專利名稱：：特種抗硫酸鹽水泥及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水泥及其生產(chǎn)方法眾所周知，在抗硫酸鹽水泥熟料中，硫酸鹽浸蝕主要是Ca(OH)2和C3A引起的。Ca(OH)2是由fcao水解時(shí)生成，它和C3S在浸蝕性溶液中生成石膏，體積增加2.24倍；石膏繼續(xù)與C3A反應(yīng)生成硫鋁酸鈣(鈣礬石)，體積增加2.68倍，均能引起水泥石的破壞性膨脹，它們的化學(xué)反應(yīng)方程如下……(1)……(2)因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB748-83抗硫酸鹽水泥規(guī)定，抗硫酸鹽水泥熟料的礦物組成要求如下C3S≤50％C3A≤5％C3A+C4AF≤22％Loss≤1.5％fcao≤1.0％MgO≤4.5％SO3≤2.5％按照上述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來的抗硫酸鹽水泥，不但成本高，其抗硫酸鹽腐蝕性能仍然不理想，更不能在我國(guó)眾多的機(jī)立窯水泥廠生產(chǎn)。因?yàn)镚B748-83抗硫酸鹽水泥的抗腐蝕性能主要是靠降低C3A、C3S和fcao的含量來達(dá)到目的，而不是采用使其轉(zhuǎn)化的方法。本發(fā)明的目的是提供特種抗硫酸鹽水泥及其生產(chǎn)方法，做到生產(chǎn)成本低，抗硫酸鹽腐蝕性能好，還能適應(yīng)機(jī)立窯生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在利用機(jī)立窯生產(chǎn)硅酸鹽熟料時(shí)，在生料中加入一定量的含硫礦物(石膏或硫鐵礦)；生料經(jīng)煅燒后使其生成含有C4A3S為4-12％的特種硅酸鹽熟料或者同時(shí)加入一定量的含CaF2礦物，使其生成含有C4A3S+C11A7CaF2為4～12％的特種硅酸鹽熟料。將此熟料與可溶性CaSO4、KAl(SO4)2或再加上礦渣、粉煤灰、火山灰、煤矸石的一種或兩種按一定比例配制并經(jīng)粉磨、包裝成成品，即可制得一系列特種抗硫酸鹽水泥。在用轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)硅酸鹽熟料時(shí)，因其fCao可以比立窯降低2％左右，其熟料中的C4A3S含量或C4A3S+C11A7CaF2含量可以降至4～8％。本發(fā)明的理論依據(jù)和化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理如下最新研究和實(shí)驗(yàn)資料證明高硫鋁酸鈣(鈣礬石)具有穩(wěn)定性和膨脹性的特點(diǎn)，在干燥、潮濕、低溫等各種惡劣條件下，鈣礬石晶體都難以破壞，并且與水泥中的其它礦物(C3S、C2S、C4AF)配合能產(chǎn)生較高的強(qiáng)度。另外，可控制鈣礬石在水泥中的含量而使砼具有微膨脹性，從而增加砼的抗?jié)B性和抗腐蝕性。鈣礬石的溶解度很小，抗堿和抗海水浸蝕能力較強(qiáng)，是較好的抗硫酸鹽浸蝕的礦物。本熟料因在生產(chǎn)過程中加入適量的CaSO4或FeS2，因此在1000℃時(shí)就形成了C4A3S礦物，而不生成C3A。水泥熟料中的C4A3S在水化水解過程中，能與Ca(OH)2和CaSO4作用生成鈣礬石；同時(shí)，水泥中的KAl(SO4)2也能與Ca(OH)2和CaSO4生成鈣礬石，并能促進(jìn)含鋁礦物的溶解反應(yīng)。因此，本水泥在砼的塑性階段至硬化后的彈性極限內(nèi)，砼內(nèi)的C4A3S、Ca(OH)2與CaSO4基本都能轉(zhuǎn)化成鈣礬石，從而消除了硫酸鹽浸蝕破壞的根源。并且，在液相中形成較細(xì)的鈣礬石晶體分布于砂漿中，互相交替、搭接而形成硬化漿體的初期骨架，與此同時(shí)，水泥中的水化硅酸鹽和鋁酸鹽凝膠填充其間，二者硬化使水泥漿體獲得初期強(qiáng)度，以后繼續(xù)水化后形成堅(jiān)硬的水泥石。由于液相中CaO的濃度較高(PH≥12)，在形成上述形態(tài)的水化硫鋁酸鈣時(shí)，尚有一部份硫鋁酸鈣的細(xì)針狀態(tài)聚集圍繞在原料的顆粒表面，呈放射狀態(tài)，具有膨脹性能產(chǎn)生應(yīng)力。細(xì)針狀的水化硫鋁酸鈣能填充水泥漿體中的空隙和破壞毛細(xì)管，被同時(shí)生成的非膨脹的水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣所吸收。因此，細(xì)針狀的硫鋁酸鈣的膨脹對(duì)砼不但無破壞作用，相反對(duì)漿體起密實(shí)作用，增加了砼的抗?jié)B性能，防止海水滲入砼內(nèi)。