CN108516710A - 一种氟铝酸盐水泥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种氟铝酸盐水泥的制备方法。本发明采用氟铁矿渣替代传统的氟铝酸盐水泥制备过程中的原料萤石，不仅能克服萤石大量开采导致的安全性、环保性问题，并且本发明通过进一步加入纳米二氧化硅，制备得到的氟铝酸盐水泥在保证较快凝结速度的同时，能够获得更高的机械强度。

Description

一种氟铝酸盐水泥的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种氟铝酸盐水泥的制备方法。
背景技术
氟铝酸盐水泥，是以矾土、石灰石、萤石经配料煅烧得以氟铝酸钙为主要矿物的熟料，再与石膏一起磨细而成的水泥，这种水泥凝结速度快，一般初凝仅仅几分钟，终凝一般为半个小时，因此，一般在抢修或特种环境下使用。目前是以矾土、石灰石、萤石为原料经过煅烧制备熟料，然后再与石膏一起打磨制备成氟铝酸盐水泥。而作为氟元素来源的萤石，在自然界中的含量有限，并且经过大量开采，面临萤石矿的安全性、环保性问题，导致萤石矿开采受到诸多限制，因此，开发出一种无需依赖天然萤石为原料的氟铝酸盐水泥的生产方法具有重大意义。
目前，虽然氟铝酸盐水泥具有快硬和早强的特点，但是其后期强度却不甚理想，在强调快的同时，无法保证氟铝酸盐水泥长期强度，也造成其使用上的限制。申请号为201210315400.2的专利文献“一种将含氟污泥制备氟铝酸盐水泥的方法”，公开了一种氟铝酸盐水泥的制备方法，通过以下步骤实现：含氟污泥固化和干化、氟铝酸盐水泥的生产；氟铝酸盐水泥的生产包括生料制备、熟料烧成、水泥制备；其中生料制备是氟铝酸盐水泥采用的原料是石灰石、矾土和含氟污泥，其重量比为：石灰石：CaO＞40％，矾土：Al2O3＞25％；含氟污泥10％-15％；熟料烧成是将生料一般在回转窑内煅烧，温度在1300～1400℃下进行煅烧。由此可知，该制备方法中，在生料制备阶段即使用了含氟污泥，取代传统的萤石，是一种利用含氟污泥的新方式，但是含氟污泥的性质不稳定，造成制备的氟铝酸盐水泥的性能亦不稳定，而且该水泥的后期强度依然没有得到提高，造成其使用上的限制。申请号为200510060813.0的专利文献“水泥基防水堵漏材料”，公开了一种含氟铝酸盐的水泥基材料，它是由以火山灰或硫铝酸盐加上铝酸盐加上氟铝酸盐加上辉绿岩粉加上石膏加上极配硅砂加上以无水硫酸钙、硅酸二钙为主的其它矿物质组成的混合物89.5-95.5份为基料，再加入胶粘剂1.0-1.5份、促凝剂2.0-3.5份、硬化剂1.5-3.5份以及渗透剂0.5-1.5份所组成的。其用中基料中含硫铝酸盐20-27份、铝酸盐9-12份、氟铝酸盐14-17份、辉绿岩粉5-12份、石膏3-7份、极配硅砂5-12份、无水硫酸钙、硅酸二钙为主的其它矿物质30-37份。由此可知，该技术方案是利用多种复合水泥制备的铝酸盐快硬水硬性凝胶材料，其硬化速率较高，但是前期硬度和长期硬度较差，不利于长期作为防水堵漏材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需采用天然萤石为原料的制备氟铝酸盐水泥的方法，并且通过进一步加入纳米二氧化硅，制备得到的氟铝酸盐水泥在保证较快凝结速度的同时，能够获得更高的机械强度。
本发明的技术方案为：
一种氟铝酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备生料：准确称取石灰石、矾土、氟铁矿渣、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅；
(2)粉碎处理：将氟铁矿渣进行粉碎处理，然后和石灰石、矾土、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅混合均匀得到生料；
(3)熟料煅烧：将上述生料在回转炉内煅烧，得到氟铝酸盐熟料；
(4)水泥制备：将上述氟铝酸盐熟料和废石膏、缓凝剂混合后进行粉磨，即得到氟铝酸盐水泥。
优选地，步骤(1)中各原料组分的比例为：石灰石25-30重量份、矾土25-30重量份、氟铁矿渣25-30重量份、金刚砂5-10重量份、粉煤灰5-10重量份、纳米二氧化硅2～5重量份。
优选地，步骤(2)中氟铁矿渣进行粉碎处理至粒径为80-120um。
优选地，步骤(3)中煅烧的温度为1200℃-1500℃。
优选地，步骤(4)中各原料的比例为：氟铝酸盐熟料75-80重量份，废石膏10-15重量份，缓凝剂10-15重量份。
优选地，步骤(4)中所述缓凝剂为酒石酸、硼酸或柠檬酸中的一种。
本发明的有益效果如下：
本发明采用氟铁矿渣替代传统的氟铝酸盐水泥制备过程中的原料萤石，不仅能克服萤石大量开采导致的安全性、环保性问题，并且本发明通过进一步加入纳米二氧化硅(工业白炭黑)，制备得到的氟铝酸盐水泥在保证较快凝结速度的同时，能够获得更高的机械强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
氟铝酸盐水泥的制备方法，具体步骤如下：
(1)准备生料：准确称取26重量份石灰石、28重量份矾土、29重量份氟铁矿渣、9重量份金刚砂、8重量份粉煤灰、2重量份纳米二氧化硅(工业白炭黑)；
(2)粉碎处理：将氟铁矿渣进行粉碎处理至粒径为80um，然后和石灰石、矾土、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅混合均匀得到生料；
