CN114455865A - 一种矾土水泥生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矾土水泥生产方法。通过煅烧磷石膏、粉煤灰、铝灰后加入二氧化锆，继续热处理形成莫来石‑锆英石相，得到了水泥熟料；随后与脱硫石膏、电石渣、促进剂混合磨细得到了矾土水泥。本发明矾土水泥生产方法对于工业废弃物的利用率高；制备的硅铝酸盐水泥的早期强度高，后期强度不会下降，同时吸水率低，残留水分较少，能够增强水泥的防潮性能，进而延缓水分对水泥带来的腐蚀破坏。

Description

一种矾土水泥生产方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种矾土水泥生产方法。
背景技术
硫铝酸盐水泥以硫铝酸钙和硅酸二钙为主要的矿物组成，具有凝结硬化快、早期强度高、微膨胀、低收缩、抗冻性好、抗渗性好、耐蚀性好等优异性能。具有早强性能的水泥防潮性能较差，在潮湿的环境下遇到残留的水时，会发生轻微的膨胀，膨胀之后其稳定性能下降，进而可能降低力学强度；而且早强型水泥不适用于大体积的一些建筑当中，在长期潮湿的环境下，其可能会带有受到腐蚀的风险。
专利CN 107265900 A公开了一种硫铝酸盐水泥复合早强剂及早强硫铝酸盐水泥，使用硫铝酸盐水泥复合早强剂中三个组分的协同作用，促进硫铝酸盐水泥的早期水化、钙矾石的快速形成并保持硬化浆体的结构的致密，从而使硫铝酸盐水泥获得较高的小时强度，且保持后期强度不降低或小幅降低。专利CN 105621910 A一种硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，硫铝酸盐水泥，加入了高锰酸钾、二氧化锰和硫酸钡组成的混合物作为外加剂，从而降低烧成温度，进而降低了资源和能源的消耗，以实现固体工业废渣的资源化、减量化和无害化目标。上述专利都没有对水泥的防潮性能进行改进，实际使用中，可能会因吸附的水分过多引起腐蚀，导致水泥的力学性能下降。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种矾土水泥的生产方法，利用工业固废-磷石膏、脱硫石膏、电石渣、粉煤灰、铝灰生产矾土水泥，与促进剂结合提高工业固废基矾土水泥的早期强度，且后期强度不明显降低，并解决早强型水泥防潮性能较差的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种矾土水泥生产方法，具体步骤如下：
步骤1：将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰进行脱水处理，随后分别粉碎过80～150μm筛网，余料在5～10％以内，随后将粉碎的铝灰10～25重量份、磷石膏60～80重量份、粉煤灰10～20重量份混合得到生料，加入水5～10重量份，以60～100r/min转速搅拌5～10min，压成直径为40～50mm、厚度为6～10mm的圆形试饼，在100～150℃下干燥8～12h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温20～30℃下以升温速率5～20℃/min，升温至1100～1300℃，保温30～60min；将煅烧后的熟料以10～30℃/min的冷却速率冷却至室温20～30℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末100～150重量份、脱硫石膏5～10重量份、电石渣5～10重量份、减水剂0.1～0.5重量份、促进剂1～3重量份，在300～500r/min下球磨混合，随后磨细将比表面积控制在400±20m2/kg范围，得到矾土水泥。
优选的，步骤1中所述的热处理铝灰是经过现有技术的方法将铝灰进行热处理，除去含有的氮化铝等无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在900～1000℃下煅烧2～3h，随后自然冷却至室温20～30℃。
优选的，步骤1中所述的脱水处理为分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于100～180℃干燥10～16h。
在本发明的矾土水泥熟料生产过程中，热处理铝灰主要提供氧化铝成分、磷石膏主要提供硫酸钙、粉煤灰作为二氧化硅的来源。使用磷石膏作为矾土水泥设计中的钙源完全代替常规生产使用的石灰石有理论上的可行性，也有一些完全使用磷石膏作为钙源的技术被报道。由于磷石膏中的杂质(磷、氟)含量较多，虽然对熟料的烧结反应有促进作用，能降低反应温度，但是这些分布不均的杂质在高温下作用很复杂，容易导致烧结后的熟料在外观上带有熔块或熔心，在性能上表现为容易急凝、强度低，熟料中的中间矿物不能有效转化为有用产物，造成制备的矾土水泥不能满足要求。在矾土水泥熟料烧制中加入硼酸能提高金属氧化物的溶解性，一些研究也表明硼的引入能将熟料物相组成中的硅酸二钙C2S转化为α型C2S，能促进水化反应进行从而提高矾土水泥的早期强度。
优选的，在一些实施例中步骤1混合生料加入水后，还加入生料质量0.5～1％的含硼物质，所述的含硼物质为硼酸、焦硼酸钠中的一种或组合。
