專利名稱：高效硫鋁酸鈣型膨脹劑及工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于混凝土膨脹填加劑改進設計及配套的生產工藝，特別是對硫鋁酸鈣型膨脹劑制作工藝的改進。
1965年，日本發明膨脹劑以前，蘇、美兩國均借助鈣釩石在泥石中形成的過程中產生的膨脹發明了膨脹水泥和自應力水泥，主要用來生產水泥壓力管和補償收縮混凝土。日本研制出并生產硫鋁酸鈣型(Colcium Sulpho-Aluminat，縮寫為CSA)和石灰型膨脹劑成為世界上最早的膨脹劑使用國，目前仍壟斷著國際市場。日本工藝中采用電爐熔融煅燒，所選擇的配料上一種是生料配制按形成鈣釩石的比例配比，燒成后直接磨制成膨脹劑，另一種是熟料和部分石膏分別煅燒燃后在粉磨時按比例混合。
70年代開始的國內研究證明，CAS膨脹劑性能優越，但價格成本太高，電爐熔融法煅燒在國內無法應用，采用低成本迴轉窯工藝上難以實現。70年代中期，中國出現了以明礬石和硬石膏為主要成分的膨脹劑，雖成本較低，但其性能不穩定，膨脹周期長，堿含量高，摻量高，相對CAS膨脹劑其性能上尚有較大差距。
本發明是對日本CAS膨脹劑制作技術改進。其根本的出發點是不降低對原材料的質量要求，而改變工藝加工的路線和方式從而大幅降低生產成本。本工藝控制過程中將本應配生料時加入的大量富余石膏改在制成品粉磨時加入。一方面可以根據熟料的實際成分準確地配入石膏量，另一方面又免去了大量石膏煅燒時能耗和提高生產成本。本發明構思提高了設備的利用率，實際證明該方法切實有效，所生產的產品與日本的傳統CAS產品質量不相上下，但成本卻明顯降低。由以上關鍵改進形成的新的工藝方法如下a、首先進行的是硫鋁酸鈣熟料的制備工序，這個工序就是在迴轉窯或立窯內完成鋁礬土、石灰石和石膏混合原料的煅燒工序。
b、再將燒成的硫鋁酸鈣熟料與石膏生料再次配比組合粉磨成膨脹劑成品。下面將結合工藝流程圖進一步說明本發明的目的是如何實現的。
其中1代表石灰石，2代表石膏，3代表鋁礬土、A代表配比、粉碎、均化，B代表迴轉窯內煅燒，4代表石膏，C代表配經、粉碎、均化，5代表成品庫。
3 70 15154 50 2030按以上實施例將三種原料粉碎后配好，均化放入1200℃～1400℃迴轉窯煅燒成含硫鋁酸鈣的顆料狀熟料。
將熟料中硫鋁酸鈣的實際含量與石膏生料再次合理組配，也可適當加入石灰石，以調劑特性，具體實施例如下實施例硫鋁酸鈣熟料 石膏 石灰石5 20 60 206 45 40 157 60 30 108 90 10 0按以上實施例配方配比混合粉磨后送入空氣攪拌機內均化成為成品。
為保證質量以上生料送取時應當保證其有效成份的含量，減少有害成份的含量，這是生料選擇的基本條件。在保證質量的基礎上石灰石可以選取石灰、氧化鈣或其為主要成份的工業廢渣為鈣質原料，可以用天然礬土，氧化鋁或以氧化鋁為主要成份的工業廢渣、尾礦來替代鋁礬土做鋁質原料，并可以用天然硬石膏、含水石膏或磷石膏、氟石膏來替代石膏。然而應通過化驗保證，制備硫鋁酸鈣熟料所用的原料中鈣質原料中Cao含量應大于53％，而SiO2含量應小于1.5％。鋁質原料中的Al2O3含量應大于70％，而SiO2含量應小于7％，石膏料中SO3含量大于48％，SiO2含量應小于2％。
在制備硫鋁酸鈣熟料時原料粉碎的粒度在80～100目之間。而所加工成的CAS膨脹劑粒度應在120目篩下余量不大于10％，且能保證比表面積在250m2/kg。
