制造具有电传导和光导性能的硅酸盐水泥的方法

专利名称：制造具有电传导和光导性能的硅酸盐水泥的方法
技术领域：
本发明涉及一种水泥及其制造方法，所述水泥涉及具有将其与本 领域状态中目前存在的水泥显著区分开的光和电性能的水泥。
发明现有技术
硅酸盐水泥对应于特定类型的水泥，其强度性能是由于其组成和
制造工艺或方法。因此，用于硅酸盐水泥的方法和组成如下
将粘土和石灰石材料粉碎、混合并碾碎成细粉末。该混合物的组 成必须在窄界限内保持稳定，因为与最佳点的任何距离会导致品质丧 失。可干燥地(干法)或用水(湿法)进行混合和研磨。在任何情形 中，无论何种制备方法，对混合物必不可少的是具有合适的配料，所 述混合物在进入窑炉之前必须经最终碾碎和彻底混合。
然后将所述混合物送至回转窑，在该回转窑中将其緩慢加热至熔 结(clinkerisation)点。在达到该点之前逐出水和二氧化碳。在接近 最热的温度时，生混合物组分之间发生化学反应。在这些反应期间形 成新化合物，它们中的一些熔化，从而使装填物部分熔化。然后使熟 料落在多个冷却器之一上或熟料堆上进行冷却，有时借助于水喷射。 当冷却时，将其与仔细计算过的量的烧制石骨或生石骨混合并碾碎直 到其为细粉末为止，该粉末为目前的商业硅酸盐水泥。
将少量石青或硫酸钙加入到最终研磨操作中以控制凝固温度和防 止假凝。然而，如果石骨的量没有得到正确监测，粉碎岩石混合物的 规定的比例的细小变化可足以彻底改变混合物的特性或水泥性能。
以这种方式所得的水泥在其硬化时具有类似于岩石的特性并且表 现得如同不允许光从中透过的高密度非传导性固体，以及具有类似于 岩石的高容重和机械行为。
出于抑制这些和其它缺点的目的，开发了允许制造这样类型混凝 土的硅酸盐水泥制造方法，所迷混凝土在凝固时允许光透过，换言之 是半透明的和/或改善其电性能以将其转变成导电体，以及通过向研磨 过程中添加合适添加剂提高所述混凝土的机械特性，这些是本发明的 目的。
发明目的
本发明的目的是公开用于制造硅酸盐水泥的组成和方法，该硅酸 盐水泥的新特性是允许光从中透过的那些特性，换言之，是半透明的。
第二目的是描述与已知水泥相比具有改善的电传导性能的硅酸盐 水泥的组成和制造方法。
最后，本发明的第三目的是提供除具有高机械强度和长使用寿命 外还具有半透明和/或微弱电流传导性能的硅酸盐水泥的组成和制造 方法。
发明描迷
一般而言，可使用所有类型的材料来制造硅酸盐水泥，所述材料 在被煅烧时提供所需化学组成。然而，考虑到经济，这些材料的数量 是有限的。
适宜的石灰石材料是石青水泥岩、白垩、泥灰岩、海贝壳和来 自碱生产的废物。
已发现一些组分在水泥中是有害的并且这更进一步限制适宜的石 膏和泥灰岩等。
石膏和其它富含碳酸镁的钙质物质是不适宜的，因为认为超过5% 的量在硅酸盐水泥中是有害的并且在正常规格中是不允许的。白垩或 黄铁矿的紋理可以表示硫酸盐含量是过量的。白垩有时包含必须除去 的燧石结核并且泥灰岩可包含过量的硅质砂。
纯石青是硬的并且在研磨期间需要大量能量。然而，发现如果将 其与板岩混合，则其较软。在Lehigh Valley发现的极其丰富的水泥岩是包含这样量的粘土材料的石骨，该量使得不再必须或不必使用用 富含或贫含石灰的岩石制成的混合物。
量的小贝壳。在Michigan， USA和在Norfolk, Virginia (也在USA ) 开釆到明显形成的泥灰岩和海贝壳。在Texas和Redwood California, USA,有成功使用来自形成(form)古牡蛎层的石灰石材料的水泥厂。 在Loui s iana, USA并且在UK和Europe的其余地方大范围地使用白垩。
在Michigan USA,作为来自Le Blanc工艺中苛性钠制造的废产 品所获得的沉积碳酸钩已用于硅酸盐水泥生产。
可使用下面的材料来制造硅酸盐水泥粘土、板岩、片岩、高炉 炉渣、粉煤灰和水泥岩。
进行材料混合的第 一 步骤应在采石场使用蒸汽4产进行， 一伊粘土 和两妒石头，或者两货车装载量的一种岩石和三货车装栽量的其它物 质。然后使岩石通过一组粉碎机并将其转变成砾石。
然后将混合物送至回转窑，在回转窑中将其緩慢加热至1，450摄 氏度直至熔结点。在达到该点之前逐出水和二氧化碳。在接近最高温 度时，生混合物组分之间发生化学反应。在这些反应期间形成新化合 物，它们中的一些熔化，从而使装填物部分熔化。
然后使熟料落在多个冷却器之一上或熟料堆上进行冷却。
如果混合物按所示制得，则通过持续监测其石灰含量，在将粘土 或石膏加入研磨机时可对它们的量进行各种修改，如果这些修改对于 维持约恒定的组成是必需的。然而，如果发现罐内粉碎的岩石具有较 高或较低的石灰含量，则将两罐或多罐的内含物进行混合使得混合物 比例尽可能接近合适的组成。
