[发明专利]硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸钙水泥及其低温制备方法

说明书

本发明公开了一种硅酸三钙‑硅酸二钙‑硫铝酸钙水泥及其低温制备方法，该水泥熟料矿物的质量配比如下：硅酸三钙：5‑45％，硅酸二钙：20‑50％，硫铝酸钙：18‑40％，含铁相：0‑10％。本发明将原料进行活化处理，降低硅酸三钙的煅烧温度，可在1150‑1290℃通过一步煅烧的方式制备硅酸三钙‑硅酸二钙‑硫铝酸盐水泥熟料，比传统煅烧温度低了150℃左右。本发明工艺简单、低碳、绿色环保。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸钙水泥及其低温制备方法。

背景技术

硫铝酸盐水泥具有高的早期强度以及高后期强度，还有抗渗、抗冻、耐蚀等优点。硅酸二钙(C₂S)和硫铝酸钙(C₄A₃$)为硫铝酸盐水泥的主要矿物，C₄A₃$水化活性很高，早期能形成大量的钙矾石(AFt)、C-S-H和氢氧化铝(AH₃)凝胶，使水泥的早期强度大大提高，其煅烧温度一般在1250-1300℃；C₂S水化反应慢，早期强度低，主要为水泥提供后期强度。

硅酸三钙(C₃S)是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，其由SiO₂和CaO在高温下反应生成，其煅烧温度一般在1450-1500℃。C₃S矿物水化较快，早期强度高，后期强度增进率大，其含量是决定硅酸盐水泥强度的主要因素。研究表明，在硅酸二钙硫铝酸盐水泥中添加C₃S矿物，可以有效提高水泥的各龄期强度。但由于C₃S煅烧温度远高于C₄A₃$，在此温度下，C₄A₃$已经发生分解，因此通过一次煅烧的方法制备硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸盐水泥是困难的。

目前沈晓冬等人采取二次煅烧的方式制备硅酸三钙-硫铝酸盐水泥熟料，但由于煅烧温度低，熟料中的硅酸三钙未完全形成，含量较低；胡月阳等人发现钢渣，铜渣可以降低硅酸三钙烧成温度，促进硅酸三钙与硫铝酸钙的共存；马素花等人发现金属氧化物如MnO₂、ZnO等能够扩大硅酸三钙与硫铝酸钙的共存温度，但额外添加矿化剂会提高水泥生产的成本。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸钙水泥及其低温制备方法，以克服上述现有技术中的工艺复杂、能耗高的不足，而且能够实现废渣的有效处理。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸盐水泥，其水泥熟料包括以下质量配比的矿物组成：硅酸三钙：5-45％，硅酸二钙：20-50％，硫铝酸钙：18-40％，含铁相：0-10％，具体的含铁相包括C₄AF、CF、C₂F、C₄(A,F)₃$。

一种硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸钙水泥及其低温制备方法，包括如下步骤：

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

(1)将硅质原料、铝质原料、钙质原料和工业石膏分别破碎成10mm以下的颗粒，然后按29.5-66.7：10.1-21.51：8.6-56.14：5.4-13.7的质量比配料，进行球磨，得到生料；

(2)将步骤(1)得到的生料在3-5MPa下压片，将片在1150-1290℃下煅烧，保温1-3h后，取出急冷；

(3)将步骤(2)中急冷后得到的熟料，与二水石膏、0-20％混合材混匀、磨细，得到硅酸三钙-硅酸二钙-硫铝酸盐水泥。