进一步优选的，步骤1中加入的含硼物质中硼酸和焦硼酸钠的质量比为1：(2～5)。
优选的，步骤3中所述的减水剂为脂肪酸系减水剂、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、木质素磺酸盐、聚羧酸高效减水剂中的一种。
目前，矾土水泥中常用的促进剂加强水泥的早期强度的成分主要有甲酸钙、氢氧化钙、碳酸锂和硫酸铝。其中甲酸钙的加入可以使得生成的钙矾石晶体尺寸较小，更容易成核，从而在早期生成更多的钙矾石增强早期强度；加入氢氧化钙，可以提高浆体环境的碱度，氢氧根取代铝离子周围的水分子，加速铝的溶解，降低铝氧八面体成核自由能和晶核尺寸，加速晶核的生成速率，从而加快矾土水泥的水化速率，提高浆体的早期强度；碳酸锂在矾土水泥水化进程中会与水泥水化产生的氢氧化钙发生化学反应，生成高碱的氢氧化锂，从而提度高矾土水泥水化环境的碱度，高碱的氢氧化锂在水中解离出的锂离子可以与氢氧根形成四配位结构，可促进氢氧化铝八面体的聚合，因为碳酸锂对钙矾石晶体的形成有促进作用，致使在水泥熟料周围形成致密的水化产物层，包裹水化矿物，阻碍了矾土水泥水化反应的后续进程，碳酸锂可以促进矾土水泥的早期强度，但是会使水泥后期强度下降；硫酸铝掺入矾土水泥浆液中主要作用是提供铝离子参加反应，降低外部液相浓度，形成包裹层内外的浓度梯度，破坏缓凝成分的包裹层，硫酸铝能够直接提高铝离子和硫酸根的浓度，促进钙矾石结晶的析出，有研究表明离子形态的铝元素在水泥中，能在极短的时间内加速水泥的水化，使水泥迅速凝结。基于这些研究，尽管添加碳酸锂能显著提高矾土水泥的早期强度，但是对水泥的后期强度影响较大。本发明为了综合利用固废，加入了电石渣，主要成分为氢氧化钙>90wt％，可以提高铝酸盐水泥水化环境的碱度，为了不影响水泥的整体使用性能，再添加含钙、铝的物质提高钙矾石的形成，将有助于提高水泥的早期强度。
优选的，步骤3中所述的促进剂为海藻酸钙或醋酸铝中的一种。
进一步优选的，步骤3中所述的促进剂由海藻酸钙和醋酸铝按质量比1：(3～5)混合而成。
早强型水泥防潮性能较差，在潮湿的环境下遇到残留的水时，会发生轻微的膨胀，膨胀之后其稳定性能下降，进而可能降低力学强度；而且早强型水泥不适用于大体积的一些建筑当中，在长期潮湿的环境下，其可能会带有受到腐蚀的风险。为此，发明人在原料中引入锆元素并进行热处理；采用此工序制备的水泥内部形成莫来石-锆英石相，相比原有的莫来石-钙长石相，吸水率低、防潮性能更佳。
优选的，所述步骤2还可以为：将步骤1干燥的试饼在室温20～30℃下以升温速率5～20℃/min，升温至1100～1300℃，保温30～60min；将煅烧后的熟料以10～30℃/min的冷却速率冷却至室温20～30℃，得到熟集料；向所述熟集料种加入0.3～0.6份二氧化锆，混合后升温至1550～1700℃并处理2～3.5h，将处理后的熟料以10～30℃/min的冷却速率冷却至室温20～30℃，得到熟料粉末。
本发明具有以下的有益效果：
(1)综合利用铝灰、磷石膏、粉煤灰、电石渣、脱硫石膏这些固体废料，制备了矾土水泥，原料来源广泛，生产成本低、操作简单。
(2)加入硼酸和焦硼酸钠显著降低了矾土水泥中的游离氧化钙的含量；利用海藻酸钙、醋酸铝协同增效提升了水泥的早期性能并对后期强度不带来影响。
(3)本发明在集料中引入了锆元素并经热处理形成莫来石-锆英石相，解决了早强型水泥防潮性能较差的技术问题。
具体实施方式
本申请实施例中原材料的介绍：
使用的工业固废铝灰，磷石膏，粉煤灰，电石渣，脱硫石膏的成分如下表1
表1使用的工业固废的化学成分(wt％)
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO SO<sub>3</sub> F Al P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> MgO LOSS
铝灰 5.31 78.66 0.42 1.42 0.32 0.05 6.3 - 0.32 7.2
磷石膏 6.21 0.16 0.04 31.23 42.36 0.76 - 1.15 0.41 17.68
粉煤灰 44.32 33.65 4.32 3.21 1.48 0.03 - - 0.21 12.78
电石渣 4.2 2.76 0.3 91.2 0.01 0.02 - - 0.3 1.21
脱硫石膏 6.33 1.69 0.47 33.56 41.25 0.06 - - 0.4 16.24
硼酸，购于山东腾源化工科技有限公司；
焦硼酸钠，购于广州睿沣新化工科技有限公司；
聚羧酸高效减水剂，购于河南诚德化工产品有限公司；
海藻酸钙，购于河北科隆多生物科技有限公司；
二氧化锆，购于山东多聚化学有限公司；
醋酸铝，购于湖北科沃德化工有限公司。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、海藻酸钙10kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
