專利名稱：阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥的制作方法
技術領域：
本發明屬于水泥材料技術領域，特別涉及一種利用鍶渣為原料制備的以硅酸二鈣 和硅酸三鈣為主導礦相的阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥。
背景技術：
目前，大量生產和使用的傳統硅酸鹽水泥仍然存在一些不足，主要表現為水泥熟 料燒成溫度高達1450°C，能源消耗高；水泥早期強度低；水化硬化過程發生體積收縮，并產 生收縮微裂紋，影響了水泥混凝土的耐久性。因此，如何進一步降低硅酸鹽水泥的燒成溫 度，提高其早期強度、改善體積穩定性是水泥技術領域重點解決的關鍵問題。提高傳統硅酸鹽水泥性能采取的主要技術措施是提高水泥熟料中硅酸三鈣(C3S) 的含量，從而提高水泥強度，但這會導致水泥熟料燒成溫度進一步提高，水泥窯爐產量進一 步降低，并需要選擇優質石灰石資源生產，將會造成水泥制造能耗增加、生產效率降低、優 質資源消耗增加，且水泥收縮開裂現象得不到改善。硫鋁酸鈣礦物3Ca0 3A1203 CaS04是一種早強型礦物，如果用鍶離子(Sr2+)部 分取代其中的鈣離子(Ca2+)，形成的硫鋁酸鍶鈣礦物(3-x)Ca0 xSrO 3A1203 CaS04(x = 廣3)是一種具有突出快硬早強性能的水硬性礦物，且其燒成溫度低。制造該礦物所使用的 主要原料為石灰石、鋁礬土、含鍶工業廢渣和石膏等，煅燒溫度為1300-1350°C。所制造的硫 鋁酸鍶鈣礦物的抗壓強度在1天、3天和7天齡期分別達到30. 5MPa、55. 8MPa和68. 5MPa, 快硬早強性能良好。

發明內容
為解決水泥熟料燒成溫度高、水泥制造能耗增加、生產效率降低、優質資源消耗增 加、水泥收縮開裂現象得不到改善的問題，提供了一種阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥。本發明通過以下措施實現本發明公開了 一種阿利特_硫鋁酸鍶鈣水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的礦 相體系組成硫鋁酸鍶鈣2_15%硅酸三鈣30-55%硅酸二鈣15-25%鋁酸三鈣5_15%鐵鋁酸四鈣5-15%;所述硫鋁酸鍶鈣化學式為(3-x) CaO xSrO 3A1203 CaS04,式中x = 1 3。上述本發明的阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其礦相體系的組成硫鋁酸鍶鈣5_12%硅酸三鈣55-62%硅酸二鈣12-18%
3
鋁酸三鈣7-12%鐵鋁酸四鈣8_12%。上述本發明的阿利特_硫鋁酸鍶鈣水泥，是由以下重量配比的原料制成CaO 50-70%Si02 5-25%A1203 2-16%Fe203 2"7%S03 0. 2-2%SrO: 0.7-6%。上述本發明的阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，所述的SrO為鍶渣。上述阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥的制備方法將各反應物原料CaO，Si02, A1203， Fe203，SrO, S03放入硅鉬棒高溫爐內煅燒，煅燒溫度控制在1320°C -1400°C，通過低溫固相 反應形成熟料。本發明是通過在硅酸鹽水泥熟料礦物體系中引入早強型礦物硫鋁酸鍶鈣礦物，由 于該礦物燒成溫度低、早期強度高、水化過程微膨脹，并且該礦物含有S03和SrO，可在水泥 熟料煅燒過程中起到礦化劑作用。因而，所制造的阿利特_硫鋁酸鍶鈣水泥具有燒成溫度 低、早期和后期強度高、收縮開裂減少、硬化漿體結構致密，并可改善水泥的耐久性。同時， 可利用含鍶工業廢渣生產，并消除鍶渣污染，變廢為寶。傳統硅酸鹽水泥采用四組分配料，主要有Ca0，Si02, A1203，Fe203,通過高溫固相 反應形成水泥熟料的四種主要礦物相，主要有硅酸三鈣(c3s)，硅酸二鈣(C2S)，鋁酸三鈣 (C3A)，鐵鋁酸四鈣(C4AF)。熟料燒成溫度為1450°C。 本發明的阿利特一硫鋁酸鍶鈣水泥采用六組分配料，主要有Ca0，Si02, A1203，Fe203, SrO, S03，通過低溫固相反應形成水泥熟料的五種主要礦物相，硅酸三鈣 (C3S)，硅酸二鈣(C2S)，鋁酸三鈣(C3A)，鐵鋁酸四鈣(C4AF)，硫鋁酸鍶鈣的組成為(3-x) CaO xSrO 3A1203 CaS04 (x =廣3)，熟料燒成溫度為 1320_1400°C。