[发明专利]自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

石膏是水泥工业的原料，通常作为水泥的缓凝剂使用，在硅酸盐水泥中的掺量一般按质量百分比5％左右。石膏资源丰富，特别是工业副产石膏，如磷石膏、脱硫石膏、氟石膏等，目前还得不到有效地利用，这不仅造成了资源的浪费，还造成环境污染。因此，合理利用工业副产石膏，变废为宝，减少或彻底消除其对环境的危害，已成为现阶段亟需考虑的问题。

矿渣是钢铁厂冶炼过程中排放出来的工业废渣，随冶炼工艺及原料品位的不同，其排量也略有不同，每冶炼1t生铁约排渣0.5t左右。我国作为一个钢铁大国，钢铁产量已经连续多年稳居世界第一，高产量伴随而来的就是高排放。因此，我国的矿渣资源非常丰富、价格也比较低廉。矿渣的主要化学成分是：二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)等。目前主要用作水泥的混合材，掺量一般在20％～50％(质量百分比)，主要目的是为了降低水泥生产成本。

一般硅酸盐水泥熟料中，主要矿物为硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)，铝酸三钙(C₃A)、铁铝酸四钙(C₄AF)，这四种熟料矿物约占组成的95％以上。其中C₃S含量约为37％～60％，C₂S含量约为15％～37％。但是在自粉化熟料中，由于石灰饱和系数(KH)较低的缘故，生成的C₂S所占质量比相对较高，又因为C₂S在低于500℃下，易由密度为3.28g/cm³的β型转变为密度为2.97g/cm³的γ型，体积膨胀10％而导致熟料粉化，故慢速冷却能制得粉化率较高的自粉化熟料。

目前，建材领域存在着与本发明相类似的技术，如石膏矿渣水泥，国外的超硫水泥等。这些水泥与本发明一样，均具有很高的抗硫酸盐侵蚀能力，较好抗氯离子渗透能力和抗碱集料反应等诸多优点。但与本发明之自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥相比，以上这些水泥在空气中抗碳化性能差，服役较长时间后强度大幅度倒缩，表面起砂严重，同时，配制这些水泥所需的熟料煅烧温度高，硬度高，粉磨电耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥及其制备方法，该方法工艺简单，煅烧温度低，粉磨电耗小，该方法可提高抗碳化性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥，其特征在于它由矿渣、石膏和自粉化熟料混合而成，各原料所占质量百分数为：矿渣57％～87％，石膏3％～18％，自粉化熟料1％～30％。

所述的矿渣为钢铁厂排出的高炉矿渣，其主要化学成分是：二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)等。

所述的石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、天然的硬石膏或天然的二水石膏，主要成分为硫酸钙(CaSO₄)。

所述的自粉化熟料的石灰饱和系数(KH)在0.589～0.823之间；硅率(SM)在2.5～4.0之间；铝率(IM)在1.0～2.8之间；烧成温度在1200℃～1380℃之间，熟料在冷却过程中可自行粉化。

所述的各原料所占质量百分数最佳为：矿渣62％～82％，石膏8％～15％，自粉化熟料5％～25％。

上述自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)自粉化熟料的制备：按熟料的石灰饱和系数(KH)0.589～0.823、硅率(SM)2.5～4.0、铝率(IM)1.0～2.8任意组合，配制成水泥生料；水泥生料粉磨至0.08mm筛筛余小于18％，于1200℃～1380℃高温下煅烧0.5～1.5小时，而后慢速冷却至室温(冷却速率为45～15℃/min)，得到自粉化熟料，备用；

2)按各原料所占质量百分数为：矿渣57％～87％，石膏3％～18％，自粉化熟料1％～30％，各原料所占质量百分数之和为100％，选取矿渣、石膏和自粉化熟料，备用；

3)采用下述两种方法之一制备自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥：