CN101671133B - 一种改性低碱度硫铝酸盐水泥 - Google Patents

一种改性低碱度硫铝酸盐水泥 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性低碱度硫铝酸盐水泥，该水泥是以适当成份的生料经锻烧所得以无水硫铝酸钙(C4A3S)、硅酸二钙(C2S)、铁铝酸四钙(C4AF)为主要矿物成份的熟料，以锂渣为改性剂，加入适量的硬石膏、混合材、调凝剂磨细制成的水硬性胶凝材料，其中：熟料：55～70％；锂渣：5～10％；硬石膏：8～15％；混合材：15～20％；调凝剂：0.05～0.2％。本发明具有下优点：1、生产工艺简单，质量容易保证；2、利用了工业废渣、节能降耗、成本低廉、有利于环境保护；3、具有优良的低碱、早强、高强、微膨胀、抗裂、抗冻、抗渗、抗碳化、耐磨损、耐冲刷、粘接能力强、初终凝时间可调，浆体流动性、水中不分散性好；4、适用范围广。

Description

一种改性低碱度硫铝酸盐水泥
技术领域
本发明属于建筑材料，特别涉及一种改性低碱度硫铝酸盐水泥。
背景技术
目前，低碱度硫铝酸盐水泥，是以石灰石、铝矾土、石膏为主要原料磨细成适当成份的生料经锻烧所得以无水硫铝酸钙(C4A3S)、硅酸二钙(C2S)为主要矿物组成的熟料，再掺加适量石膏、混合材(石灰石)后制成的。
采用低碱度硫铝酸盐水泥和抗碱玻璃纤维复合生产纤维增强水泥制品，这是目前较理想的新型建筑材料和制品，主要用于生产内、外复合墙板和各种异形构件、波瓦、网架板、卫生盒子间、各种通风管道、浴盆以及各种建筑小品。该低碱度硫铝酸盐水泥对原燃材料有较高的要求。要求采用Al2O3含量在70％左右的高品位铝矾土资源，烧制出来的熟料中主要矿物是无水硫铝酸钙含量56～68％、硅酸二钙20～25％，铁铝酸四钙含量较低＜10％，制成的低碱水泥虽然具有早强、微膨胀、低干缩、低碱度等优点，但抗碳化、耐磨蚀、耐磨损、抗冲刷、抗开裂性能相对较差，制品表面易“起砂”、“粉化”脱落。使用过程中其流动性不好，往往单纯依靠加水来解决，容易导致砼产生严重泌水，水泥浆和砂、石骨料严重离析，严重影响构件强度，甚至导致构件报废。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术中的不足之处，提供一种改性低碱度硫铝酸盐水泥新品种，其具有优异的低碱度、早强、高强、微膨胀、抗裂、抗冻、抗渗、抗碳化、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷、初终凝时间调节方便可靠，浆体具有良好的流动性和水中不分散性的特点。
本发明的目的是这样实现的，改性低碱度硫铝酸盐水泥是以适当成份的生料经锻烧所得以无水硫铝酸钙3CaO·3Al2O3·CaSO4(简写为C4A3S)、硅酸二钙2CaO·SiO2(简写为C2S)、铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3(简写为C4AF)为主要矿物成份的熟料，以锂渣为改性剂，加入适量的硬石膏、混合材、调凝剂磨细制成的水硬性胶凝材料，各组份的质量百分比含量如下：
熟料：55～70％；锂渣：5～10％；硬石膏：8～15％；混合材：15～20％；调凝剂：0.05～0.2％。
本发明所述熟料的主要矿物含量(质量百分比)为C4A3S：48～62％、(C2S)：16～25％、C4AF：15～24％、碱含量(Na2O+0.658K2O)≤0.65％。
所述熟料由包括石灰石、铁矾土、硬石膏的生料制备而得，其中铁矾土来源于陶瓷工业和耐火材料工业废弃的高铁矾土尾矿，也可选择制铝工业的低品位铝矿石及其他高铝工业废渣再掺入铅锌矿渣、硫铁矿渣等铁质校正原料，从而实现矿产资源的综合利用。
熟料中的C4A3S、C2S、C4AF等矿物含量多少决定了硫铝酸盐水泥早强、高强、微膨胀、低干缩等优异性能，C4A3S含量越高，上述性能越好；适量的铁铝酸四钙含量决定了硫铝酸盐水泥抗裂、抗冻、抗渗、抗碳化、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷、粘结力等的优异性能，同时可以降低熟料烧成温度、烧制的熟料质地疏松、易磨，可以降低能耗。
本发明所述的锂渣为有色金属冶炼厂生产锂产品时排出的废渣，化学成份大致为：SiO2 11～15；CaO 40～54％；Fe2O3 0.5～0.7％；MgO 0.2～0.4％；Al2O3 6～8％；Li2O 0.15～0.25％。此外，锂渣还含有碱金属、氟和其它微量元素。部分化学成份见下表：
  序号   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   F   LOSS   LiO   Na2O   K2O   MgO
