掺。
[0017] 在制备氯氧镁水泥的过程中，一般有内掺和外掺两种不同的添加方式，选择何种 添加方式取决于不同的添加物质，而不同的添加方式也造成制备得到的氯氧镁水泥具有不 同的性能。一般情况下，化学外加剂选择外掺的方式；外掺指添加的物质（本发明中指化学 外加剂）的添加量为某原料（本发明中指氧化镁）用量的一比值，其为另外加入的物质，其 添加量不替代该原料的用量，如本发明中，若内掺1 %化学外加剂，则表示化学外加剂的添 加量为氧化镁用量的10%，即其与氧化镁的质量比为1:10。
[0018] 优选地，化学外加剂可选自磷酸、磷酸盐、铁矾、柠檬酸中的至少一种；氯化镁可来 自六水氯化镁，而此处的水可包括外加入体系的外加水和六水氯化镁中的结晶水，即此处 的水指该体系中的水的总量。
[0019] 下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的 实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范 围。
[0020] 实施例1
[0021] 原料氧化镁来源于菱镁矿轻烧粉，即菱镁矿的煅烧产物，用量164份左右，在本实 施例中其中氧化镁的含量为60%?62%，也就是说，保持原料氧化镁的用量约为100份左 右。
[0022] 将168份左右六水氯化镁溶于134份左右的自来水中，形成氯化镁水溶液，此处自 来水即为外加水，即向体系中另外加入的水，下述如无特别说明，均指此含义；再向其中加 入上述164份上述含氧化镁为60 %?62 %的菱镁矿轻烧粉与1份磷酸，混合均匀后形成氯 氧镁水泥，上述份数均为质量份数；也就是说，在该氯氧镁水泥中，氧化镁、氯化镁和水的质 量比例为1.2:1:2. 8,此处水指体系中的总水量，包括添加的134份自来水及168份六水氯 化镁溶解后得到的89份水；且化学外加剂磷酸的添加量为氧化镁用量的1% (此处指质量 百分数，外掺；下述如无特别说明，均指质量百分数及外掺）。
[0023] 为说明化学添加剂磷酸对氯氧镁水泥制备中的水化过程的影响，在经由上述方法 制备得到的氯氧镁水泥的水化阶段，对其水化放热规律进行了监测，发现该氯氧镁水泥的 3d水化放热量为732. 15J · g_\诱导期结束时间为8. 6h，加速期结束时间为18. 6h。
[0024] 诱导期和加速期是水泥水化反应的主要阶段，诱导期为水泥放热速率低、放热量 小的阶段，此阶段一般持续几个小时，其长短受众多因素的影响，包括MgO的活性、反应温 度、外加剂的种类和数量等；加速期为水泥放热速率快、放热量大的阶段，此阶段主要形成 了水泥的水化产物，使浆体产生强度。因此诱导期和加速期的时间长短间接上反应了水泥 的凝结时间、浆体的强度和水化产物的种类和数量，从而进一步体现水泥的各种性能，如抗 压强度和抗水性等。
[0025] 实施例2
[0026] 原料氧化镁来源于白云石轻烧粉（氧化镁的含量约为20%?28% )，即白云石矿 的煅烧产物，用量364份左右，其中，本实施例的白云石轻烧粉氧化镁含量约为27 %?28 % 即氧化镁约为100份。
[0027] 将72份六水氯化镁溶于77份自来水中，形成氯化镁水溶液，再将上述白云石轻烧 粉364份、2份铁矾溶于该氯化镁水溶液中，搅拌均匀形成氯氧镁水泥，上述份数均为质量 份数；也就是说，在该氯氧镁水泥中，氧化镁、氯化镁和水的质量比例为2. 8:1:3. 2,此处水 的来源同实施例1中所述；且化学外加剂铁矾的添加量为氧化镁用量的2%。
[0028] 对该氯氧镁水泥的水化过程进行测定，可知：所述氯氧镁水泥的3d水化热为 571. 53J · g'诱导期结束时间为2. 47h，加速期结束时间为8. 85h。
[0029] 实施例3
[0030] 原料氧化镁来自于盐湖提锂副产镁渣的煅烧产物，用量125份，本实施例包含水 泥制备原料氧化镁约为80%，S卩氧化镁为100份左右。
