CN104402259B - 一种抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法，该方法利用重晶石、菱锶矿、硼镁石尾矿为原料，采用钡、锶、硼三元协同的原理，掺入传统的硅酸盐生料中，共同烧结，将其烧结物冷却后加入适量的石膏，共同粉磨制造出抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料，该材料广泛应用于核电、医院等具有放射源的建筑或要求较高的工民建建筑，以解决硅酸盐水泥收缩龟裂的难题。该方法解决了大掺量熟料水化物膨胀导致结构物装饰物破坏的难题；解决了重晶石尾矿、菱锶矿尾矿、硼镁石尾矿综合利用的问题；降低烧结温度100~150℃，达到节能降耗的目的；同时解决了制品的抗辐射能力，大大地缓解了硅酸盐水泥的干燥收缩及其使用寿命短这一长期存在的难题。

Description

一种抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法
技术领域
本发明涉及建材技术领域，特别是指利用重晶石尾矿、菱锶矿、硼镁石和的硅酸盐生料烧结而得到的一种抗辐射微膨胀的熟料及其利用该熟料改性传统硅酸盐熟料粉磨而得的抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法。
背景技术
传统的硅酸盐水泥熟料由于硅酸三钙和铝酸三钙含量高，水化时需水量和水化热较大，凝结后产生的热应力和干燥收缩率较大，特别是其热膨胀系数达2‰～３‰，当砼经过高低温差及其冻融循环后致使砼制品会产生龟裂现象，随着空气中的二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等有害气体及其有害气体形成的酸雨等的侵蚀，更加剧了硅酸盐水泥制品的老化，酸雨频发区其砼工程屡遭侵蚀就是鲜明的佐证。尽管有热膨胀系数较低的大坝水泥，但由于其烧结范围较窄，其晶型控制较难，导致其质量的稳定性较差、成本高、产量受限，使之不能广泛地应用于普通的工业与民用建筑；
传统的防辐射水泥主要有钡水泥及锶水泥和硼水泥；钡水泥的制造方法是以重晶石与粘土为主要原料，经煅烧获得以硅酸二钡为主要矿物组成的熟料，再掺加适量石膏磨制而成，但其热稳定性差，强度低，不能作为结构工程使用，特别是使用寿命较短、成本高；锶水泥是以碳酸锶全部或部分代替硅酸盐水泥生料中的石灰石，经煅烧获得以硅酸三锶为主要矿物组成的熟料，加入适量石膏磨制而成，其性能与钡水泥相近，但防辐射能力稍逊于钡水泥；而硼水泥是在高铝水熟料中加入适量的硼镁石和石膏共同磨细可获得含硼水泥，其砼产品运用于中子和热中子的防护及屏蔽工程；
2010年，济南大学程新教授率领的科研团队的“硫铝酸钡（锶）钙基特种水泥的制备技术及海工工程应用”成果公开并获得了国家二等奖，但由于其高硫碱比生料尚不能窑外分解窑规模化生产，且成本高，无法产业化。
发明内容
为克服现有生产抗辐射水泥上述的缺陷，本发明的目的是提供一种抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法，用以生产出更多更优的抗辐射水泥。
为解决其技术问题，本发明采用的技术方案是：利用重晶石尾矿、菱锶矿、硼镁石和的硅酸盐生料，经过烧结而得到的一种抗辐射微膨胀的熟料，再利用该熟料改性传统硅酸盐熟料粉磨而得到抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料，该材料的制造方法包括如下步骤：
1.配料，按重量比配齐以下原材料：
重晶石（BaSO4）10～20，菱锶矿（SrCO3）10～20，硼镁石Mg2[B2O4(OH)](OH)或MgO·2B2O3·9H2O,：5～10，硅酸盐水泥生料50～75；
2.生料制备，先将重晶石尾矿、菱锶矿、硼镁石和水泥生料分别破碎粉磨过180目，然后按步骤一中所述配比配料，充分混合均化即可；或将预均化合格的重晶石、菱锶矿、硼镁石的碎石粉与水泥生料的碎石料一起配料共同粉磨过180目入库均化；
3.烧结，先将碳配钙滴定值偏差小于0.2%的均化合格后的生料，在传统的机立窑或新型干法预分解窑内烧结，烧结温度为1200℃～1250℃，烧结时间为8～12小时，再将烧结后的生料充分冷却即得熟料；
4.粉磨，将冷却充分的熟料中加5%含SO3≧35%、结晶水大于10%的二水石膏共同粉磨，细度过180目，均化；
5.检验合格后包装入库即得成品。
使用时：该材料科用于质量要求较高的工民建的基础建筑，如果用于核电站、医院X光、CT等有较强放射源的场合的建筑，就直接使用本胶凝材料或在本胶凝材料中加入重晶石和铅粉、钢段等骨料；如果用于一般防护场所的建筑或用于减轻水泥砼建筑的龟裂时，只要加入本胶凝材料10%～50%均可。
与现有技术相比，本发明有如下实质特点和显著进步：
1.本发明在传统的水泥生料中同时掺入重晶石、菱锶硼镁石的尾矿，不仅将上述尾矿综合利用保护了环境，同时钡、锶、硼的三元协同作用显著地降低了烧成温度达100~150℃，达到了节能降耗的目的；
2.由于传统的钡水泥含有大量的硅酸二钡，其水化产物含有大量的Ba(OH)2，水化三个月后Ba(OH)2结晶成Ba(OH)28H2O，这一过程体积增大而导致砼开裂，故当掺量超20%时，其烧结物所得制品的耐久性无法实现；同时抗辐射的能力也大大削弱，本发明提出的三元协同原理让钡、锶、硼同时发挥其作用，则明显地优于单掺所得熟料制品的抗辐射能力；
3.本发明将钡、锶、硼三元协同地掺入传统的硅酸盐生料中，不仅解决了生产成本问题和耐久性问题，而且钡水泥的后期膨胀刚好和硅酸盐水泥的微收缩相抵消，使得本发明的产品的使用更具有广泛性。
总之，本发明利用重晶石、菱锶矿、硼镁石的尾矿尾渣三元协同解决了大掺量熟料水化物膨胀导致结构物装饰物破坏的难题；采用三元协同的原理掺入传统的硅酸盐生料共同烧结所得产品抵消传统的硅酸盐水泥干燥收缩冻融开裂的难题；解决了重晶石尾矿、菱锶矿尾矿、硼镁石尾矿综合利用的问题；利用三元尾矿掺入硅酸盐生料降低烧结温度100~150℃，达到节能降耗的目的；同时解决了制品的抗辐射能力，大大地缓解了硅酸盐水泥的干燥收缩及其使用寿命短这一长期存在的难题。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步说明：
实施例一：一种抗辐射、抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法1，它包括如下步骤：
1.配料，按重量比配齐以下原材料：
重晶石10，菱锶矿20，硼镁石10，硅酸盐水泥生料（未粉磨）60；
2.生料制备：将配好的物料共同入立式生料磨进行粉磨，并过180目入库均化；
3.烧结：将均化合格的生料在1200℃的机立窑内烧结；烧结8小时，再将烧结后的生料充分冷却即得熟料；
4.粉磨：将冷却充分的熟料加入5%的二水石膏在立磨内共同粉磨，过180目筛后检验包装即成成品。
实施例二：一种抗辐射、抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法2，它包括如下步骤：
1.配料：按重量比配齐以下原材料：
重晶石20，菱锶矿10，硼镁石5，硅酸盐水泥生料（未粉磨）65。
2.生料制备：将配好的物料在管磨内共同入磨粉磨，并过180目入库均化。
3.烧结：将均化合格的生料在1200~1250℃的新型干法预分解窑内烧结12小时，再将烧结后的生料充分冷却即得熟料；
4.粉磨：将冷却充分的熟料加入5%的二水石膏在管磨内共同粉磨，过180目筛后检验包装即成成品。
这种材料按常规硅酸盐水泥的方法使用。上述仅为本发明的两个具体实施例，但本发明的设计构思不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (1)

