CN109437625A

CN109437625A - 一种白色硫铝酸盐水泥及其生产方法

Info

Publication number: CN109437625A
Application number: CN201811570338.5A
Authority: CN
Inventors: 喻庆华
Original assignee: Jia Hua Special Cement Inc Co
Current assignee: Jia Hua Special Cement Inc Co
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-03-08

Abstract

本申请公开了一种白色硫铝酸盐水泥及其生产方法，属于水泥技术领域。现有技术中白色硅酸盐水泥早强低，脱模时间较长且制品容易泛碱，导致色彩不饱和、丰满，市售白色硫铝酸盐水泥虽然早期强度满足了，同时制品也出现不泛碱现象，但白度较低，不能很好地满足饰品制作需要。本申请提出了一种白色硫铝酸盐水泥及其生产方法，该方法是通过使用白度较高的铝酸盐熟料，白度较高的硫铝酸盐熟料以及白色的石膏、白云石、石灰石、矿渣等掺合材料等共同进行粉磨制得水泥。通过该生产方法得到的白色硫铝酸盐水泥早期强度高，其白度达到87以上，较好地满足了装饰制品制作需要。

Description

一种白色硫铝酸盐水泥及其生产方法

技术领域

本发明涉及水泥技术领域，具体来说，涉及一种白色硫铝酸盐水泥及其生产方法。

背景技术

白水泥是主要用于建筑装饰的特种水泥，也常见于制备水磨石、斩假石等白色或彩色混凝土制品，是生产规模最大的装饰水泥，具有较高的经济价值。

白色硅酸盐水泥是目前用量最大的白水泥，一般白度在80以上，28天抗压强度可达到硅酸盐水泥42.5强度等级标准，但其早期强度不高，3天抗压强度仅有20MPa左右。这一点使得白色硅酸盐水泥制品的脱模时间大大延长，且白色硅酸盐水泥的碱度较高，容易泛碱，极大地影响了制品生产的工作效率和产品质量。

而硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、高强等白色硅酸盐水泥不具有的特性，因此目前都在研究通过硫铝酸盐熟料来制备白色硫铝酸盐水泥，以克服白色硅酸盐水泥存在的缺陷。

国家知识产权局于2014年03月26日公开了公开号为CN103664014A，名称为白色硫铝酸盐水泥及其制备方法的发明专利，公开了一种白色硫铝酸盐水泥，它由以下重量份的原料制成：65～90份白色硫铝酸盐水泥熟料，0～5份白色硅酸盐水泥熟料，0～20份白云石，5～15份石膏，0～10份矿渣，0～2份缓凝剂。该白色硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、高强等特点，其熟料还具有煅烧温度低，节能环保等特点。

上述专利技术生产的熟料及水泥，强度能较好满足生产需要，但是白度仍较难满足。主要原因是按照上述技术，熟料白度难以达到较高值，在此基础上掺加混合材，白度就很难达到80以上了。据了解，国内多家硫铝酸盐企业生产的白色硫铝酸盐水泥，白度都偏低，不及70。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种白色硫铝酸盐水泥及其生产方法，该白色硫铝酸盐水泥的白度较为稳定地保持在87以上，有效地提升了白色硫铝酸盐水泥的经济价值，满足高端饰品制作高效、色彩持久、饱和丰满。

白色硫铝酸盐水泥生产难度较大，白度较难保证。原因是原料难以保证，且煅烧熟料白度影响因素较多，控制难度较大。目前实际生产中硫铝酸盐熟料白度大于80都很不容易达到。为了满足市场需求，生产效率高，色彩持久、饱和丰满的高端的白色水泥，发明该水泥。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种白色硫铝酸盐水泥，包括按照质量计的以下组分：

铝酸盐熟料：5～60％；

硫铝酸盐熟料：5～60％；

石膏：10～30％；

石灰石：0～30％；

白云石：0～10％；

矿渣：0～8％。

所使用的铝酸盐熟料白度＞90；所使用的硫铝酸盐熟料白度＞80。

进一步地：石膏白度＞87；石灰石白度＞87；白云石白度＞87；矿渣白度＞80。

铝酸盐熟料在有充分石膏存在时，加水水化时发生如下反应：

3(CaO·2Al₂O₃)+3(CaSO₄·2H₂O)+41H₂O→3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O+2(Al₂O₃·3H₂O)

3(CaO·Al ₂O₃)+3(CaSO₄·2H₂O)+32H₂O→3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O+5(Al₂O₃·3H₂O)