可通过使用空气环流的密闭冷却器产生熟料冷却，其中使用熟料 冷却空气作为二次甚至一次窑炉燃烧。这允许巻的经济性(economy in furl )以及较好的熟料煅烧，立即在研磨或增强研磨中使用熟料，和 水泥中较好的强度值及和体积稳定性。
当将熟料送至研磨机时，将其与仔细计算过的量的由生石骨
(CaS0" 2H20)或经焙烧的石骨(CaS04. 1/2H20 )构成的緩凝剂 (retardant)混合，因为若不这样，在将水泥与水混合形成混凝土时， 其会凝固过快。生石青或经焙烧的石青的量受混合物中氧化铝含量的 限制。将熟料与生石青或经焙烧的石骨的混合物碾碎成具有对于各种 类型水泥所规定的表面积，因为将其碾碎得越细，水泥将使其强度增 长得越快。
是在该工艺阶段将玻璃粉末与环氧树脂和/或煤屑型 (breeze-type)碳加入到熟料中，若组合物的氧化镁含量不大于5%。 这些粉末的颗粒尺寸必需在直径上小于1毫米。使用的玻璃粉末的量 应为生石膏和经焙烧的石骨的总重量的5%。
环氧树脂块的含量在整个研磨过程中必需得到仔细控制和监测， 并且应在熟料已被冷却且温度不超过75摄氏度时加入。树脂含量应为 熟料重量的30%-54%，最佳值为46%。
在该研磨中使用的树脂颗粒尺寸应为至少55%具有大于20毫米的 直径和最多45%具有小于15毫米的直径。
对于这些材料(树脂和熟料)还重要的是细微粉碎和均匀混合， 因为如果它们不是这样，则总体中反应将不是均匀的。 一个区域的树 脂颗粒可被拖曳得距离具有酸性组分的另 一 区域很远，以致于它们保 持游离树脂形式。
在研磨操作期间，研磨机中的温度不应超过75摄氏度以便防止树 脂和熟料组分之间的任何反应。
煤屑型焦炭的含量在整个研磨过程中必需得到仔细控制和监测， 并且应在熟料已被冷却且温度不超过55摄氏度时加入。碳含量应为熟 料重量的37%-49%，最佳值为42. 7%。
该研磨操作中使用的焦炭的颗粒尺寸应为至少45%的焦炭具有超 过12毫米的直径和55%的焦炭具有小于7毫米的直径。对于这些材料 (树脂和熟料)还重要的是细微粉碎和均匀混合，因为如果它们不是 这样，则总体中反应将不是均匀的。 一个区域的焦炭颗粒可被拖曳得 距离具有酸性组分的另 一 区域很远，以致于它们保持游离焦炭形式。
研磨处理必需确保3， 450-3， 850cm7g的细度，该细度应该用通过 100或200号篩(分别为0. 147和0. 074毫米的自由网孔跨距)的材 料的量进行监测。在水泥不具有所述细度的情形中，则必须开始新的 研磨阶段直到获得确立的值为止。
一旦由研磨处理碾碎并同时仍是暖热的，应将其贮存在筒仓中至
少3天，但不大于6天，使得少量在煅烧处理期间没有结合的石灰可通
过与空气中的水和二氧化碳反应水化和碳酸盐化，并且因此失去由这 些保持不与石灰结合的颗粒所产生的膨胀。
权利要求
已经描述了本发明，我们认为是新颖的，因此，我们要求下面权利要求的内容1.制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥的方法，该方法包括以下步骤在采石场内使用蒸汽铲进行原料混合，一铲粘土和两铲石头，或者两货车装载量的水泥岩和三货车装载量的其它物质，然后使岩石通过一组粉碎机并将其转变成砾石；然后将混合物送至回转窑，在回转窑中将其缓慢加热至1,450摄氏度一直到熔结点；将熟料送至多个冷却器之一；加入一定量的粘土或石膏；将混合物倾倒到研磨机中；在具有空气环流的密闭冷却器中冷却熟料；将熟料送至研磨机，并将其与仔细计算过的量的缓凝剂例如生石膏(CaSO4.2H2O)或经焙烧的石膏(CaSO4.1/2H2O)混合；将熟料与生石膏或经焙烧的石膏的混合物碾碎成具有对于各种类型水泥所规定的表面积，因为将其碾碎得越细，水泥将使其强度增长得越快；将玻璃粉末及环氧树脂和/或煤屑型碳与生石膏和经焙烧的石膏一起加入到熟料中；继续研磨以获得3,450-3,850cm2/g的细度，该细度应该用通过100或200号筛(分别为0.147和0.074毫米的自由网孔跨距)的材料的百分数进行监测；应将其贮存在筒仓中至少3天，但不大于6天。
