CN102923976B - 铝酸盐水泥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水泥生产领域，具体涉及一种铝酸盐水泥的制备方法。铝酸盐水泥的制备方法，其以铝熔渣、石灰质材料、含铝材料为原料，通过熔融、冷却制得熟料，熟料经破碎并粉磨至比表面积大于300m2/kg即得铝酸盐水泥；其中，铝熔渣、石灰质材料、含铝材料的重量配比为：100︰5～40︰5～50；所述铝熔渣为采用熔融还原法制取硅钛铁合金过程中产生的尾渣。本发明利用熔融还原法制取硅钛铁合金中产生的铝熔废渣来生产铝酸盐水泥，所得产品符合GB201-2000的要求，且所得铝酸盐水泥中含镁铝尖晶石。以熔融还原法制取硅钛铁合金中产生的铝熔废渣为原料生产铝酸盐水泥，从而实现铝熔渣无害化处理，具有良好的环保效应。

Description

铝酸盐水泥的制备方法
技术领域
本发明属于水泥生产领域，具体涉及一种铝酸盐水泥的制备方法。
背景技术
铝酸盐水泥是继硅的盐水泥系列产品之后的第二系列产品。根据国家标准GB201-1981的规定：凡以适当成分的成料，烧至完全或部分熔融，所得以铝酸钙为主要成分的铝酸水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为铝酸盐水泥。
其最早于1865年后期在法国出现，主要由氧化铝和石灰经熔融后破碎制成铝酸钙水泥，19世纪末期英国首先发布了“石灰石-矾土”水泥的专利，1913年法国的拉法基公司首次进行水泥的商业性生产，其生产方法为熔融法。国内以石灰石和矾土为原料，由于矾土中二氧化硅和氧化铁含量均低，因此，国内一般采用烧结法在回转窑中进行烧结生产。
无论是熔融法还是烧结法，其主要矿相组成为铝酸一钙、二铝酸一钙、七铝酸十二钙、硅铝酸二钙和六铝酸一钙；还会有少量的硅酸二钙及钙铝黄长石等。铝酸盐水泥适用于军事工程、紧急抢修工程、冬季施工以及要求较强的特殊工程；此外，铝酸盐水泥常作为钢包浇注料的结合剂，而浇注料中会添加预先合成的镁铝尖晶石(MgO.Al2O3)以提高钢包浇注料的抗热震性和抗侵蚀性，这是由于镁铝尖晶石具有熔点高(2135℃)，常温、高温强度高，热膨胀系数低，导热性好等特点；但镁铝尖晶石的生产成本较高，限制了它的应用，如果铝酸盐水泥本身就含有此种物相，相比传统铝酸盐水泥性能将会有很大提高。
近年来国内外已有关于含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的相关研究，如《新型含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的研究》（西安建筑科技大学学报：自然科学版学报，2005年第3期）；以及《含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备与应用》（参见耐火材料，2007年01期）。但是上述报道中均是以白云石和镁砂为主要原料，且采用烧结法其成本投入较大。
另外，我国攀枝花地区采用熔融还原法制取硅钛铁合金的冶炼过程中，除获得相应目标铁合金外，还会产生大量的尾渣，从资源综合利用的角度出发，利用废弃物进行铝酸盐水泥的生产对环境保护具有重大意义。
发明内容
本发明提供一种铝酸盐水泥的生产方法，该方法以熔融还原法制取硅钛铁合金中产生的铝熔渣为原料，所得产品符合GB201-2000的要求，且所得铝酸盐水泥中含镁铝尖晶石。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种铝酸盐水泥的制备方法，具体为：以石灰质材料、铝熔渣、含铝材料为原料，通过熔融、冷却制得熟料，熟料经破碎并粉磨至比表面积大于300m2/kg即得铝酸盐水泥；其中，铝熔渣、石灰质材料、含铝材料的重量配比为：100︰5～40︰5～50；所述铝熔渣为采用熔融还原法制取硅钛铁合金过程中产生的渣。
优选的，上述铝熔渣的成分满足：Al2O3 50～60wt%，CaO 15～30wt%，SiO2 1～7wt%，MgO 3～10wt%，TiO2含量低于3wt%。
优选的，所述石灰质材料为石灰石或活性石灰。
所述含铝材料为铝矾土或铁矾土。
其中，铝酸盐水泥的比表面积通过BET方法测得。
所述冷却方式为缓冷、淬冷或水冷。
优选的，上述熔融在1300-1600℃下进行。
本发明还提供了熔融还原法制取硅钛铁合金中产生的铝熔渣在制备铝酸盐水泥中的用途。
本发明的有益效果：
本发明利用熔融还原法制取硅钛铁合金中产生的铝熔废渣来生产铝酸盐水泥，所得产品符合GB201-2000的要求，且所得铝酸盐水泥中含镁铝尖晶石。以熔融还原法制取硅钛铁合金中产生的铝熔废渣为原料，从而实现铝熔渣综合资源化和无害化处理，具有良好的环保效应，符合国家循环经济的产业政策。
具体实施方式
本发明提供了一种铝酸盐水泥的制备方法，具体为：以石灰质材料、铝熔渣、含铝材料为原料，熔融后冷却制得熟料，熟料经破碎并粉磨至比表面积大于300m2/kg即得铝酸盐水泥；其中，铝熔渣、石灰质材料、含铝材料的重量配比为：100：5～40：5～50；所述铝熔渣为采用熔融还原法制取硅钛铁合金过程中产生的渣；其中，铝酸盐水泥的比表面积通过BET方法测得。