[0031] 将101份水氯镁石（即六水氯化镁）溶于45份自来水中，形成氯化镁水溶液； 再将上述煅烧产物125份、3份柠檬酸溶于该氯化镁水溶液中，搅拌均匀形成氯氧镁水泥， 上述份数均为质量份数；也就是说，在该氯氧镁水泥中，氧化镁、氯化镁和水的质量比例为 2. 1:1:2. 8,此处水的来源同实施例1中所述；且化学外加剂柠檬酸的添加量为氧化镁用量 的3%。
[0032] 对该氯氧镁水泥的水化过程进行测定，可知：所述氯氧镁水泥的3d水化热为 736. 31J · g-1，诱导期结束时间为6. 47h，加速期结束时间为13. 15h。
[0033] 上述实施例1-3中化学外加剂分别为磷酸、铁矾和柠檬酸，但本发明并不限制与 此，化学外加剂还可为磷酸盐以及磷酸、磷酸盐、铁矾、柠檬酸中的任意几种的混合物。
[0034] 对比实验
[0035] 本对比实验旨在通过与实施例的对比，得到化学外加剂对氯氧镁水泥水化放热量 的影响。
[0036] 分别对实施例1-3进行了对比实验1-3的对照实验，即对比实验1、2、3的实验条 件分别与实施例1、2、3相对应，只是在实施过程中，对比实验中没有加入化学外加剂。对比 实验组获得的氯氧镁水泥在水化过程中的3d水化放热量、诱导期结束时间及加速期结束 时间见表1。
[0037] 表 I
[0038]
【权利要求】
1. 一种降低氯氧镁水泥水化放热量的方法，其特征在于，包括如下步骤：将氧化镁、氯 化镁、水，及化学外加剂混合均匀，形成氯氧镁水泥； 其中，所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为1. 2?2. 8:1:2?3. 2,所述化学外加剂与所 述氧化镁的质量比为1?3:100。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学外加剂包括磷酸、磷酸盐、铁矾、 柠檬酸中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化镁来自菱镁矿轻烧粉、白云石轻 烧粉、盐湖提锂副产镁渣的煅烧产物中的任意一种；其中，所述菱镁矿轻烧粉、盐湖提锂副 产镁渣的煅烧产物中氧化镁的质量分数均不低于60%，所述白云石轻烧粉中氧化镁的质量 分数为20%?28%。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化镁来自六水氯化镁。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水包括外加水与所述六水氯化镁中 的结晶水。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：将100份氧化镁、168 份六水氯化镁、1份磷酸溶于134份自来水中，使得所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为 1. 2:1:2. 8,混合均匀形成氯氧镁水泥；其中，所述氧化镁来自所述菱镁矿轻烧粉，所述份数 均为质量份数。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：将100份氧化镁、72 份六水氯化镁、2份铁矾溶于77份自来水中，使得所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为 2. 8:1:3. 2,混合均匀形成氯氧镁水泥；其中，所述氧化镁来自所述白云石轻烧粉，所述份数 均为质量份数。
8. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：将100份氧化镁、101份 六水氯化镁、3份柠檬酸溶于45份自来水中，使得所述氧化镁、氯化镁和水的质量比为 2. 1:1:2. 8,混合均匀形成氯氧镁水泥；其中，所述氧化镁来自所述盐湖提锂副产镁渣的煅 烧产物，所述份数均为质量份数。
【文档编号】C04B9/02GK104478254SQ201410786964
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】文静, 董金美, 余红发, 肖学英, 李颖, 常成功, 郑卫新 申请人:中国科学院青海盐湖研究所