Al₂O₃·3H₂O+Ca(OH)₂+3(CaSO₄·2H₂O)+2OH₂O→3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O(AFt)

石膏掺量不足的条件下将生成有3CaO·Al₂O₃·CaSO₄·12H₂O(AFm)。

硫铝酸盐熟料水化反应如下：

3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄+2CaSO4·2H₂O+34H₂O→3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O+2(Al₂O₃·3H₂O)

2CaO·SiO₂+2H₂O CaO→SiO₂-H₂O(1)+Ca(OH)₂

石膏充分的情况下，继续发生如下反应：

同样在石膏不足的情况下，将会生成3CaO·Al₂O₃·CaSO₄·12H₂O。

一般的，如果硫铝酸盐熟料的白度较低，需要生产白度较高的硫铝酸盐水泥时，可多配入白度较高的铝酸盐熟料。两种熟料的配比之和一般为35～60％，可根据所需要的水泥强度调整熟料量配入量。需要强度较高时可掺加60％左右熟料总和。

本申请中，石膏与熟料中的无水硫铝酸钙、铝酸钙反应生成钙矾石，其掺量根据熟料的配比量进行计算，满足硫铝酸钙、铝酸钙反应生成钙矾石所需的CaSO₄。

进一步地，石膏掺量的质量含量为15～30％，成分包括CaSO₄·2H₂O或者CaSO₄及它们的混合物。

进一步地，石灰石的质量含量为10～30％，成分包括CaCO₃，CaCO₃＞53％。

石灰石主要起填充作用，但有抑制强度倒缩的功能，部分CaCO₃将在水化过程中将参与反应生成碳铝酸钙(C₃A·CaCO₃·11H₂O)改善水化物的机械性能。

进一步地，白云石的成分包括CaMg(CO3)₂，主要起填充作用。

进一步地，矿渣的成分包括CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、MnO、TiO₂和S；是在高炉炼铁过程中的副产品。

在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物。选择白度较高的矿渣作为掺合材料。矿渣在水化过程中与铝酸钙参与反应，生成钙黄长石(C₂ASH₈)，可成为水泥水化的主要组分，抑制强度倒缩或增加水化物的强度。

本发明还提供了一种白色硫铝酸盐水泥的生产方法，包括以下步骤：

A.生产铝酸盐熟料

采用工业级氧化铝粉和石灰石混合细磨，细磨至目数为140～180目；然后进行熔融，熔融温度为1300℃～1400℃；得到白度≥90的铝酸盐熟料。

B.生产硫铝酸盐熟料

采用铝矾土、石膏及石灰石以及辅助材料混合后进行煅烧；煅烧温度1280～1330℃；得到白度≥80的硫铝酸盐熟料；所述辅助材料为重晶石、高镁石灰石或白云石。

C.配料

将步骤A生产得到的铝酸盐熟料、步骤B生产得到的硫铝酸盐熟料和石灰石、石膏、白云石和矿渣配料；得到白度87以上的白色硫铝酸盐水泥。

D、水泥粉磨

将步骤C配好的混合料入水泥磨机进行粉磨，粉磨至比表面积大于480m²/kg。

氧化铝含量较高的铝酸盐纯熟料磨制的水泥，一般情况凝结时间长，3、6小时强度也较低，1、3天强度也不高。大多数硫铝酸盐纯熟料制得的水泥3小时、6小时强度也很低，低至5MPa以下,凝结时间长，掺加石膏后，水化反应迅速，强度发挥快，三小时强度可以达到20-30MPa以上。较优的1天强度可达到60MPa以上。掺加其他混合材后强度会随掺加量的增加而降低，但某些掺合材料能改变水泥的性能，如抑制强度倒缩、增强水化物的稳定性等。一般地，铝酸盐熟料配得多，为保证熟料中铝酸钙矿物与石膏较为充分的反应，可增大石膏掺加量，反之则可降低掺量。为保证水泥水化物的体积稳定性，石膏总掺量一般不超过30％。