本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)如下因熟料、可溶性CaSO4、KAl(SO4)2都是經(jīng)過鍛燒，具有一定的熱焓和化學(xué)活性，所以，在攪拌的水泥砂漿或砼中，含有C4A3S的硅酸鹽熟料迅速水解，可溶性CaSO4迅速溶於水中；KAl(SO4)2也同時(shí)迅速溶於水中，并發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)…………(3)…………(4)…………(5)…………(6)↓………………(7)從化學(xué)反應(yīng)(4)、(5)、(6)式可知2KAl(SO4)2可將7CaO轉(zhuǎn)化成鈣礬石，因此下式成立。(2×258.1)÷0.3％＝(7×56)÷CaO％式中0.3％是KAl(SO4)2加入量，258.1是其分子量，56是CaO分子量。所以CaO%=0.3×7×562×258.1=0.23]]>從化學(xué)反應(yīng)(4)、(7)式可知1個(gè)C4A3S可將6CaO轉(zhuǎn)化成鈣礬石，因此下式成立。610.27÷12％＝(6×56)÷CaO％式中12％是C4A3S在機(jī)立窯熟料中的含量，610.27是其分子量。所以CaO%=12×6×56610.27=6.61]]>此即說明加入0.3％的KAl(SO4)2和熟料中的12％C4A3S總共可將6.84％的CaO轉(zhuǎn)化成鈣釩石，這除了能轉(zhuǎn)化立窯熟料中高達(dá)3％的游離鈣外，還可能轉(zhuǎn)化從C3S水解出的CaO。同時(shí)，在可溶性CaSO4加入適量的情況下，熟料中的C4A3S也全部轉(zhuǎn)化鈣礬石。因此，在砼的塑性階段至硬化的彈性極限內(nèi)，經(jīng)過計(jì)算配合的各種礦物完成上述反應(yīng)后能使砼的殘余Ca(OH)2與C3A減少至最少限度，從而使砼具有很好的抗硫酸鹽浸蝕性能和較高的強(qiáng)度。本發(fā)明的生產(chǎn)步驟如下1、在硅酸鹽水泥生料中加入一定量的含硫礦物或同時(shí)加入含CaF2礦物用常規(guī)方法燒制含C4A3S或含C4A3S+C11A7CaF2為4-12％的特種硅酸鹽熟料。2、將KAl(SO4)2.12H2O經(jīng)300-600℃的溫度灼燒脫水處理成KAl(SO4)23、將CaSO4.2H2O經(jīng)200-300℃的溫度灼燒脫水處理成可溶性CaSO44、將熟料與KAl(SO4)2、可溶性CaSO4或再加上礦渣、火山灰、粉煤灰、煤矸石中的一種或兩種按一定的比例配制并經(jīng)粉磨，包裝成成品。各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料65-95.7％可溶性CaSO43-8％KAl(SO4)20.3％其余或?yàn)榈V渣、火山灰、粉煤灰、煤矸石中的一種或兩種。在生產(chǎn)過程中，可以用半水石膏CaSO4.1/2H2O代替可溶性CaSO4，還可將K2O.3Al2O3·4SO4·6H2O經(jīng)300-600℃的溫度灼燒脫水處理形成的K2O·3Al2O3·4SO4代替KAl(SO4)2，其重量配比相應(yīng)提高到5％實(shí)施例一、特種抗硫酸鹽水泥(PI-G型)按上述生產(chǎn)步驟準(zhǔn)備原料，配制成品，各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料95.7％，KAl(SO4)20.3％可溶性CaSO44.0％實(shí)施例二、特種抗硫酸鹽水泥(PII-G型)生產(chǎn)步驟同上，各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料87％，K2O.3Al2O3.4SO45％可溶性CaSO43％，礦渣5％實(shí)施例三、特種抗硫酸鹽水泥(PO-G型)生產(chǎn)步驟同上，各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料79.7％，KAl(SO4)20.3％可溶性CaSO45.0％，礦渣8％煤矸石7.0％實(shí)施例四、特種抗硫酸鹽礦渣水泥(PS-G型)生產(chǎn)步驟同上，各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料65％，KAl(SO4)20.3％可溶性CaSO48％，礦渣26.7％實(shí)施例五、特種抗硫酸鹽火山灰水泥(PP-G型)生產(chǎn)步驟同上，各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料66％，KAl(SO4)20.3％可溶性CaSO48％，火山灰25.7％實(shí)施例六，特種抗硫酸鹽粉煤灰水泥(PF-G型)生產(chǎn)步驟同上，各組分的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料66.7％KAl(SO4)20.3％可溶性CaSO48％粉煤灰25％在以上6個(gè)實(shí)施例中PI、PII、PO、PS、PP、PF分別為現(xiàn)行國(guó)標(biāo)統(tǒng)一規(guī)定的硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥的代號(hào)；PI-G、PII-G、PO-G、PS-G、PP-G、PF-G分別代表6個(gè)相應(yīng)類型實(shí)施例的特種抗硫酸鹽水泥的代號(hào)。