[发明专利]含纳米碳酸钙的铝酸钙水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域。具体是一种含纳米碳酸钙的铝酸钙水泥及其制备方法。

背景技术

铝酸钙水泥是一种无机非金属胶凝材料，是以铝矾土、铁矾土或工业氧化铝等含氧化铝的原料和石灰石等含氧化钙的原料为主要原料，经过烧结或熔融，再经过破粉碎和细磨而制成，其主要矿物相为一铝酸钙(CA)和/或二铝酸钙(CA₂)。铝酸钙水泥大多以烧结法生产，少量氧化铝含量高于70％的高纯度铝酸钙水泥以电熔法生产。铝酸钙水泥一般按氧化铝含量来分类，我国将其分为普通铝酸钙水泥(Al₂O₃ 53％～72％，CaO 21％～35％，又叫矾土水泥)和纯铝酸钙水泥(Al₂O₃ 72％～82％，CaO 19％～23％)两大类，它们又被统称为耐火水泥。

铝酸钙水泥具有较高的耐火度(一般高于1380℃，有些甚至达1770℃)，基本不含SiO₂，所以高温烧后不会形成硅酸钙盐类，不会出现因C₂S晶型转化而导致严重的体积变化。因此铝酸钙水泥在耐火材料行业广泛用作结合剂，用于制备粘土质、高铝质、莫来石质、刚玉质、含铬刚玉质以及尖晶石质耐火浇注料、喷射料以及补炉料。

铝酸钙水泥在使用过程中由于水化和硬化而产生结合强度。其水化和硬化主要是CA和CA₂水化及其水化物的结晶生长过程，水化产物随养护条件的不同而有所变化，常温下生成CaO·Al₂O₃·10H₂O、2CaO·Al₂O₃·8H₂O和Al(OH)₃；在湿热环境中CaO·Al₂O₃·10H₂O和2CaO·Al₂O₃·8H₂O较快地转化为3CaO·Al₂O₃·6H₂O；3CaO·Al₂O₃·6H₂O为等轴晶体，CaO·Al₂O₃·10H₂O和2CaO·Al₂O₃·8H₂O为六方晶系，晶体呈片状或针状。水泥水化时生成的片状、针状结晶相互交错、重叠、攀附，形成坚强的集合体，Al(OH)₃胶体填充于晶体间的空隙内，形成较致密的结构，从而使水泥获得很高的机械强度。因此用铝酸钙水泥做结合剂的浇注料、喷射料等具有优良的常温性能。但是由于铝酸钙水化物在脱水和分解过程中使水合键遭到破坏，原来的片状、针状晶体结构将不存在；同时由低密度的水化物转化为高密度的水化物或无水矿物，摩尔体积减小，空隙增大，而在中温阶段(800℃～1100℃)烧结作用尚未产生，因此会导致铝酸钙水泥结合浇注料在此温度阶段下的强度明显下降。当处理温度较高时，材料逐步烧结而产生陶瓷结合，强度又重新提高。在制备浇注料时，添加适量的氧化铝微粉使其与水泥反应，生成CA和CA₂，可在一定程度上克服其中温强度下降的问题。但水泥结合的浇注料，与其常温强度和高温烧后强度相比，中温强度仍然较低，进而在使用中产生剥落等问题。因而，有必要进一步改进铝酸钙水泥，以提高其中温性能，进而提高其使用效果和寿命。

发明内容

本发明目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而专门研制的一种含纳米碳酸钙的铝酸钙水泥及其制备方法。

本发明的特点在于利用纳米碳酸钙粉体粒度细小，其分解产物氧化钙活性高，和氧化铝原位反应生成铝酸钙系高熔点矿物等优点，来改善铝酸钙水泥中温强度低的缺点，制备出一种含纳米碳酸钙的新型铝酸钙水泥。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的含纳米碳酸钙的铝酸钙水泥，其特征在于：在铝酸钙水泥中加有纳米碳酸钙粉和活性氧化铝粉。

在本发明中，铝酸钙水泥、纳米碳酸钙粉和活性氧化铝粉三者之间的质量配比为：铝酸钙水泥∶纳米碳酸钙粉∶活性氧化铝粉＝1∶0.1～0.7∶0.1～1。