磨制的水泥比表面积大于480m²/kg，比表面积的提高由助于提高水泥的白度，但过高将增加电耗。

在步骤A中，所述熔融法采用的是电炉、高炉或者反射炉。

在步骤A中，铝酸盐熟料中Fe₂O₃的质量含量小于0.20％。

在步骤A中，铝酸盐熟料的成分包括CA(CaO·Al₂O₃)和CA₂(CaO·2Al₂O₃)。

在步骤B中，硫铝酸盐熟料的矿物组成包括C₂S、C₄AF和CT。

在步骤C中，配料的比例为：

铝酸盐熟料：5～60％；

硫铝酸盐熟料：5～60％；

石膏：10～30％；

石灰石：0～30％；

白云石：0～10％；

矿渣：0～8％。

本发明中白度检测值指的是亨氏白度值。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(一)本申请中，硫铝酸盐熟料和铝酸盐熟料掺加石膏加水水化，其水化产物主要是钙矾石。掺加适当的石灰石、矿渣，有益于水化物的机械强度，防止强度倒缩，水化物中几乎不含Ca(OH)₂，使得制品不泛碱。碱度低，并可以制作GRC饰品。

(二)本申请中，所使用的熟料白度有较大幅度的提高改善，本申请所提出的白色硫铝酸盐水泥的白度得到了显著提高，较为稳定地保持在87以上。同时，制品制作时凝结硬化时间适宜。制作的彩色制品，色彩饱和、丰满，色彩保持时间长，适用于制作高档饰品。

(三)本申请中制备的白色硫铝酸盐水泥，3小时强度一般为10～20MPa,其他指标均满足硫铝酸盐水泥中低碱度硫铝酸盐水泥标准要求，完全满足建筑饰品高效高品质生产需要。

附图说明

图1是白色硫铝酸盐水泥的制备流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种白色硫铝酸盐水泥，包括按照质量计的以下组分：

铝酸盐熟料：10％；

硫铝酸盐熟料：40％；

石膏：15％；

石灰石：30％；

白云石：3％；

矿渣：2％；

所述铝酸盐熟料白度为91；所述硫铝酸盐熟料白度为82。

实施例2

铝酸盐熟料：40％；

硫铝酸盐熟料：15％；

石膏：25％；

石灰石：15％；

白云石：2％；

矿渣：3％；

所述铝酸盐熟料白度为92；所述硫铝酸盐熟料白度为87。

实施例3

铝酸盐熟料：55％；

硫铝酸盐熟料：5％；

石膏：20％；

石灰石：15％；

白云石：1％；

矿渣：4％；

所述铝酸盐熟料白度为93；所述硫铝酸盐熟料白度为84。

本申请与现有技术相比，通过铝酸盐熟料取代了背景技术中的硅酸盐水泥熟料，而且可以较大掺量的替代硫铝熟料。且本申请不再使用缓凝剂，相反实际施工时为了调节凝结时间，可根据需要酌情掺加促凝剂。同时本申请加入了石灰石。