1. 制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥的方法，该方法包括以 下步骤在釆石场内使用蒸汽伊进行原料混合，一4产粘土和两伊石头，或者 两货车装载量的水泥岩和三货车装载量的其它物质，然后使岩石通过一 组粉碎机并将其转变成砾石；然后将混合物送至回转窑，在回转窑中将其緩慢加热至1， 450摄氏 度一直到熔结点；将熟料送至多个冷却器之一；加入一定量的粘土或石骨；将混合物倾倒到研磨机中；在具有空气环流的密闭冷却器中冷却熟料；将熟料送至研磨机，并将其与仔细计算过的量的緩凝剂例如生石骨 (CaS04. 2H20)或经焙烧的石骨(CaS0" 1/2H20)混合；将熟料与生石骨或经焙烧的石骨的混合物碾碎成具有对于各种类型水泥所规定的表面积，因为将其碾碎得越细，水泥将使其强度增长得 越快；将玻璃粉末及环氧树脂和/或煤屑型碳与生石骨和经焙烧的石骨一 起加入到熟料中；继续研磨以获得3, 450-3， 850cm7g的细度，该细度应该用通过100 或200号筛(分别为0. 147和0. 074毫米的自由网孔跨距)的材料的百 分数进行监测；应将其贮存在筒仓中至少3天，但不大于6天。
2. 制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥的方法，该方法包括以 下步骤在采石场内使用蒸汽4产进行原料混合， 一妒粘土和两妒石头，或者两货车装载量的水泥岩和三货车装栽量的其它物质，然后使岩石通过一 组粉碎机并将其转变成砾石；然后将混合物送至回转窑，在回转窑中将其緩慢加热至1， 450摄氏 度一直到熔结点；将熟料送至多个冷却器之一；加入一定量的粘土或石骨；将混合物倾倒到研磨机中；在具有空气环流的密闭冷却器中冷却熟料；将熟料送至研磨机，并将其与仔细称量过的量的緩凝剂例如生石赍 (CaSO"2H20)或经焙烧的石骨(CaS04. 1/2H20)混合；将熟料与生石青或经焙烧的石骨的混合物碾碎成具有对于各种类 型水泥所规定的表面积，因为将其碾碎得越细，水泥将使其强度增长得 越快；将玻璃粉末及环氧树脂和/或煤屑型碳与生石骨和经焙烧的石骨一 起加入到熟料中；继续研磨以获得大于3， 450 cm7g的细度，该细度应该用通过100 或200号筛(分别为0. 147和0. 074毫米的自由网孔跨距)的材料的百 分数进行监测；应将其贮存在筒仓中至少3天，但不大于6天。
3.制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥的方法，该方法包括以 下步骤在采石场内使用蒸汽妒进行原料混合，一4产粘土和两伊石头，或者 两货车装栽量的水泥岩和三货车装载量的其它物质，然后使岩石通过一 组粉碎机并将其转变成砾石；然后将混合物送至回转窑，在回转窑中将其緩慢加热至1,450摄氏 度一直到熔结点；将熟料送至多个冷却器之一；加入一定量的粘土或石骨； 将混合物倾倒到研磨;f几中； 在具有空气环流的密闭冷却器中冷却熟料；将熟料送至研磨机，并将其与仔细称量过的量的緩凝剂例如生石骨 (CaS04.2H20)或经焙烧的石青(CaS0" 1/2H20)混合；将熟料与生石膏或经焙烧的石骨的混合物碾碎成具有对于各种类 型水泥所规定的表面积，因为将其碾碎得越细，水泥将使其强度增长得 越快；将煤屑型碳与生石骨和经焙烧的石青一起加入到熟料中； 继续研磨以获得大于3， 450 cm7g的细度，该细度应该用通过100或200号筛(分别为0. 147和0. 074毫米的自由网孔跨距)的材料的百分数进行监测；应将其贮存在筒仓中至少3天，但不大于6天。
4. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中玻璃粉末由市场上存在的那些构成，其組成包含最大5°/。 的氧化镁含量。
5. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中玻璃粉末颗粒尺寸在直径上小于1毫米。
6. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中使用的玻璃粉末的量应为生石骨和经焙烧的石青的总重量的5%。
7. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中环氧树脂块的含量为熟料重量的30°/。-54%，最佳为46%。
8. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中环氧树脂块在熟料已被冷却且温度不超过75摄氏度时加 入。
9. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中该研磨中使用的树脂颗粒尺寸应为至少55%具有大于20 毫米的直径和最多45%具有小于15毫米的直径。
