CN110357466A - 一种水泥熟料制备方法 - Google Patents

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    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44—Burning; Melting
    • C04B7/46—Burning; Melting electric

Abstract

本发明公开了一种水泥熟料的制备方法。本发明所公开的方法包括对KH为1.00的水泥原料进行电烧制备水泥熟料。本发明克服了传统硅酸盐水泥煅烧温度高煅烧时间长，水泥熟料中阿利特含量低等系列问题，大幅度降低煅烧窑炉的温度，大幅度提高水泥生产速度，大幅度提高水泥强度，节能降耗，绿色环保，具有重要的经济效益和社会效益。

Description

一种水泥熟料制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料工业领域，具体涉及一种硅酸盐水泥熟料组成及其快速制备方法。
背景技术
现有的水泥熟料制备新方法主要有旋风烧成法和沸腾烧成法，除此之外，国外曾经进行过在等离子焰窑内生产熟料的研究。另外，还利用红外范围内的电磁辐射作用，让物料通过高温电热层的煅烧；微波、激光加热的方法能量转换效率可达50％，这使它成为非常有效的快速加热器热源。现有各种新方法虽然具有快速(低温或高温)煅烧的特点，但效率不高，环保效果不理想。采用全电流煅烧水泥又存在电耗高等问题。无论采用何种煅烧方法，水泥熟料在煅烧过程中，形成硅酸三钙含量一般不超过70％。
发明内容
本发明提供针对国内外现有技术的不足，本发明提供一种水泥熟料的制备方法。
本发明提供的水泥熟料的制备方法包括对KH为1.00的水泥原料进行电烧制备水泥熟料。
在一些实施方案中，本发明的水泥原料的KH为0.98-1.01。
在另一些实施方案中，本发明的水泥原料的KH为1.00-1.01。
优选的，所述水泥原料的SM＝2.8-4.0、IM＝0.64-2.0。
优选的，所述水泥原料中CaO的质量百分比含量为67％-74％，SiO2的质量百分比含量为20％-26％，Al2O3的质量百分比含量为1％-5％、Fe2O3的质量百分比含量为1％-4％，所述CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分比含量小于等于100％。
进一步，本发明的的水泥熟料的制备方法采用水泥原料在10-30Mpa的压力下成型后，加热到900-1200℃后通电煅烧。
更进一步，本发明电烧的电压大小可选10-200V/mm，烧结时间为30-300 秒。
与现有技术相比，本发明高阿利特水泥熟料的组成及快速烧制工艺有益效果是：
(1)现有技术烧制KH等于1的水泥原料，会产生硅酸二钙和游离氧化钙，而游离氧化钙是水泥质量标准中严格控制的指标，水泥中游离氧化钙超标会影响水泥产品的安定性，导致水泥在使用时开裂。而本发明采用电烧 KH等于1的原料，所得水泥熟料无硅酸二钙和极少游离氧化钙，并且阿利特(硅酸三钙)含量为75-95wt％。
(2)众所周知，硅酸盐水泥优良的性能来自于硅酸三钙晶体矿物在熟料中含量即阿利特矿物的含量(简称A矿)。如何提高水泥熟料中的A矿含量一直是制约现有水泥熟料高质量煅烧的难题，现有的硅酸三钙晶体直接合成需要1600℃以上高温，反复多次烧成才能达到97％左右的晶体含量。而本发明采取环保节能、低排放的工艺制得的水泥熟料硅酸三钙含量可达95％。
附图说明
图1为实施例制得的水泥熟料的高阿利特熟料显微结构图。
图2为实施例制得水泥熟料的XRD检测结果图。
具体实施方式
本发明的硅酸三钙、阿利特、游离氧化钙、硅酸二钙、KH(KH含义为石灰饱和比)、SM(SM含义为硅率)、IM(IM含义为铝率)均按照本领域技术人员的常规理解，本发明水泥熟料中硅酸三钙、阿利特、游离氧化钙、硅酸二钙含量的检测方法以及KH、SM、IM的检测计算方法均采用本领域常规的检测方法。
本发明的“V/mm”为在成型原料上直接施加电压的单位，表示在成型原料的每毫米长度上施加电压的大小，其中成型原料的长度方向为成型原料安装在一组电极之间后一个电极到另一个电极的方向。
除非另有说明，本发明中的其他术语根据相关领域技术人员的常规认识理解。
