一种贝利特硫铝酸盐水泥的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泥及其制备技术领域，具体涉及一种贝利特硫铝酸盐水泥的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 当今世界正在飞速发展，人们在物质生活得以改善的同时，越来越关心我们赖以 生存的地球，作为用量最大的建筑材料一一水泥，对人类社会进步和社会经济发展起着重 要作用的同时，也产生了高的能源与资源消耗及温室气体排放，通常普通波特兰水泥，氧化 钙含量约为66%，在熟料中占50~70%的阿利特矿物，即硅酸三钙的形成温度约1450°C。 该矿物含氧化钙达73. 7%，CaCO3分解耗能占熟料理论热耗的46%左右，导致通用硅酸盐 水泥熟料烧成的能耗高；贝利特矿物，即硅酸二钙，温度高于1250Γ下即可快速形成，故可 在较低的窑炉温度下形成，此外，贝利特含CaO为65. 1%，低于阿利特中73. 7%的CaO含 量，则所需石灰石量减少，由此而引起的能量消耗和碳排放也相应降低；无水硫铝酸钙矿物 (3Ca0 · 3Si02 · CaSO4)，组成中CaO含量低（36. 8% )和形成温度低（1300°C )，而与C2S- 样具有节能和低CO2排放的特点，且该矿物具有提高早强的特点。为了减少水泥生产过程中 的能源消耗和二氧化碳气体排放，国内外大规模兴起对低铝或高硅硫铝酸盐水泥的研究， 即贝利特硫铝酸盐水泥系列。
[0003] 贝利特硫铝酸盐水泥是以P-C2S(贝利特）为主，无水硫铝酸钙（C4J 5I:)为辅 的低温烧成的低碱度水泥。由于其熟料矿物组成中不含C3S (阿里特），因此熟料烧成温度 低，能耗较低，其烧成温度为1050°C~1250°C，但所需的原料石灰石、石膏等矿物资源储量 有限，开采量过大不利于可持续发展。另一方面，工业废渣中硅、铝质原料：粉煤灰、硫酸渣 和煤渣；1丐质原料：赤泥、高炉渣、有色金属渣、钢渣和盐泥；以及硫质原料的废石膏等，这 些废弃物数量巨大，污染严重，然而现有的生产工艺中，工业废渣的利用率并不高，如粉煤 灰利用率仅为30%。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的低温制备贝利特硫铝酸盐水泥解决了现有的水泥生产工艺中 的高能耗以及工业废渣堆积造成的环境问题。
[0005] 技术方案：为了解决实现上述目的，本发明提供了的贝利特硫铝酸盐水泥的制备 方法，以工业废渣、工业石膏为原料，以铝矾土或尾矿铝矾土作为校正料，混合后加水研磨， 成型，再进行水热反应，然后破碎，煅烧，粉磨，得到贝利特硫铝酸盐水泥，主要成分为C4A3 $ 和 e-c2s。
[0006] 具体的，本发明按照如下步骤进行：
[0007] 将原料和校正料混合，按水灰比为0. 32~0. 43加水，混合，研磨2~15h后将料 浆倒入模具中，成型后脱模，得到试样；将上述试样恒温养护，养护温度为60~150°C，养护 时间为3~IOh ;然后破碎，再于在700~1100°C下煅烧60~90min，将煅烧后的试样从高 温炉中取出，迅速冷却；粉磨后得到贝利特硫铝酸盐水泥。所述的原料为工业废渣、工业石 膏。
[0008] 上述步骤中的工业废渣包括硅铝质原料和钙质原料，其中硅铝质原料为增钙液态 渣、煤矸石或粉煤灰；钙质原料为电石渣、糖滤泥或石灰干化污泥。上述步骤中的工业石膏 为脱硫石膏或磷石膏。
[0009] 上述步骤中原料与校正料的配比为：娃错质原料：|丐质原料：工业石膏：校正料= 8. 0 ~23. 5% :36. 4 ~59. 0% :21. 6 ~42. 1% :1. 5 ~13. 7%。
[0010] 上述步骤中的粉磨，磨至比表面积为350~400m2/kg。 toon] 研究中发现，本发明所述的水热反应对于水泥产品的力学性能影响较大，所述的 水热反应是将脱模后的试样恒温养护，养护温度为60~150°C，养护时间为3~10h，优选 养护温度为115~125°C，养护时间为3~4. 5h。煅烧温度优选960°C下煅烧70min。