本發明的要點是在硅酸鹽水泥原料中加入少量鍶渣(它是化工廠生產鍶鹽的一 種工業廢渣，污染環境且占用土地存放。其主要成分為Sr0、S03、Ca0、Si02等)、硫酸鹽等組 分，在低于1400°C的低溫條件下燒成，并加入少量的螢石礦化劑，通過固相反應在熟料礦物 體系中形成一定數量的硫鋁酸鍶鈣礦物，組成新的熟料礦相體系，達到降低燒成溫度，提高 早期強度的目的。本發明的有益效果是1、提高了硅酸鹽水泥的早期性能。硫鋁酸鍶鈣礦物是一種 具有良好早強性能的水硬性礦物，將它與c3s礦相復合，可使水泥早期強度有較大提高，同 時加快水泥的凝結硬化速度，縮短水泥凝結時間；2、節約了能源及資源。該水泥燒成溫度 低于1400°C，比硅酸鹽水泥的燒成溫度至少降低了 50°C，節約了能源；熟料中C3S的含量降 低，節約了石灰石，減少了對礦山的開采量，節約了資源；3、改善了水泥體積穩定性。由于硫 鋁酸鍶鈣礦物水化過程中具有微膨脹性，部分抵消了硅酸鹽水泥水化過程所產生的體積收 縮，減少了水泥收縮裂紋或開裂，因而使得水泥及混凝土的耐久性更好；4、廢棄物資源化。 可使用含鍶工業廢渣提供鍶組分，使其轉化為無毒的硫鋁酸鍶鈣礦物，既實現了廢棄物利 用，又消除了鍶渣對環境的污染及對土地的占用；5、改善環境。該水泥體系中C3S的含量降低，減少了石灰石用量，進而減少了 c02排放量，減輕了環境污染。


圖1阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥熟料的xrd分析圖。圖中■ c3s，▲ c2s，*CSrA S，
c4af。圖2水泥熟料中C3S、C2S的巖相圖(同圖3同一標尺)。圖3水泥熟料中CSrA^的巖相圖。
具體實施例方式本發明的阿利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的具體實施例見表1和表2表1水泥生料化學成分重量％ 在實驗室用硅鉬棒電爐對以上熟料燒成，實施例的燒成溫度為1320°C -1400°C。水泥物理性能見表2。表2水泥物理性能 水泥熟料的礦相組成見表3表3水泥熟料的礦相組成(重量％ )
權利要求
一種阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于其水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣2-15％硅酸三鈣50-66％硅酸二鈣10-20％鋁酸三鈣5-15％鐵鋁酸四鈣5-15％；所述硫鋁酸鍶鈣化學式為(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·Ca8O4，式中x＝1~3。
2.根據權利要求1所述的阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于所述礦相體系的組成硫鋁酸鍶鈣5-12% 硅酸三鈣55-62% 硅酸二鈣12-18% 鋁酸三鈣7-12% 鐵鋁酸四鈣8-12%。
3.根據權利要求1或2所述的阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于是由以下重量 配比的原料制成CaO 50-70% SiO2 5-25% Al2O3 2-16% Fe2O3 2-7% SO3 0. 2-2% SrO 0. 7-6%。
4.根據權利要求3所述的阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于所述的SrO為鍶渣。
全文摘要
本發明公開了一種阿利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣2-15％、硅酸三鈣50-66％、硅酸二鈣10-20％、鋁酸三鈣5-15％、鐵鋁酸四鈣5-15％；所述硫鋁酸鍶鈣化學式為(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·CaSO4，式中x＝1~3。本發明的有益效果是1、提高了硅酸鹽水泥的早期性能；2、節約了能源及資源；3、改善了水泥體積穩定性；4、廢棄物資源化；5、改善環境。
文檔編號C04B7/14GK101851072SQ20101018805
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年6月1日
發明者葉正茂, 周宗輝, 常鈞, 王守德, 程新, 蘆令超, 黃世峰 申請人:濟南大學