CN104944812B - 一种水泥熟料矿物晶体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥熟料矿物晶体及其制备方法，将结构诱导剂作为一种原材料组分按比例直接配入生料中，采用新型干法窑进行煅烧，煅烧出来的熟料中，硅酸三钙晶体尺寸在40‑200微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在2‑25微米范围内。所述结构诱导剂选自天然石膏、硬石膏、氟磷灰石、铜矿渣、钢渣、锌渣、镍渣、磷渣、粉煤灰，或它们的组合,比对于水泥生料其掺量范围在0.1%‑5%。本发明提供的水泥熟料矿物结构与普通硅酸盐水泥相比，硅酸三钙尺寸更大，硅酸二钙尺寸更小,从而在熟料粉磨过程中降低了能耗，在水泥水化过程中提高了水泥的活性和强度。

Description

一种水泥熟料矿物晶体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水泥熟料矿物晶体及其制备方法。

背景技术

硅酸盐水泥熟料是以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。硅酸盐水泥熟料主要矿物组成为硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A和铁铝酸四钙C4AF，与适量石膏共同磨细后，即成硅酸盐水泥。

硅酸二钙由中间体CaO和SiO2反应生成，形成温度在800℃以上。当温度达到1350℃，CaO和SiO2发生反应生成大量硅酸二钙。

硅酸三钙要在一定的液相中才能大量形成。当温度升高到近1300℃时，C3A、C4AF、R2O等熔剂矿物出现液相，当温度升高至1450℃时，C2S与CaO在高温液相中，大量反应生成C3S。

发明内容

本发明提供了一种水泥熟料矿物晶体及其制备方法，用该方法制备出的晶体矿物与普通硅酸盐水泥相比，具有硅酸三钙尺寸更大，硅酸二钙尺寸更小的效果。

本发明是将结构诱导剂作为一种原材料组分按比例直接配入生料中，进入生料磨粉磨，均化，然后将均化后的生料粉入窑煅烧，煅烧温度控制在1100-1400℃，煅烧出来的熟料中，硅酸三钙晶体尺寸在40-120微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在2-25微米范围内，结构诱导剂的定义：是指配合本发明形成特殊尺寸的水泥熟料矿物晶体而必须添加的一种外加剂，主要功能为增大硅酸三钙尺寸，减小硅酸二钙尺寸。

所述的结构诱导剂选自天然石膏、硬石膏、氟磷灰石、铜矿渣、钢渣、锌渣、镍渣、磷渣、粉煤灰，或它们的组合，掺量范围在0.5%-5%。

本发明提供了一种水泥熟料矿物晶体的制备方法，其具体步骤如下：

1）将结构诱导剂作为一种原材料组分按照一定的比列掺入到生料中进入计量秤进行生料配制；

2）按步骤1）配好的生料通过皮带输送进入生料磨，进行粉磨、预均化；

3）将步骤2）的生料通过输送装置送入到生料均化库进行充分均化；

4）均化后的生料粉用气力提升泵送至窑外悬浮预热器和窑外分解炉；

5）步骤4）的物料经预热和分解后进行回转窑中进行煅烧成熟料；

6）熟料经冷却装置冷却后，输送至熟料库存放。

步骤1）中所述的结构诱导剂选自天然石膏、硬石膏、氟磷灰石、铜矿渣、钢渣、锌渣、镍渣、磷渣、粉煤灰，或它们的组合。

所述的结构诱导剂掺量比对于生料的比例范围为0.1~5.0%。

步骤5）中所述的窑外分解，其分解率控制在94%~99%。

所述的回转窑中煅烧成熟料，其烧成温度控制在1100~1400℃。

本发明中按照硅酸盐水泥的常规配方，外掺入结构诱导剂配制成水泥生料，水泥熟料理论率值控制为：KH（石灰饱和度）：0.90-0.96，SM(硅率)：1.9-2.5，IM（铝率）：1.3-1.8。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、通用硅酸盐水泥熟料中C3S尺寸约为5-40微米，通过本发明备出的熟料矿物晶体C3S尺寸约为40-120微米。水泥是由熟料与石膏共同粉磨而成的，通常而言，水泥的颗粒尺寸在0.1-80微米左右，因此在粉磨阶段，尺寸较大的C3S晶体易受到机械外力破坏，破碎成更小尺寸的C3S，形成不规则的断面，增加了水泥水化过程中C3S与水接触的面积，活性更强，强度更高。

2、通用硅酸盐水泥熟料中C2S尺寸约为30-40微米，成园颗粒形, 通常是双晶形式。通过本发明制备出的熟料矿物晶体C2S，其尺寸约为2-25纳米，园颗粒形，形状规则，边界明显。小尺寸晶体的形成速度较大尺寸晶体更快，单位熟料体积内C2S填充的数量更多，活性更强。同时，C2S耐磨性较强，大尺寸的C2S晶体在粉磨过程中难免会被破碎，势必需要更高的能耗。小尺寸的C2S晶体其尺寸与水泥颗粒接近，有的甚至比水泥颗粒更小，避免了大规模的破碎，可以进一步降低粉磨的能耗。

附图说明

图1 本发明熟料矿物结构形貌分布；

图2 普通硅酸盐水泥熟料矿物结构形貌分布。

附图标记的说明：1、2、3、7为硅酸二钙，4、5、6为硅酸三钙

具体实施方式

以下将结合普通硅酸盐水泥熟料详细说明本发明实施例。

实施例1

采用通用硅酸盐水泥的生料配合比，水泥熟料的三率值控制为：KH（石灰饱和度）：0.90±0.02，SM(硅率)：2.3±0.1，IM（铝率）：1.5±0.1。掺入0.5%的结构诱导剂进行生料配制，生料经生料磨粉磨后进入均化库，经均化后的生料粉再用气力提升泵送至窑尾悬浮预热器和窑外分解炉，控制分解率为96%，再在1380℃的高温下进行煅烧，煅烧出来的熟料经冷却后进入熟料库，硅酸三钙晶体尺寸在40-60微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在15-25微米范围内，熟料的物理性能见表1.

