一种降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，特别是一种降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点 的方法。
【背景技术】
[0002] 传统的硅酸盐水泥是最主要的建筑材料之一。但是，由于水泥中含有大量高钙阿 里特（Alite，简号为C3S)矿物，因此存在着某些难以克服的缺点和不足之处。如水泥混凝 土坍落度损失快，施工性能差；水化热高，混凝土易产生温差裂缝；干燥收缩较大，易产生 干缩裂缝等。
[0003] 在水工大坝建设中，为防止温度裂缝的出现，要求水泥具有低水化热特性。低热硅 酸盐水泥具有比普通硅酸盐水泥、中热水泥更低的水化热、低干缩率和高耐久性，配制的水 工大体积混凝土干缩小，抗折强度高，绝热温升比中热水泥混凝土低5~10°C，综合抗裂性 能优于中热水泥混凝土，是配制水工大体积混凝土首选的胶凝材料。目前已成功应用于三 峡、深溪沟、溪洛渡、向家坝等水电工程建设，呈现良好的推广应用前景。
[0004] 但低热硅酸盐水泥早期强度偏低，对混凝土工程的施工进度和工程质量不利，阻 碍了其在水工大坝建设中的规模应用。有效降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点可诱导硅 酸盐矿物在窑内更充分的成核、长大、维持高活性晶型，从而部分提高水泥早期强度。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点，提供高质量的水 泥。
[0006] -种降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点的方法，其特征在于：所述方法是利用 铅锌尾矿中的金属元素进行矿物固，诱导硅酸盐矿物晶格发生畸变，降低硅酸盐矿物晶格 能，降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点；
[0007] 所述金属元素为铅、锌和铜。所述方法包括步骤如下：
[0008] 1)根据低热水泥熟料的组成及其熟料的石灰饱和系数、硅率和铝率三个率值选择 生料组分和确定各生料组分的重量配比；
[0009] 所述生料原料包括石灰石、硅石、铅锌尾矿、铁矿石；
[0010] 所述石灰饱和系数0· 78~0· 82 ;硅率2. 6~2. 8 ;铝率0· 68~0· 72 ;
[0011] 2)将步骤1)中配好的生料组分进行充分混合，粉磨成生料粉；
[0012] 3)将所述生料粉烧至熔融，并冷却，得到低热硅酸盐水泥熟料。
[0013] 所述步骤1)低热硅酸盐水泥熟料包括按重量份计的以下组分：
[0014] 硅酸三钙：25-50份；硅酸二钙：30-55份；铝酸三钙：0. 5-4份；铁铝酸四钙： 10-23份；氧化儀：0. 5_7份。
[0015] 所述步骤1)低热硅酸盐水泥熟料包括按重量份计的以下组分：
[0016] 硅酸三钙：30-40份；硅酸二钙：40-50份；错酸三钙：1-3份；铁铝酸四钙：15-18 份；氧化镁：1_6份。
[0017] 所述步骤2)中生料粉的细度为80μπι方孔筛筛余重量百分比< 15%。
[0018] 检测低热硅酸盐水泥熟料的最低共熔点的方法为：将步骤2)所述生料粉置于影 像式烧结点试验仪内升温，在850°C以下时升温速率控制在50°C/min;在850°C以上时控制 在5°C/min;通过影像式烧结点试验仪观察试样，试验出现收缩，对比镜像上的参照网格， 试验收缩达二格，样品呈暗亮状，即认为达到最低共熔点。
[0019] 本发明提供的一种降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点的方法，有益效果如下：
[0020] 1、本发明利用铅锌尾矿中铅、锌、铜等金属元素进行矿物固溶（离子固熔），诱导 硅酸盐矿物晶格发生畸变，降低硅酸盐矿物晶格能，从而有效降低低热硅酸盐水泥熟料最 低共熔点。
[0021] 2、本发明可诱导硅酸盐矿物在窑内更充分的成核、长大、维持高活性晶型，从而提 高水泥早期强度，以弥补低热硅酸盐水泥早期强度不足的缺点，满足水电工程的施工进度 要求。
[0022] 3、采用本发明工艺制作的低热硅酸盐水泥熟料可以降低生产成本，降低煤用量 5% -10%，单位时间内提高低热硅酸盐水泥熟料产量5% -10%，能够显著降低低热硅酸盐 水泥熟料最低共熔点。