本发明水泥熟料的制备原料与常规的水泥熟料制备原料配比不同主要是KH值不同。本发明的制备原料中KH理论值为1，实际操作中控制为 0.98-1.01或1.00-1.01。本领域技术人员可根据本发明原料率值的约束配制原料组成。进一步，在组分组成上，本发明的制备原料与常规的水泥熟料制备原料不同之处在于，CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3的具体含量与常规的不同，本发明的制备原料中CaO的质量百分比含量为67％-74％，SiO2的质量百分比含量为20％-26％，Al2O3的质量百分比含量为1％-5％、Fe2O3的质量百分比含量为1％-4％，除了CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，本发明的制备原料还可包括：MgO、K2O、Na2O和SO3等杂质。
实施例1：
该实施例水泥原料率值为：KH＝1.0；IM＝1.33；SM＝2.48。
在该率值约束下，一种具体的水泥原料化学组成为(WT％)：SiO2:20.30； Al2O3:4.68；Fe2O3:3.50；CaO:66.14；MgO:3.90；(K2O+Na2O):1.04；SO3: 0.44。在其他实施方案中，可在本发明率值约束下配制不同成分配比的原料。
原料经在20Mpa压力下成型后加热至1080℃,通70V/mm电压烧5分钟形成的水泥熟料。
对该实施例制得的水泥熟料进行显微分析，如图1所示，随机取图1 所示的3个位点，对3个位点上的水泥熟料进行电子探针元素分析，结果如表1所示。
表1晶体矿物电子探针元素分析结果
表1所示结果说明，制得的水泥熟料中A矿(图1中的谱图1、2)阿利特含量76％；C矿(图1中的谱图3)白色中间相14％；C矿黑色中间相6％；其他晶体矿物4％。
采用XRD方法，未检出硅酸二钙(见图2)，化学分析发现游离氧化钙小于现关水泥熟料国标范围(<1.5％)。
对比例：
采用现有旋风烧成法烧制实施例1的水泥原料，所得水泥熟料中产生 20％硅酸二钙和3％游离氧化钙。
实施例2：
该实施例是将实施例1的原料经在10Mpa压力下成型后加热至900℃, 通200V/mm电压烧0.5分钟形成的水泥熟料。
实施例3：
该实施例是将实施例1的原料经30Mpa压力下成型后加热至1200℃,通 10V/mm电压烧5分钟形成的水泥熟料。
实施例4：
该实施例与实施例1不同的是水泥原料的KH＝1.01，并且原料中SiO2、 Al2O3、Fe2O3和CaO质量百分比之和为100％。
实施例5：
该实施例与实施例1不同的是水泥原料的KH＝1.01，并且原料中SiO2、 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O和SO3的质量百分比之和为100％。

Claims (7)

1.一种水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括对KH为1.00的水泥原料进行电烧制备水泥熟料。
2.如权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述KH为0.98-1.01。
3.如权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述KH为1.00-1.01。
4.如权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述水泥原料的SM＝2.8-4.0、IM＝0.64-2.0。
5.如权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述水泥原料中CaO的质量百分比含量为67％-74％，SiO2的质量百分比含量为20％-26％，Al2O3的质量百分比含量为1％-5％、Fe2O3的质量百分比含量为1％-4％，所述CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3的质量百分比含量小于等于100％。
6.如权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括水泥原料在10-30Mpa的压力下成型后，加热到900-1200℃后通电煅烧。
7.如权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述电压大小为10-200V/mm，烧结时间为30-300秒。
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