  1   10.4   8.05   0.47   52.05   1.73   18.22   0.2   0.06   0.27   0.53
  2   16.07   8.12   0.53   48.65   1.52   20.08   0.2   0.12   0.35   0.42
锂渣的矿物组成，经X射线衍射分析结果，锂渣中含有大量的β-C2S；CaO和部分C11A7CaF2以及C3A。锂渣中气硬性和快硬性矿物组分兼而有之，与硫铝酸盐水泥熟料相溶性很好，能改善硫铝酸盐水泥的性能，获得其它工业废渣无法发挥的效力。
本发明所述的硬石膏为天然硬石膏，要求硬石膏中SO3≥46％，亦可用二水石膏、脱水磷石膏、氟石膏中的一种或多种混合使用，但要求SO3≥42％，其目的是促进C4A3S的水化速度，产生微膨胀，增加密实性，提高粘结力，提高早期强度。
本发明所述的混合材为石灰石，要求CaO≥52％，含泥量≤2％，亦可用粉煤灰、炉渣、煤矸石中的一种或多种混合物替代。
本发明所述的调凝剂为工业硼酸，这是一种白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶，要求含量≥98％，其目的是延缓凝结时间，避免急凝现象产生。
本发明的生产工艺方法为：首先将石灰石、高铁矾土尾矿(选用铝土矿时，需与硫铁矿渣或铅锌矿渣按一定比例搭配均匀)、硬石膏经过破碎以后入预均化库存放，然后通过微机按比例配料，配好的生料进入球磨机粉磨，再经选粉机分选的生料进行充分均化后，送入新型立筒预热器回转窑内煅烧，煅烧后熟料经冷却后进入熟料库储存，将破碎后的锂渣、硬石膏、石灰石，调凝剂经微机按比例配料后送入高效节能磨内粉磨至一定细度后即制成改性低碱度硫铝酸盐水泥，粉磨后的改性低碱度硫铝酸盐水泥经分选均化后进入储存库包装、检验、出厂。
本发明具有下优点：
1、生产工艺简单，质量容易保证；
2、利用了工业废渣、节能降耗、成本低廉、有利于环境保护。
3、具有优良的低碱、早强、高强、微膨胀、抗裂、抗冻、抗渗、抗碳化、耐磨损、耐冲刷、粘接能力强、初终凝时间可调，浆体流动性、水中不分散性好。
4、适用范围广。
下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
具体实施方式
表一、生料的配比
采用高铁矾土尾矿配比
Figure G2009100444904D00041
采用铝矾土、硫铁矿渣、铝锌矿渣配比
Figure G2009100444904D00051
表二、熟料化学成分
Figure G2009100444904D00052
表三、本发明改性低碱度硫铝酸盐水泥配比
本发明上述实施例中的硬石膏为天然硬石膏，要求硬石膏中SO3≥46％，亦可用二水石膏、脱水磷石膏、氟石膏中的一种或多种混合使用，要求SO3≥42％。
混合材为石灰石，要求CaO≥52％，含泥量2％，亦可用粉煤灰、炉渣、煤矸石中的一种或两种或三种混合物替代。
调凝剂为含量≥98％的工业硼酸。
本发明的生产工艺流程是这样的，首先将石灰石、铁矾土尾矿(铝矾土、硫铁矿渣或铅锌矿渣应烘干)，硬石膏破碎至≤25mm后送入预均化库均化，然后按一定比例通过微机配料，进行粉磨成适当成分的生料，磨制好后的生料经均化再送入新型立筒预热器回转窑内煅烧，煅烧过程中主要控制熟料矿物组成：无水硫铝酸钙(C4A3S)46～62％、硅酸二钙(C2S)≤25％、铁铝四钙(C4AF)15～24％；熟料立升重在700～850之间，尽力避免夹生料、高温熔块料的产生。煅烧后的熟料经过快速冷却，这即是本发明所需熟料。然后将锂渣、硬石膏、混合材料破碎入库，按表三所述比例将熟料、锂渣、硬石膏、混合材、调凝剂通过微机控制配料混合一起进行粉磨至一定细度后用选粉机分选，进入空气搅拌库均化后储存，再进行检验、包装即生产出本发明所述的新型低碱度硫铝酸盐水泥。本发明具有早强、低碱、微膨胀、抗裂、抗冻、抗渗、抗震、抗碳化、耐腐蚀、耐磨损、凝结时间方便可调等诸多优良性能，可广泛用于制作轻质高强的多功能复合材料(GRC制品)应用范围包括：
1、板材：
A、复合墙板  内外层为GRC，中间为保温隔热层。
B、单板  可作为遮阳板、阳台分户板、天花板、装饰板、隔音板、维护板等。
2、建筑工程构件
可调作无梁楼盖、通风道、垃圾道、盒子卫生间、电缆导管和永久性模板等。
3、建筑装饰构件
可制作罗马柱、壁画、雕花、花盆等。
4、农业用构件
可制作水渠、牧场维护栏、葡萄架、沼气池、太阳能灶壳和太阳热水器外壳、牲畜洗涤槽及饲料槽。
5、建筑小品
可制作亭榭、建筑雕塑、波瓦等。
6、卫生洁具
可用作仿瓷浴缸、洗面器、洗菜池等。
应用GRC制品可大大缩短工作时间和施工时间，加速模具周转，节省模具费用，为损人体皮肤，经济环保。且由于合理地开发利用了工业废渣，降低了生产成本，具有较高的推广应用价值。