表1

实施例2

采用通用硅酸盐水泥的生料配合比，水泥熟料的三率值控制为：KH（石灰饱和度）：0.90±0.02，SM(硅率)：2.3±0.1，IM（铝率）：1.5±0.1。掺入1.0%的结构诱导剂进行生料配制，生料经生料磨粉磨后进入均化库，经均化后的生料粉再用气力提升泵送至窑尾悬浮预热器和窑外分解炉，控制分解率为96%，再在1380℃的高温下进行煅烧，煅烧出来的熟料经冷却后进入熟料库，硅酸三钙晶体尺寸在60-85微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在15-25微米范围内，熟料的物理性能见表2.

表2

实施例3

采用通用硅酸盐水泥的生料配合比，水泥熟料的三率值控制为：KH（石灰饱和度）：0.90±0.02，SM(硅率)：2.3±0.1，IM（铝率）：1.5±0.1。掺入2.2%的结构诱导剂进行生料配制，生料经生料磨粉磨后进入均化库，经均化后的生料粉再用气力提升泵送至窑尾悬浮预热器和窑外分解炉，控制分解率为96%，再在1380℃的高温下进行煅烧，煅烧出来的熟料经冷却后进入熟料库，硅酸三钙晶体尺寸在60-120微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在2-20微米范围内，熟料的物理性能见表3.

表3

实施例4

采用通用硅酸盐水泥的生料配合比，水泥熟料的三率值控制为：KH（石灰饱和度）：0.90±0.02，SM(硅率)：2.3±0.1，IM（铝率）：1.5±0.1。掺入4.0%的结构诱导剂进行生料配制，生料经生料磨粉磨后进入均化库，经均化后的生料粉再用气力提升泵送至窑尾悬浮预热器和窑外分解炉，控制分解率为96%，再在1380℃的高温下进行煅烧，煅烧出来的熟料经冷却后进入熟料库，硅酸三钙晶体尺寸在40-80微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在15-25微米范围内，熟料的物理性能见表4.

表4

实施例5

采用通用硅酸盐水泥的生料配合比，水泥熟料的三率值控制为：KH（石灰饱和度）：0.90±0.02，SM(硅率)：2.3±0.1，I+M（铝率）：1.5±0.1。掺入5.0%的结构诱导剂进行生料配制，生料经生料磨粉磨后进入均化库，经均化后的生料粉再用气力提升泵送至窑尾悬浮预热器和窑外分解炉，控制分解率为96%，再在1380℃的高温下进行煅烧，煅烧出来的熟料经冷却后进入熟料库，硅酸三钙晶体尺寸在40-80微米范围内，硅酸二钙晶体尺寸在15-25微米范围内，熟料的物理性能见表5.

表5

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，可以做出大量可能的改变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水泥熟料矿物晶体，所述水泥熟料是在通用硅酸盐水泥生料中掺加结构诱导剂后，通过生料磨粉磨混合均匀，在新型干法水泥窑内经过1100-1400℃低温煅烧后形成的，所述水泥熟料中同时存在两种矿物晶体，分别是晶体尺寸在40-120微米范围内的硅酸三钙和晶体尺寸在2-25微米范围内的硅酸二钙；所述的结构诱导剂的组份包括天然石膏、硬石膏、氟磷灰石、铜矿渣、钢渣、锌渣、镍渣、磷渣、粉煤灰，或它们的组合，其特征在于：水泥生料和结构诱导剂的组分和重量比为：

2.如权利要求1所述的水泥熟料矿物晶体，其特征在于，钙质原料为石灰石、高镁石灰石、白云石中的一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的水泥熟料矿物晶体，其特征在于，硅质原料为砂岩、硅石或两种的组合。

4.如权利要求1所述的水泥熟料矿物晶体，其特征在于，铁质原料为磁铁矿、硫酸渣、铜矿渣、钢渣、锌渣中的一种或几种的组合。

5.一种如权利要求1所述的水泥熟料矿物晶体的制备方法，包括如下步骤：

1)将如权利要求1所述的结构诱导剂作为一种原材料组分按照0.5-5重量比的比例掺入到生料中进入计量秤进行生料配制；

2)按步骤1)配好的生料通过皮带输送进入生料磨，进行粉磨、预均化；

3)将步骤2)的生料通过输送装置送入到生料均化库进行充分均化；

4)均化后的生料粉用气力提升泵送至窑外悬浮预热器和窑外分解炉；

5)步骤4)的物料经预热和分解后进行回转窑中进行煅烧成熟料，煅烧温度为1100-1400℃；

6)熟料经冷却装置冷却后，输送至熟料库存放。