[0012] 在配置时，所述的贝利特硫铝酸盐水泥设计矿物成分，按质量百分比计C4A 3 20~47%，β -C2S :53~80%，最为合适，因为在这个配比范围内，所制得的贝利特硫铝酸 盐水泥强度最佳。
[0013] 有益效果：本发明的低温制备贝利特硫铝酸盐水泥的方法通过预先的水热反应降 低了贝利特硫铝酸盐水泥的烧制温度，降低了能耗，通过合适的配比及工艺改善贝利特硫 铝酸盐水泥的性能，实现了在低温下制备低碳的贝利特硫铝酸盐水泥。
[0014] 本发明是直接利用工业废渣、工业石膏作原料，以铝矾土、尾矿铝矾土作为校正 料，工业废渣中含有Ca0、Si02、Al203和SO3，所以原料不需要改性或者其他处理，节约处理成 本的同时提高的原料的利用率。大大降低了前期成本，同时解决了工业废渣造成的环境问 题，并且，本发明不使用石灰石，不会产生二氧化碳，增加环境压力，另一方面煅烧温度低， 进而能耗低，因此本发明是一种低碳、绿色的贝利特硫铝酸盐水泥制备方法。
【具体实施方式】：
[0015] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，本实施例中所使用的原料的组分如 表1所示。（本【具体实施方式】中均为质量百分数）
[0016] 表1原料主要化学成分（％ )
[0017]
[0018] 实施例1
[0019] 本实施例所设计原料配比和用水量如表2所示。
[0020] 表2实施例1原料配比和用水量
[0021]
[0022] 具体实施步骤如下：
[0023] 1)混料：按配比称取原料置于行星磨中，加水，研磨2h，取出后将料浆倒入模具 中，成型后脱模，得到块状试样；
[0024] 2)水热合成：将上述试样置于已升温至设定温度为60°C的数显恒温搅拌循环养 护箱中，丨旦温养护IOh后取出冷却；
[0025] 3)煅烧：将冷却后的块状试样破碎后，再置于高温炉中，在700°C下煅烧90min，取 出急冷，球磨机粉磨至比表面积为350m2/kg即得到贝利特硫铝酸盐水泥。
[0026] 测得水泥各性能如表3所示。
[0027] 表3实施例1制得的贝利特硫铝酸盐水泥性能表
[0028]
[0029] 实施例2 :
[0030] 本实施例所设计原料配比和用水量如表4所示。
[0031] 表4实施例2原料配比和用水量
[0033] 具体实施步骤如下：
[0034] 1)混料：按配比称取原料置于行星磨中，加水，研磨5h，取出后将料浆倒入模具 中，成型后脱模，得到块状试样；
[0035] 2)水热合成：将上述试样置于已升温至设定温度为90°C的数显恒温搅拌循环养 护箱中，恒温养护6h后取出冷却；
[0036] 3)煅烧：将冷却后的块状试样破碎后，再置于高温炉中，在830°C下煅烧80min，取 出急冷，球磨机粉磨至比表面积为370m2/kg即得到贝利特硫铝酸盐水泥。
[0037] 测得水泥各性能如表5所示。
[0038] 表5实施例2制得的贝利特硫铝酸盐水泥性能表
[0039]
[0040] 实施例3 :
[0041] 本实施例所设计原料配比和用水量如表6所示。
[0042] 表6实施例3原料配比和用水量
[0044] 具体实施步骤如下：
[0045] 1)混料：按配比称取原料置于行星磨中，加水，研磨7h，取出后将料浆倒入模具 中，成型后脱模，得到块状试样；
[0046] 2)水热合成：将上述试样置于已升温至设定温度为115°C的蒸压釜中，恒温养护 4. 5h后取出冷却；
[0047] 3)煅烧：将冷却后的块状试样破碎后，再置于高温炉中，在960°C下煅烧70min，取 出急冷，球磨机粉磨至比表面积为390m2/kg即得到贝利特硫铝酸盐水泥。
[0048] 测得水泥各性能如表7所示。
[0049] 表7实施例3制得的贝利特硫铝酸盐水泥性能表
[0050]
[0051] 实施例4
[0052] 本实施例所设计原料配比和用水量如表8所示。
[0053] 表8实施例4原料配比和用水量