一種硅酸鹽水泥熟料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅酸鹽水泥熟料，其中含有微量鎂和微量磷，以及重量百分比52％～64％的R型阿利特。還公開了一種硅酸鹽水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：步驟1，根據所需水泥熟料的組成選擇生料組分并確定各生料組分的重量配比，生料組分包括至少一種含鎂原料，包括至少一種含磷原料；步驟2，將上述生料組分進行充分混合，然后經高溫煅燒，速冷至室溫制備成水泥熟料；在所述水泥熟料中，磷含量按氧化物P2O5計，質量百分含量為0.5％～1.2％；鎂含量按氧化物MgO計，質量百分含量為1％～5％。本發(fā)明方法制備所得水泥熟料中硅酸三鈣為R型，熟料抗壓強度較未實施本技術的熟料可大幅提高。
【專利說明】一種硅酸鹽水泥熟料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料【技術領域】，特別是涉及一種硅酸鹽水泥熟料，以及該硅酸鹽 水泥熟料的制備方法。

【背景技術】
[0002] 硅酸鹽水泥自發(fā)明以來，一直沿用至今，是應用最廣泛的無機膠凝材料。我國水泥 產量連續(xù)二十多年位居世界第一，2013年已達24. 1億噸，約占世界水泥總產量的60%，其 中，硅酸鹽水泥約占98%以上。龐大的數(shù)量滿足了國民建設需求，但總體質量距離世界先進 水平尚有差距：強度較低、能耗較大，制約行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料，混入少量石膏和混合材制備而成的。優(yōu)質的 水泥主要取決于熟料。硅酸鹽水泥熟料的礦物組成特征都是以阿利特礦物（硅酸三鈣 3Ca0 · Si02 = C3S的固溶體）為主，其它還有貝利特礦物（硅酸二鈣2Ca0 · Si02 = C2S的 固溶體）、鋁酸三鈣（3Ca0 ·Α1203 = C3A)、鐵鋁酸四鈣（4CaO ·Α1203 = C4AF)等礦物。 阿利特在幾種礦物中綜合物化性能最好，含量最高，決定了水泥的凝結和強度等一系列基 本性能。因此提商娃酸鹽水泥質量的關鍵在于提商阿利特含量或提商阿利特活性。但提商 阿利特含量不可避免地造成了熟料燒成困難等問題。阿利特存在有3個晶系的7種晶型，即 三斜0'包含1'132、了3)、單斜^包含組12、1〇)、三方00，它們可在不同溫度范圍相互轉 化。這7種晶型結構對稱性由T1至R逐次升高，活性也依次增大。因此，穩(wěn)定獲得高活性 高介穩(wěn)的R型C 3S是提高熟料質量的最根本的問題。改變熟料燒成工藝通過熱處理等也可 以調整C3S晶型，但其制備過程要求自然冷卻或冷卻過程中保溫，這不但符合現(xiàn)有的熟料生 產工藝，而且會產生極大的能源浪費?？梢?，在不改變現(xiàn)有燒成工藝，不增加熟料燒成能耗 情況下，通過摻雜離子穩(wěn)定高活性阿利特晶型，發(fā)揮摻雜離子優(yōu)化提高阿利特強度的作用， 是提高熟料強度的根本途徑。通過離子摻雜能夠制備不同晶型C 3S，已有文獻報道純C3S中 引入高摻量Zn、Cu或Ti可穩(wěn)定R型，但這些技術方案不但受原料來源限制，引入的重金屬 Zn和Cu還會在制備或應用過程中會產生一定的破壞作用或安全隱患。尤其熟料是一個組 成結構復雜的Ca-Si-Al-Fe多元體系，導致難以突破晶型的可調控性，尚未獲得適用于熟 料中的高效可靠穩(wěn)定R型C 3S提高熟料強度的方法。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提出一種硅酸鹽水泥熟料的制備方法，使制備的硅酸鹽水泥熟料 中阿利特為高活性的R型，提高熟料強度，以解決現(xiàn)有技術中需要改變熟料燒成工藝或者 需要摻入重金屬Zn、Cu或F等造成環(huán)境污染的問題。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案：
[0006] -種硅酸鹽水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，根據所需水泥熟料的組成選擇生料組分并確定各生料組分的重量配比，生 料組分包括至少一種含鎂原料，以及包括至少一種含磷原料；
[0008] 步驟2,將上述生料組分進行充分混合，然后經高溫煅燒，速冷至室溫制備成水泥 熟料；
[0009] 在所述水泥熟料中，磷含量按氧化物P205計，質量百分含量為0. 5%?1. 2%;鎂含 量按氧化物MgO計，質量百分含量為1 %?5%。
[0010] 如上所述的硅酸鹽水泥熟料的制備方法，進一步，高溫煅燒的溫度范圍在 1400。。?1500。。。
[0011] 如上所述的硅酸鹽水泥熟料的制備方法，進一步，將所得水泥熟料進行粉磨，控制 樣品細度粉磨至比表面積320?360m 2/kg。
[0012] 有上述方法制備的硅酸鹽水泥熟料，其中含有微量鎂和微量磷，以及重量百分比 52%?64%的R型阿利特。
[0013] 如上所述的硅酸鹽水泥熟料，包含以下組分，按重量百分數(shù)計，
[0014] R 型阿利特 C3S :52%?64% ;
[0015] 貝利特 C2S :14% ?26% ;
[0016] 鋁酸三鈣 C3A :6%?11% ;
[0017] 鐵鋁酸四鈣C4AF :9?15% ;
[0018] 游離氧化鈣f-CaO :0?1. 5% ;
[0019] 余量為其它相，其中所述微量鎂以MgO計為1 %?5% ;所述微量磷以P205計為 0· 5%?1. 2%。
[0020] 如上所述的硅酸鹽水泥熟料，進一步，R型阿利特的重量百分比為54%?60%。
[0021] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0022] 1、本發(fā)明的制備方法通過保證熟料中鎂和磷的含量，實現(xiàn)穩(wěn)定R型C3S提高熟料 強度的目的，不額外添加氟、硫等污染環(huán)境的組分，環(huán)保安全可靠，且所用原料來源廣泛，應 用性強。
[0023] 2、本發(fā)明的制備方法不改變現(xiàn)有生產工藝，不增加熟料燒成能耗，大幅提高了熟 料強度。
[0024] 3、本發(fā)明制備的熟料強度高，在制備同等強度等級的水泥時，可減少熟料用量，力口 大混合材用量，提高熟料的應用效能，節(jié)能利廢減排。
[0025] 4、本發(fā)明方法制備所得水泥熟料中硅酸三鈣為R型，熟料抗壓強度較未實施本技 術的熟料可大幅提