10. 根据权利要求1或3的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中煤屑型焦炭含量应为熟料重量的37%-49%，最佳为42.7%。
11. 根据权利要求1或3的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中煤屑型焦炭在熟料已被冷却且温度不超过55摄氏度时加 入。
12. 根据权利要求1或2的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥 的方法，其中该研磨操作中使用的焦炭的颗粒尺寸应为至少45%的焦炭 具有大于12毫米的直径和55%的焦炭具有小于7毫米的直径。
13. 根据权利要求1的制造具有光和电传导性能的硅酸盐水泥的 方法，其特征在于所得水泥具有优于3，450 cm7g的细度。
14. 根据权利要求1或2中所要求的工序获得的硅酸盐水泥，其特 征在于其在凝固时是半透明的。
15. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，特征在于在其凝固且没有任 何添加剂时表现出75 MPa和最大25Q MPa的才几械强度。
16. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，特征在于其允许减少为获得 头见定的力"K'混妙'(tempering)所需的7K。
17. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，其特征在于一旦将其水化， 其在48小时内获得其最终强度的70%。
18. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，其特征在于维持不透明玻璃 表面外观。
19. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，其特征在于其允许钢筋和钢 筋混凝土中 一起发现的任何材料的阴极保护。
20. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，其特征在于在正常使用条件 下维持高至70年的有效使用寿命。
21. 根据权利要求14的硅酸盐水泥，其特征在于其是高度抗硫酸 盐的。
22. 根据权利要求1或3中所要求的工序获得的硅酸盐水泥，其特 征在于其甚至在其凝固之前允许电传导。
23. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于其具有超过3,450 cm2/g的细度。
24. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于其允许钢筋和钢 筋混凝土中 一起发现的任何材料的阴极保护。
25. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于在正常使用条件 下维持高至70年的有效使用寿命。
26. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于其是适度抗硫酸盐的。
27. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于其允许减少为获 得规定的加水混砂所需的水。
28. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于在其凝固且没有 任何添加剂时其表现出26 MPa和最大65 MPa的机械强度。
29. 根据权利要求22的硅酸盐水泥，其特征在于一旦将其水化，其 在40小时内获得其最终强度的60%。
全文摘要
本发明涉及生产导电和/或半透明的硅酸盐水泥的方法，所述硅酸盐水泥具有高的抗硫酸盐性并其在正常使用条件下具有高至70年的使用寿命。本发明的水泥一旦凝固，光可从中透过。在48小时凝固中达到最终水泥抗性的至多70％。本发明的生产方法的特征在于其产生大于3450cm²/g的细度并且在于在凝固时混凝土具有75MPa-250MPa的机械强度，无需添加任何添加剂，因此使得能够减少为获得确定混凝土塌落度所需的水。
文档编号C04B7/04GK101341106SQ200680048046
公开日2009年1月7日 申请日期2006年11月10日 优先权日2005年11月11日
发明者J·索萨古铁雷斯, S·O·加尔瓦卡扎雷斯 申请人:透明混凝土有限责任公司