利用以上新工藝所制成的CAS膨脹劑，實質上是迴轉窯中煅燒的硫鋁酸鈣熟料和石膏生料再組配的混合物。其中硫鋁酸鈣熟料是由50～85％的生石灰，2～10的石膏和5～30％石灰石混合后煅燒所生成物。取其30～90％適量再加入10～60％的生石膏和0％～20％的石灰石組成CAS型膨脹劑產品。
本發明工藝方法所制成的CAS膨脹劑基本原料是天然礬土、石膏和石灰石，除特別產地的礬土中含有少量鉀鈉外，石膏與石灰石中基本不含鉀鈉，所以膨脹劑中堿含量可以有效控制在0.3％以下，氧化鎂含量也不大于3％，且試驗證明其摻加量少，膨脹期短，特別是其采用迴轉窯煅燒，成本明顯降低，而性能卻與電爐熔融工藝可以比美。是對現有工藝的一次重大改進。
權利要求
1.高效硫鋁酸鈣型膨脹劑生產工藝，工藝中包括以鋁礬土、石灰石、石膏為原料煅燒成含硫鋁酸鈣熟料的加工過程，其特征在于a、以上煅燒過程在迴轉窯或立窯中進行，b、將煅燒生成的硫鋁酸鈣熟料再與生石膏配比粉磨生成硫鋁酸鈣型膨脹劑成品。
2.根據權利要求1所說的膨脹劑生產工藝，其特征在于a、煅燒工序中的原料組份的重百分比為石灰50～85％鋁礬土 5～30％石膏2～20％b、將以上原料粉碎均化后放入1200℃～1400℃的迴轉窯內燒成硫鋁酸鈣熟料。
3.根據權利要求1所說的膨脹劑生產工藝，其特征在于將煅燒后的硫鋁酸鈣熟料與生石膏再配比后粉磨生成膨脹劑的工序中的再配比組份重量百分比如下硫鋁酸鈣熟料 20％～90％生石膏 10％～60％石灰石 0％～20％按以上比例混合并粉磨成粉，再送入空氣攪拌機均勻混合。
4.根據權利要求2所說的膨脹劑加工工藝，其特征在于石灰石還可以選用石灰、氧化鈣或以其為主要成份的廢渣替代，鋁礬石還可以采用氧化鋁、或富含氧化鋁的廢渣或尾礦替代，石膏還可以用天然石膏、含水石膏、磷石膏或氟石膏替代。
5.根據權利要求3或4所說的膨脹劑的加工工藝，其特征在于在制備硫鋁酸鈣熟料的原料中鈣質材料中含Cao大于53％，Sio2小于1.5％，鋁質材料中含Al2O3應大于70％，Sio2小于7％，石膏中含SO3應大于48％，Sio2含量小于2％。
6.根據權利要求1所說的膨脹劑生產工藝，其特征在于制備含硫鋁酸鈣熟料的原料配比中各生料粉碎粒度在80～100目。
7.一種硫鋁酸鈣型膨脹劑，其組份中包括做為膨脹源的含硫鋁酸鈣熟料和石膏，其特征在于所述含硫鋁酸鈣熟料是由50～85％的石灰石，5～30％的鋁釩土和2～20％石膏粉碎并均勻混合后在1200℃～1400℃迴轉窯中煅燒制得的，膨脹劑的組份重量比為硫鋁酸鈣熟料 30～90％石膏 10～70％生 石 灰 0～20％
8.根據權利要求7所說的膨脹劑，其特征在于膨脹劑的粒度在120目篩余量不大于10％，比表面積不低于250m2/kg。
全文摘要
本發明是對CAS型膨脹劑生產工藝的一次改進。所改進的工藝中將石膏料的煅燃與混配,分成兩道工序完成。先利用石灰石、石膏和鋁礬土在迥轉窯內煅燒制備硫酸鈣熟料,再將該熟料與石膏混配粉磨加入適量石灰石生成CAS型膨脹劑,不但保持了CAS型膨脹劑的性能優點而且大大降低了堿含量和生產成本,為國產優質膨脹劑的生產找到一條適應我國國情的工藝路線。
文檔編號C04B7/32GK1369455SQ0211631
公開日2002年9月18日 申請日期2002年3月22日 優先權日2002年3月22日
發明者陳智豐, 張振秋 申請人:陳智豐