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖la為本發(fā)明實施例1中樣品A的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0027] 圖lb為本發(fā)明實施例1中樣品B的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0028] 圖lc為本發(fā)明實施例1中樣品C的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0029] 圖Id為本發(fā)明實施例1中樣品D的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明實施例2中樣品C0及C1的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明實施例4中樣品E的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明實施例4中樣品F的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明實施例4中樣品G的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖；
[0034] 圖6為本發(fā)明實施例4中樣品Η的阿利特局部特征指紋區(qū)示意圖。

【具體實施方式】
[0035] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0036] 本發(fā)明針對阿利特這種水泥熟料強度的主要提供者，通過在復雜的多元體系熟料 中引入調控組分，使阿利特保留高活性的R晶型，制備R型阿利特硅酸鹽水泥熟料，實現(xiàn)提 高水泥熟料強度的目的。在一般典型組成的熟料體系中，阿利特不可避免地同時固溶有 Na+、Κ+、Mg2+、Al3+、Fe3+等多種離子，熟料中往往不含有磷或含有非常微量的磷（通常0? 0. 3wt%以磷的氧化物計），阿利特主要為單斜M3晶型。本發(fā)明通過調整熟料中Mg含量，另 在熟料中引入一定含量的憐，可制備含1?活性R型阿利特的水泥熟料。
[0037] 實施例1 :
[0038] 設計熟料礦物組成依次為C3S :61%，C2S :20%，C3A :7%及C4AF :12%，生料率值分 別為KH = 0· 898, η = 2. 5, p = 1. 31，熟料中MgO含量2%，以含CaHP04 · 2H20礦物形式為 主的含磷原料為磷源（以下實施例均同），熟料中磷引入量為1% P2〇5。作為對比的A在熟 料中不含緩與憐；作為對比的B在熟料中含緩但不含憐；作為對比的C在熟料中不含緩但 含磷。所得水泥熟料化學組成見表1。按計算的生料配比配合各原料并混和均勻，混合好的 生料經高溫爐1450°C煅燒后急冷。將冷卻后的熟料破碎粉磨，采用勃氏比表面積測定儀控 制熟料細度比表面積為（340 ±20) m2/kg。
[0039] 表1熟料的化學組成
[0040]

【權利要求】
1. 一種硅酸鹽水泥熟料，其特征在于，其中含有微量鎂和微量磷，以及重量百分比 52%?64%的R型阿利特。
2. 根據權利要求1所述的硅酸鹽水泥熟料，其特征在于，包含以下組分，按重量百分數(shù) 計， R型阿利特：52%?64% ; 貝利特：14%?26% ; 鋁酸三鈣：6%?11% ; 鐵鋁酸四鈣：9?15% ; 游離氧化鈣：〇?1. 5% ; 余量為其它相，其中所述微量鎂以MgO計為1 %?5 %;所述微量磷以P205計為0. 5 %? 1. 2%。
3. 根據權利要求1所述的硅酸鹽水泥熟料，其特征在于，R型阿利特的重量百分比為 54%?60%。
4. 根據權利要求1所述的硅酸鹽水泥熟料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以 下步驟： 步驟1，根據所需水泥熟料的組成選擇生料組分并確定各生料組分的重量配比，生料組 分包括至少一種含鎂原料，包括至少一種含磷原料； 步驟2,將上述生料組分進行充分混合，然后經高溫煅燒，速冷至室溫制備成水泥熟 料； 在所述水泥熟料中，磷含量按氧化物P2〇5計，質量百分含量為〇. 5%?1. 2%;鎂含量按 氧化物MgO計，質量百分含量為1 %?5%。
5. 根據權利要求4所述的硅酸鹽水泥熟料的制備方法，其特征在于，高溫煅燒的溫度 范圍在 1400°C ?1500°C。
6. 根據權利要求4所述的硅酸鹽水泥熟料的制備方法，其特征在于，將所得水泥熟料 進行粉磨，控制樣品細度粉磨至比表面積320?360m 2/kg。
【文檔編號】C04B7/02GK104058617SQ201410265848
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】張文生, 任雪紅, 葉家元, 王宏霞, 汪智勇, 張洪滔, 王淵 申請人:中國建筑材料科學研究總院