[发明专利]利用高钙铁尾矿的生料、水泥熟料、负温工程材料及方法

说明书

本发明涉及利用高钙铁尾矿的生料、水泥熟料、负温工程材料及方法。生料包括高钙铁尾矿、脱硫石膏、铝灰和石灰石，生料中CaO占34‑40重量份，SiO₂占6‑12重量份，Al₂O₃占20‑28重量份，Fe₂O₃占5‑12重量份，SO₃占12‑18重量份，铝硫比为1.5‑2.0。将原料按设定比例进行混匀均化，均化后的生料在1220℃‑1250℃温度下煅烧，时间为30‑45min，得到水泥熟料。在作为负温工程材料使用时，能够保证水化反应持续进行，实现负温下强度增长。降低煅烧温度，降低能耗。

技术领域

本发明属于负温工程材料技术领域，具体涉及利用高钙铁尾矿的生料、水泥熟料、负温工程材料及方法。

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。

目前冬期施工中普遍使用硅酸盐水泥，需要采取加热保温、预养护或掺加早强剂和防冻剂等措施才能达到预期的性能要求，造成施工和维护过程中成本和能耗的增加。

硅酸盐水泥主要矿物是硅酸三钙(3CaO·SiO₂)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂)、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃)和铁铝酸四钙(4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃)，水化反应过程中放热周期长、前期放热量低，导致该种水泥在负温条件下性能较差，无法及时达到抗冻临界强度。

在传统的硫铝酸盐水泥生产中，主要原料为高品质铝矾土、石灰石和石膏，经过生料选择、配料、破碎、粉磨、煅烧(1300-1350℃)和熟料粉磨等一系列环节制备得到硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥熟料主要矿物相为无水硫铝酸钙(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂)和铁相，要求熟料中Al₂O₃在28-40％wt，而且传统工艺中，为保证固相反应完全、生成有效矿相，需保证生料中高CaO含量，但这也提高了对原料的品质要求，提高了生产成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供利用高钙铁尾矿的生料、水泥熟料、负温工程材料及方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，利用高钙铁尾矿的生料，包括高钙铁尾矿、脱硫石膏、铝灰和石灰石，生料中CaO占34-40重量份，SiO₂占6-12重量份，Al₂O₃占20-28重量份，Fe₂O₃占5-12重量份，SO₃占12-18重量份，铝硫比为1.5-2.0。

生料各个组成成分配比合理，氧化铁、氧化铝、氧化钙等的含量相互配合，改变硫铝酸盐水泥(负温工程材料)的有效矿物比例，影响硫铝酸盐水泥早期放热量，提供负温环境下早期水化反应的热量，保证反应持续进行，尽早达到抗冻临界强度。

水存在于水泥的孔道结构中，并与水泥发生水化反应，负温环境下主要冻结的是游离水，对前期强度影响大，而孔径中水的冰点随着孔径的减小而降低，硫铝酸盐水泥石的总孔隙率低于15％，平均孔径小，绝大部分孔径小于30nm，使得孔径中水的冰点降低，而且孔的形状多为墨水瓶孔，这样的孔结构是形成硫铝酸盐水泥抗冻、抗渗、抗腐蚀等优良性能的关键。