优选的，上述铝熔渣的成分满足：Al2O3 50～60wt%，CaO 15～30wt%，SiO2 1～7wt%，MgO 3～10wt%，TiO2含量低于3wt%。
优选的，所述石灰质材料为石灰石或活性石灰。活性石灰也生石灰，主要成分为CaO，由石灰石(CaCO3)煅烧成的。
所述含铝材料为铝矾土或铁矾土。铁矾土，即含铁高的耐火粘土和铝土矿；其组成矿物和化学成分与耐火粘土、铝土矿基本相同，惟Fe2O3含量一般大于10％。铝矾土，一种富含铝质矿物的化学或生物化学岩，主要矿物成分为一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石，主要由铝硅酸盐类矿物受强热化学风化，带出溶解的氧化铝，搬运到海湖盆地沉积而成。
所述冷却方式为缓冷、淬冷或水冷；优选为缓冷。本发明中所述的缓冷为静置缓慢冷却，淬冷为压缩空气喷吹急冷，水冷为喷水冷却。
优选的，上述熔融在1300-1600℃下进行10-60min。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
熔融还原法制取硅钛铁合金过程中，产生铝熔尾渣，以该铝熔渣为原料(其主要成分为：Al2O3 58.5%、CaO 30%、MgO 7.6%，SiO2 4.2%、TiO2 2.1%)，向其中添加占铝熔渣5～20%的铝矾土，5～10%活性石灰，于1500℃下熔融0.5小时，静置缓慢冷却制得熟料，所得熟料再经破碎研磨至比表面积大于300m2/kg即制得铝酸盐水泥；其理化性能如表1所示：
表1 铝酸盐水泥理化性能
实施例2
熔融还原法制取硅钛铁合金过程中，产生铝熔尾渣，以该铝熔渣为原料(其主要成分为：Al2O3 56.8%、CaO 27.5%、MgO 8.5%，SiO2 6.5%、TiO2 1.1%)，向其中添加占铝熔渣10～30%的铁矾土，10～30%的石灰石，于1300℃下熔融1小时，静置缓慢冷却制得熟料，所得熟料再经破碎研磨至比表面积大于300m2/kg即制得铝酸盐水泥；其理化性能如表2所示：
表2 铝酸盐水泥理化性能
实施例3
熔融还原法制取硅钛铁合金过程中，产生铝熔尾渣，以该铝熔渣为原料(其主要成分为：Al2O355.5%、CaO 26.5%、MgO 8.8%，SiO25.7%、TiO21.8%)，向其中添加占铝熔渣20～50%的铝矾土，15～25%的石灰石，于1470℃下熔融0.4小时，静置缓慢冷却制得熟料，所得熟料
再经破碎研磨至比表面积大于300m2/kg即制得铝酸盐水泥；其理化性能如表3所示：
表3 铝酸盐水泥理化性能
实施例4
熔融还原法制取硅钛铁合金过程中，产生铝熔尾渣，以该铝熔渣为原料(其主要成分为：Al2O3 56.5%、CaO 29%、MgO 8.6%，SiO2 5.8%、TiO2 1.5%)，向其中添加占铝熔渣30～50%的铁矾土，10～25%的活性，于1600℃下熔融0.5小时，静置缓慢冷却制得熟料，所得熟料再经破碎研磨至比表面积大于300m2/kg即制得铝酸盐水泥；其理化性能如表4所示：
表4 铝酸盐水泥理化性能
本发明中的铝酸盐水泥含尖晶石相，其主要化学成分为CaO，Al2O3及少量SiO2，其主晶相为铝酸一钙、二铝酸一钙、及镁铝尖晶石，同时含有一定量的七铝酸十二钙、钙铝黄长石等。
采用该方法生产的铝酸盐水泥含尖晶石，其MgO含量较高，且CaO，Al2O3，SiO2，Fe2O3，TiO2均满足表1中CA50的规定，物理性能满足表2中CA50规定；其中MgO转化镁铝尖晶石，不会带来安定性的影响。

Claims (6)

1.铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，以铝熔渣、石灰质材料、含铝材料为原料，通过熔融、冷却制得熟料，熟料经破碎并粉磨至比表面积大于300m2/kg即得铝酸盐水泥；其中，铝熔渣、石灰质材料、含铝材料的重量配比为：100︰5～40︰5～50；所述铝熔渣为采用熔融还原法制取硅钛铁合金过程中产生的尾渣；所述铝熔渣的成分满足：Al2O350～60wt%，CaO15～30wt%，SiO21～7wt%，MgO3～10wt%，TiO2含量低于3wt%。
2.根据权利要求1所述的铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述石灰质材料为石灰石或活性石灰。
3.根据权利要求1所述的铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述含铝材料为铝矾土或铁矾土。
4.根据权利要求1所述的铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述冷却方式为缓冷、淬冷或水冷。
5.根据权利要求4所述的铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述冷却方式为缓冷。
6.根据权利要求1所述的铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述熔融温度为1300-1600℃。
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