在說明書表中，表1為6個(gè)實(shí)施例的全部物理性能，從表1可知本水泥具有很好的抗硫酸鹽浸蝕性能和強(qiáng)度。從本水泥樣品3d和7d的XRD分析來看，水泥中CaSO4.2H2O、Ca(OH)2兩種礦物含量甚少，而鈣礬石AFt含量較多，還有一小部份AFm，沒有發(fā)現(xiàn)C3AH6礦物。過去總認(rèn)為半水石膏是使水泥產(chǎn)生急凝與假凝的因素，實(shí)踐證明當(dāng)半水石膏(或可溶性無水石膏)摻入量大于3％時(shí)，完全可使凝結(jié)時(shí)間正常。另外，摻入0.3％的KAl(SO4)2只相當(dāng)于水泥中增加0.0604的K2O，不會(huì)引起堿集反應(yīng)?？傊?，本發(fā)明水泥的要點(diǎn)是使Ca(OH)2、CaSO4.2H2O與C4A3S在水泥石的破壞性極限強(qiáng)度內(nèi)基本轉(zhuǎn)化成AFt與一小部分AFm，不致使水泥石硬化后產(chǎn)生破壞性膨脹。因而使本水泥有較高的強(qiáng)度和抗硫酸鹽腐蝕性能。同時(shí)，本水泥可以代替同類型的五大水泥使用，而又優(yōu)于五大水泥。更可貴的是能在我國(guó)眾多的立窯水泥廠生產(chǎn)。表1</tables>權(quán)利要求1.特種抗硫酸鹽水泥生產(chǎn)方法，其特征在于生產(chǎn)步驟如下a、在硅酸鹽水泥生料中加入一定量的含硫礦物或同時(shí)加入含CaFa2礦物，用常規(guī)方法燒制含C4A3S或含C4A3S+C11A7CaF2為4～12％的特種硅酸鹽熟料，b、將KAl(SO4)2·12H2O經(jīng)300～600℃溫度灼澆脫水處理成KAl(SO4)2，c、將CaSO4·2H2O經(jīng)200～300℃溫度灼燒脫水處理成可溶性CaSO4，d、將熟料與KAl(SO4)2、可溶性CaSO4或再加上礦渣、火山灰、粉煤灰、煤矸石中的一種或兩種按一定的比例配制并經(jīng)粉磨，包裝成成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種抗硫酸鹽水泥生產(chǎn)方法，其特征在于可用半水石膏CaSO4·1/2H2O代替可溶性CaSO4。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種抗硫酸鹽水泥生產(chǎn)方法，其特征在于可以將K2O·3Al2O·4SO4·6H2O經(jīng)300～600℃溫度灼燒脫水處理形成的K2O·3Al2O·4SO4代替KAl(SO4)2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種抗硫酸鹽水泥生產(chǎn)方法，其特征在于用轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)硅酸鹽熟料時(shí)，熟料中C4A3S或C4A3S+C11A7CaF2的含量為4～8％。5.特種抗硫酸鹽水泥，其特征在于各組份的重量百分比如下特種硅酸鹽熟料65～95.7％可溶性CaSO43～8％KAl(SO4)20.3％其余或?yàn)榈V渣、火山灰、粉煤灰、煤矸石中的一種或兩種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的特種抗硫酸鹽水泥，其特征在于特種硅酸鹽熟料中C4A3S含量或C4A3S+C11A7CaF2含量為4～12％。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的特種抗硫酸鹽水泥，其特征在于可溶性CaSO4可用半水石膏代替。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的特種抗硫酸鹽水泥，其特征在于KAl(SO4)2可用K2O·3Al2O3·4SO4代替，其重量配比相應(yīng)提高到5％。全文摘要特種抗硫酸鹽水泥及其生產(chǎn)方法,它首先燒制含有C文檔編號(hào)C04B28/02GK1176945SQ9611834公開日1998年3月25日申請(qǐng)日期1996年9月14日優(yōu)先權(quán)日1996年9月14日發(fā)明者王劍波申請(qǐng)人:王劍波