[0023] 4、本发明通过严格控制生料粉的细度，保证原料能够快速充分熔融，提高低热硅 酸盐水泥熟料的生产效率。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施 例表述的范围。
[0025] 本发明是以铅锌尾矿作为原材料进行低热硅酸盐水泥生料配料，利用其中的铅、 锌、铜等金属元素进行矿物固熔，诱导硅酸盐矿物晶格发生畸变，降低硅酸盐矿物晶格能， 从而有效降低低热硅酸盐水泥熟料最低共熔点。
[0026] 为了详细说明本专利的方法和特点，现举例说明如下。
[0027] 实施例1
[0028] 采用石灰石、硅石、铅锌尾矿、铁矿石为原材料（化学成分见表1)。根据表2中 设计的低热硅酸盐水泥熟料的矿物组分，低热硅酸盐水泥熟料的石灰饱和系数〇. 78;硅率 2. 6 ;铝率0. 68,计算熟料的化学成分，进行配料，配料的结果为以重量份计，生料配比见表 3。 将这些原料一起放入球磨机中粉磨至80μπι方孔筛筛余< 12%的生料粉，生料粉烧至 熔融，并冷却，得到低热硅酸盐水泥熟料。将所述生料粉置于影像式烧结点试验仪内升温， 在850°C以下时升温速率控制在50°C/min;在850°C以上时控制在5°C/min。通过影像式 烧结点试验仪测定最低共熔点。
[0029] 采用石灰石、页岩、硅石、铁矿石为原材料，用上述方法制备对比样。对比结果见表 4〇
[0030] 表1原材料的化学成分（重量份计）
[0031]
[0032] 表2低热硅酸盐水泥设计矿物组分
[0033]
[0034] 表3铅锌尾矿制备低热硅酸盐水泥配料比1
[0035]
[0036] 表4铅锌尾矿与页岩制备低热硅酸盐水泥最低共熔点对比1
[0037]
[0038] 实施例2
[0039] 采用石灰石、硅石、铅锌尾矿、铁矿石为原材料（化学成分见表1)。根据表2中 设计的低热硅酸盐水泥熟料的矿物组分，低热硅酸盐水泥熟料的石灰饱和系数〇. 82 ;硅率 2. 8 ;铝率0. 72,计算熟料的化学成分，进行配料，配料的结果为以重量份计，生料配比见表 5。将这些原料一起放入粉磨至80μπι方孔筛筛余<11%的生料粉。将所述生料粉置于影 像式烧结点试验仪内升温，在850°C以下时升温速率控制在50°C/min;在850°C以上时控制 在5°C/min。通过影像式烧结点试验仪测定最低共熔点。
[0040] 采用石灰石、页岩、硅石、铁矿石为原材料，用上述方法制备对比样。对比结果见表 6〇
[0041] 表5铅锌尾矿制备低热硅酸盐水泥配料比2
[0042]
[0043] 表6铅锌尾矿与页岩制备低热硅酸盐水泥最低共熔点对比2
[0044]
[0045] 实施例3
[0046] 采用石灰石、硅石、铅锌尾矿、铁矿石为原材料（化学成分见表1)。根据表2中设计 的低热硅酸盐水泥熟料的矿物组分，低热硅酸盐水泥熟料的石灰饱和系数0. 79 ;硅率2. 7 ; 铝率0. 69,计算熟料的化学成分，进行配料，配料的结果为以重量份计，生料配比见表7。将 这些原料一起放入实验球磨机中粉磨至80μπι方孔筛筛余< 10%的生料粉。将所述生料粉 置于影像式烧结点试验仪内升温，在850°C以下时升温速率控制在50°C/min;在850°C以上 时控制在5°C/min。通过影像式烧结点试验仪测定最低共熔点。
[0047] 采用石灰石、页岩、硅石、铁矿石为原材料，用上述方法制备对比样。对比结果见表 8〇
[0048] 表7铅锌尾矿制备低热硅酸盐水泥配料比3
[0049]
[0050] 表8铅锌尾矿与页岩制备低热硅酸盐水泥最低共熔点对比3
[0051]
[0052] 实施例4
[0053] 采用石灰石、硅石、铅锌尾矿、铁矿石为原材料（化学成分见表1)。根据表2中 设计的低热硅酸盐水泥熟料的矿物组分，低热硅酸盐水泥熟料的石灰饱和系数〇. 81 ;硅率 2. 7;铝率0.71，计算熟料的化学成分，再用试配法进行配料，配料的结果为以重量份计，生 料配比见表9。将这些原料一起放入实验球磨机中粉磨至80μπι方孔筛筛余< 10%的生料 粉。将所述生料粉置于影像式烧结点试验仪内升温，在850°C以下时升温速率控制在50°C/ min;在850°C以上时控制在5°C/min。通过影像式烧结点试验仪测定最低共恪点。
[0054]