[发明专利]一种赤泥基硫硅酸钙-铁铝酸钙水泥生料、水泥熟料、水泥及其制备方法

说明书

本发明涉及水泥技术领域，具体涉及一种赤泥基硫硅酸钙‑铁铝酸钙水泥生料、水泥熟料、水泥及其制备方法，以重量份计，所述水泥生料的原料组成包括如下组分：30‑50份钙质原料、20‑50份赤泥、10‑25份含钡和/或锶原料、20‑30份铝质原料、5‑20份石膏。本发明不仅在低温下烧成了具有高含量铁铝酸钙的水泥熟料，避免了水泥熟料熔融导致的水泥窑炉结皮甚至堵塞的现象，而且显著提高了铁铝酸钙的水化活性。检测显示，本发明水泥熟料中铁铝酸钙高达25‑60％，水泥熟料中铁铝酸钙的28天水化程度≥70％，硫硅酸钙28天水化程度≥25％水泥熟料放射性活度同时满足I_Ra≤1.0和I_r≤1.0。

技术领域

本发明涉及水泥技术领域，具体涉及一种赤泥基硫硅酸钙-铁铝酸钙水泥生料、水泥熟料、水泥及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水泥的制备流程主要包括：破碎及预均化→生料制备→生料均化→预热分解→熟料烧成→水泥粉磨，最后得到主要矿物组成为：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸钙和硫酸钙的水泥熟料；其中，铁铝酸钙含量增加，可提高水泥的氯离子固化能力以及耐磨耐冲刷性能，因此，高铁水泥特别适用于海工工程和道路工程。

常用的硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥，其熟料煅烧温度分别为1450℃和1350℃，煅烧温度超过1200℃后铁铝酸钙融化为液相，容易导致水泥熟料堵塞水泥窑，因此，硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料中铁铝酸钙的设计含量往往会低于15wt.％。

综上，本发明人认为，目前的高铁水泥制备方法仍然存在以下方面的不足：(1)需降低水泥熟料的烧成温度，避免铁铝酸钙熔融，从而提高其在水泥熟料中的含量。(2)铁铝酸钙的水化活性相对于硅酸盐水泥主要矿物阿利特以及硫铝酸盐水泥主要矿物硫铝酸钙活性较低，需进一步改善其水化活性。

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种赤泥基硫硅酸钙-铁铝酸钙水泥生料、水泥熟料、水泥及其制备方法，本发明的技术方案不仅在低温下烧成了具有高含量铁铝酸钙的水泥熟料，避免了水泥熟料熔融导致的水泥窑炉结皮甚至堵塞的现象，而且显著提高了铁铝酸钙的水化活性。为实现上述目的，具体地，本发明的技术方案如下所示：

在本发明的第一方面，提供一种赤泥基硫硅酸钙-铁铝酸钙水泥生料，以重量份计，其原料组成包括如下组分：30-50份钙质原料、20-50份赤泥、5-20份含钡和/或锶原料、20-30份铝质原料、10-20份石膏。

进一步地，所述钙质原料包括石灰石、电石渣等中的至少一种，铝质原料为Al₂O₃含量低于50％的低品位矾土或铝灰。通过钙质原料、赤泥、铝质原料和石膏提供的钙、铁、铝、硫元素，以在后续制备水泥熟料的过程中形成硫铁铝酸钙、硫硅酸钙、铁铝酸钙和贝利特。

在硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中，硫铁铝酸钙大量形成的温度高于1200℃，这主要是因为贝利特与石膏反应形成硫硅酸钙，导致形成硫铝酸钙所需的石膏不足，而本发明将水泥熟料中的大部分贝利特矿物硫硅酸钙矿物取代，在水泥生料中配入充足的石膏，使其满足硫铁铝酸钙和硫硅酸钙矿物的充分形成。

进一步地，所述含钡和/或锶原料包括钡渣和/或锶渣等中的至少一种。在本发明中，利用了赤泥中含有大量的碱金属钾和钠对硫铁铝酸钙矿物的矿化作用，而碱金属在钡和/或锶存在的条件下，可显著降低硫铁铝酸钙的形成温度，进一步促使硫铁铝酸钙能够在1050-1180℃范围内大量形成，而在这一温度范围是硫硅酸钙、铁铝酸钙以及贝利特等矿物的大量形成温度范围，因此，可在低温下烧成水泥熟料，避免铁铝酸钙熔融堵塞水泥窑。另外，钡渣或锶渣含有的钡、锶均可吸收赤泥中的钾-40、镭-226和钍-232释放的射线，从而使水泥的放射性活度显著降低。