(3)熟料煅烧：将上述生料在回转炉内，在1300℃高温下煅烧，得到氟铝酸盐熟料；
(4)水泥制备：将78重量份上述氟铝酸盐水泥熟料和10重量份废石膏、12重量份缓凝剂酒石酸混合后进行粉磨，即得到氟铝酸盐水泥。
本实施例制备得到的氟铝酸盐水泥的初凝时间为22min，终凝时间为40min，1天后抗压强度可达到35.1MPa，3天后抗压强度可达到48.1MPa。因此本实施例制备的氟铝酸盐水泥具备较短的凝结时间和较强的抗压强度。
实施例2
氟铝酸盐水泥的制备方法，具体步骤如下：
(1)准备生料：准确称取29重量份石灰石、28重量份矾土、29重量份氟铁矿渣、7重量份金刚砂、7重量份粉煤灰、3重量份纳米二氧化硅(工业白炭黑)；
(2)粉碎处理：将氟铁矿渣进行粉碎处理至粒径为100um，然后和石灰石、矾土、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅混合均匀得到生料；
(3)熟料煅烧：将上述生料在回转炉内，在1200℃高温下煅烧，得到氟铝酸盐熟料；
(4)水泥制备：将79重量份上述氟铝酸盐水泥熟料和11重量份废石膏、10重量份缓凝剂硼酸混合后进行粉磨，即得到氟铝酸盐水泥。
本实施例制备得到的氟铝酸盐水泥的初凝时间为18min，终凝时间为38min，1天后抗压强度可达到36.5MPa，3天后抗压强度可达到56.4MPa。因此本实施例制备的氟铝酸盐水泥具备较短的凝结时间和较强的抗压强度。
实施例3
氟铝酸盐水泥的制备方法，具体步骤如下：
(1)准备生料：准确称取30重量份石灰石、27重量份矾土、28重量份氟铁矿渣、6重量份金刚砂、9重量份粉煤灰、5重量份纳米二氧化硅(工业白炭黑)；
(2)粉碎处理：将氟铁矿渣进行粉碎处理至粒径为120um，然后和石灰石、矾土、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅混合均匀得到生料；
(3)熟料煅烧：将上述生料在回转炉内，在1500℃高温下煅烧，得到氟铝酸盐熟料；
(4)水泥制备：将76重量份上述氟铝酸盐水泥熟料和13重量份废石膏、11重量份缓凝剂柠檬酸混合后进行粉磨，即得到氟铝酸盐水泥。
本实施例制备得到的氟铝酸盐水泥的初凝时间为25min，终凝时间为48min，1天后抗压强度可达到35.3MPa，3天后抗压强度可达到53.8MPa。因此本实施例制备的氟铝酸盐水泥具备较短的凝结时间和较强的抗压强度。
对比例1
本对比例氟铝酸盐水泥的制备方法，与实施例2相比不加入纳米二氧化硅，具体步骤如下：
(1)准备生料：准确称取29重量份石灰石、28重量份矾土、29重量份氟铁矿渣、7重量份金刚砂、7重量份粉煤灰；
(2)粉碎处理：将氟铁矿渣进行粉碎处理至粒径为100um，然后和石灰石、矾土、金刚砂、粉煤灰混合均匀得到生料；
(3)熟料煅烧：将上述生料在回转炉内，在1200℃高温下煅烧，得到氟铝酸盐熟料；
(4)水泥制备：将79重量份上述氟铝酸盐水泥熟料和11重量份废石膏、10重量份缓凝剂硼酸混合后进行粉磨，即得到氟铝酸盐水泥。
本对比例制备得到的氟铝酸盐水泥的初凝时间为26min，终凝时间为47min，1天后抗压强度可达到29.3MPa，3天后抗压强度可达到41.9MPa。
通过以上对比结果可以看出，本发明通过进一步加入纳米二氧化硅，制备得到的氟铝酸盐水泥在保证较快凝结速度的同时，能够获得更高的机械强度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备生料：准确称取石灰石、矾土、氟铁矿渣、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅；
(2)粉碎处理：将氟铁矿渣进行粉碎处理，然后和石灰石、矾土、金刚砂、粉煤灰、纳米二氧化硅混合均匀得到生料；
(3)熟料煅烧：将上述生料在回转炉内煅烧，得到氟铝酸盐熟料；
(4)水泥制备：将上述氟铝酸盐熟料和废石膏、缓凝剂混合后进行粉磨，即得到氟铝酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的一种氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述各原料组分的比例为：石灰石25-30重量份、矾土25-30重量份、氟铁矿渣25-30重量份、金刚砂5-10重量份、粉煤灰5-10重量份、纳米二氧化硅2～5重量份。
3.根据权利要求1所述的一种氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述氟铁矿渣进行粉碎处理至粒径为80-120um。
4.根据权利要求1所述的一种氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述煅烧的温度为1200℃-1500℃。
5.根据权利要求1所述的一种氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述各原料的比例为：氟铝酸盐熟料75-80重量份，废石膏10-15重量份，缓凝剂10-15重量份。
6.根据权利要求1所述的一种氟铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述缓凝剂为酒石酸、硼酸或柠檬酸中的一种。
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