Claims (6)

1.一种改性低碱度硫铝酸盐水泥，其特征在于该水泥是以适当成份的生料经锻烧所得以无水硫铝酸钙(C4A3S)、硅酸二钙(C2S)、铁铝酸四钙(C4AF)为主要矿物成份的熟料，以锂渣为改性剂，加入适量的硬石膏、混合材、调凝剂磨细制成的水硬性胶凝材料，各组份的质量百分比含量如下：
熟料：55～70％；锂渣：5～10％；硬石膏：8～15％；混合材：15～20％；调凝剂：0.05～0.2％；
所述熟料中主要矿物成份的质量百分比含量为：
无水硫铝酸钙(C4A3S)：48～62％；(C2S)：16～25％；C4AF：15～24％。
2.根据权利要求1所述的改性低碱度硫铝酸盐水泥，其特征在于所述熟料由包括石灰石、铁矾土、硬石膏的生料制备而得。
3.根据权利要求1所述的改性低碱度硫铝酸盐水泥，其特征在于所述的锂渣为有色金属冶炼厂生产锂产品时排出的废渣。
4.根据权利要求1所述的改性低碱度硫铝酸盐水泥，其特征在于所述的硬石膏为天然硬石膏，要求硬石膏中SO3≥46％，或者用二水石膏、脱水磷石膏、氟石膏中的一种或多种混合使用，但要求SO3≥42％。
5.根据权利要求1所述的改性低碱度硫铝酸盐水泥，其特征在于所述的混合材为石灰石，要求CaO≥52％，含泥量2％，或者用粉煤灰、炉渣、煤矸石中的一种或多种混合物替代。
6.根据权利要求1所述的改性低碱度硫铝酸盐水泥，其特征在于所述的调凝剂为含量≥98％的工业硼酸。
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