1.一种抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料的制造方法，其特征是：该方法是利用重晶石、菱锶矿、硼镁石和硅酸盐水泥生料为原料，经过烧结得到一种抗辐射微膨胀的熟料，再利用该熟料改性传统硅酸盐熟料粉磨而得到抗辐射抗收缩水硬性胶凝材料，该材料的制造方法包括如下步骤：
.配料，按重量比配齐以下原材料：
重晶石BaSO410～20，菱锶矿SrCO310～20，硼镁石Mg2B2O4OH·OH或MgO·2B2O3·9H2O：5～10，硅酸盐水泥生料50～75；
.生料制备，先将重晶石、菱锶矿、硼镁石和硅酸盐水泥生料分别破碎粉磨过180目，然后按步骤中所述重量配比配料，充分混合均化；或将预均化的重晶石、菱锶矿、硼镁石的碎石粉与硅酸盐水泥生料的碎石料一起配料共同粉磨过180目入库均化；
.烧结，先将碳配钙滴定值偏差小于0.2%的均化合格后的生料，在传统的机立窑或新型干法预分解窑内烧结，烧结温度为1200℃～1250℃，烧结时间为8～12小时，再将烧结后的生料充分冷却即得熟料；
.粉磨，将冷却充分的熟料中加5%含SO3≧35%、结晶水大于10%的二水石膏共同粉磨，细度过180目，均化；
.检验合格后包装入库即得成品。
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