如表1所示：

表1中的编号1～编号9代表不同的白色硫铝酸盐水泥配方。

不同的配方对应有不同的强度、白度、初凝时间和终凝时间。

本发明所述配方和生产方法能够稳定得到白度87以上的白色硫铝酸盐水泥。

表1

注：带*数据为6小时强度，编号1—3为对比文件方案及数据

实施例4

铝酸盐熟料：35％；

硫铝酸盐熟料：27％；

石膏：24％；

石灰石：0％；

白云石：8％；

矿渣：6％。

所使用的铝酸盐熟料白度为91；硫铝酸盐熟料白度为81。

实施例5

铝酸盐熟料：12％；

硫铝酸盐熟料：40％；

石膏：27％；

石灰石：13％；

白云石：0％；

矿渣：8％。

所使用的铝酸盐熟料白度为92；硫铝酸盐熟料白度为83。

实施例6

铝酸盐熟料：21％；

硫铝酸盐熟料：42％；

石膏：22％；

石灰石：9％；

白云石：6％；

矿渣：0％。

所使用的铝酸盐熟料白度为94；硫铝酸盐熟料白度为87。

实施例7

本实施例提供了一种白色硫铝酸盐水泥的生产方法，包括以下步骤：

A.生产铝酸盐熟料

采用工业级氧化铝粉和石灰石混合细磨，细磨至目数为150目；然后进行熔融，熔融温度为1350℃；得到白度≥90的铝酸盐熟料。

B.生产硫铝酸盐熟料

采用铝矾土、石膏及石灰石以及辅助材料混合后进行煅烧；煅烧温度1310℃；得到白度≥80的硫铝酸盐熟料；所述辅助材料为重晶石、高镁石灰石或白云石。

C.配料

将步骤A生产得到的铝酸盐熟料、步骤B生产得到的硫铝酸盐熟料和石灰石、石膏、白云石和矿渣配料。

D、水泥粉磨

在步骤C中，配料的质量含量包括：

铝酸盐熟料：40％；

硫铝酸盐熟料：24％；

石膏：12％；

石灰石：20％；

白云石：2％；

矿渣：2％。

实施例8

A.生产铝酸盐熟料

采用工业级氧化铝粉和石灰石混合细磨，细磨至目数为180目；然后进行熔融，熔融温度为1350℃；得到白度≥90的铝酸盐熟料。

所述熔融采用的是倒焰窑或者反射炉。

铝酸盐熟料中Fe₂O₃的质量含量小于20％。

铝酸盐熟料的成分包括CA(CaO·Al₂O₃)以及CA₂(CaO·2Al₂O₃)。

B.生产硫铝酸盐熟料

采用铝矾土、石膏及石灰石以及辅助材料混合后进行煅烧；煅烧温度1290℃；得到白度≥80的硫铝酸盐熟料；所述辅助材料为重晶石、高镁石灰石或白云石。

硫铝酸盐熟料的成分包括C₂S、C₄AF和CT。

C.配料

将步骤A生产得到的铝酸盐熟料、步骤B生产得到的硫铝酸盐熟料和石灰石、石膏、白云石和矿渣配料，得到白度87以上的白色硫铝酸盐水泥。

D、水泥粉磨

在步骤C中，配料的质量含量包括：

铝酸盐熟料：10％；

硫铝酸盐熟料：45％；

石膏：23％；

石灰石：10％；

白云石：8％；

矿渣：4％。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种白色硫铝酸盐水泥，其特征在于：包括按照质量计的以下组分：

铝酸盐熟料：5～60％；

硫铝酸盐熟料：5～60％；

石膏：10～30％；

石灰石：0～30％；

白云石：0～10％；

矿渣：0～8％；

所述铝酸盐熟料白度＞90；所述硫铝酸盐熟料白度＞80。

2.如权利要求1所述的白色硫铝酸盐水泥，其特征在于：石膏白度＞87；石灰石白度＞87；白云石白度＞87；矿渣白度＞80。

3.如权利要求1所述的白色硫铝酸盐水泥，其特征在于：石膏掺量的质量含量为15～30％，成分包括CaSO₄·2H₂O或者CaSO₄及它们的混合物。

4.如权利要求1所述的白色硫铝酸盐水泥，其特征在于：石灰石的质量含量为10～30％，成分包括CaCO₃，CaCO₃＞53％。

5.如权利要求1所述的白色硫铝酸盐水泥，其特征在于：白云石的成分包括CaMg(CO₃)₂。

6.如权利要求1所述的白色硫铝酸盐水泥，其特征在于：矿渣的成分包括CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、MnO、TiO₂和S。

7.一种如权利要求1所述的白色硫铝酸盐水泥的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

A.生产铝酸盐熟料

采用工业级氧化铝粉和石灰石混合细磨，细磨至目数为140～180目；然后进行熔融，熔融温度为1300℃～1400℃；得到白度≥90的铝酸盐熟料；

B.生产硫铝酸盐熟料

采用铝矾土、石膏及石灰石以及辅助材料混合后进行煅烧；煅烧温度1280～1330℃；得到白度≥80的硫铝酸盐熟料；所述辅助材料为重晶石、高镁石灰石或白云石；

C.配料

将步骤A生产得到的铝酸盐熟料、步骤B生产得到的硫铝酸盐熟料和石灰石、石膏、白云石和矿渣配料；经粉磨后得到白度87以上的白色硫铝酸盐水泥；

D、水泥粉磨

8.如权利要求7所述的白色硫铝酸盐水泥的生产方法，其特征在于：在步骤A中，所述熔融采用的是电炉、高炉或者反射炉；铝酸盐熟料中Fe₂O₃的质量含量小于0.20％；铝酸盐熟料的成分包括CA(CaO·Al₂O₃)以及CA₂(CaO·2Al₂O₃)。

9.如权利要求7所述的白色硫铝酸盐水泥的生产方法，其特征在于：在步骤B中，硫铝酸盐熟料的成分包括C₂S、C₄AF和CT。

10.如权利要求7所述的白色硫铝酸盐水泥的生产方法，其特征在于：在步骤C中，配料的比例为：

铝酸盐熟料：5～60％；

硫铝酸盐熟料：5～60％；

石膏：10～30％；

石灰石：0～30％；

白云石：0～10％；

矿渣：0～8％。