实施例2一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、硼酸1kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、海藻酸钙10kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
实施例3一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、焦硼酸钠1kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、海藻酸钙10kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
实施例4一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、硼酸0.25kg、焦硼酸钠0.75kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、海藻酸钙10kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
实施例5一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、硼酸0.25kg、焦硼酸钠0.75kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、醋酸铝10kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
实施例6一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、硼酸0.25kg、焦硼酸钠0.75kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、海藻酸钙3kg、醋酸铝7kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
实施例7一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、硼酸0.25kg、焦硼酸钠0.75kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟集料；向所述熟集料种加入4kg二氧化锆，混合后升温至1650℃并处理2h，将处理后的熟料以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、海藻酸钙3kg、醋酸铝7kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰即热处理铝灰；具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
对比例1一种矾土水泥的生产方法
步骤1：分别将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰置于150℃干燥12h，随后分别粉碎过80μm筛网，余料在5％以内，随后将粉碎的铝灰250kg、磷石膏650kg、粉煤灰100kg混合得到生料，加入水100kg、硼酸0.25kg、焦硼酸钠0.75kg，以100r/min转速搅拌5min，压成直径为50mm、厚度为8mm的圆形试饼，在150℃下干燥8h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温25℃下以升温速率5℃/min，升温至1200℃，保温45min；将煅烧完成的熟料取出，用风扇冷却降温，以30℃/min的冷却速率冷却至室温25℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末1000kg、脱硫石膏100kg、电石渣50kg、聚羧酸高效减水剂2kg混合，在350r/min球磨混合磨细得到比表面积为415m2/kg的矾土水泥；
步骤1中所述的热处理铝灰是经过热处理，除去含有的无机杂质和将铝转化为三氧化二铝，所得的二次铝灰，具体操作是将铝灰在950℃下煅烧2h，随后自然冷却至室温25℃。
测试例1熟料中的游离氧化钙含量测试
按照GB/T 176-2017《水泥化学分析方法》中甘油-乙醇法测定实施例1～4制备的矾土水泥中的游离氧化钙的含量，结果如表2所示。
表2实施例1～4矾土水泥中的游离氧化钙的含量
游离氧化钙(wt％)
实施例1 13.2
实施例2 6.5
实施例3 2.1
实施例4 0.16
从表2的结果可以看出，由于磷石膏杂质多直接煅烧生产的矾土水泥反应不完全，会含有大量的游离氧化钙，在水化使用中容易引起水泥的急凝也会降低水泥的强度性能。通过加入硼酸和焦硼酸钠后，实施例4矾土水泥中的游离氧化钙仅占0.16wt％，而仅加入硼酸的实施例2游离氧化钙含量下降不如实施例3。这是因为硼酸可以增强金属氧化物的烧结性，但是硼酸沸点低容易分解，300℃后大量的硼酸被分解不能对熟料继续作用；而焦硼酸钠在750℃熔融能增强氧化钙和三氧化二铝等氧化物的溶解度，促进硫铝酸钙的形成，低温分解的硼酸、焦硼酸钠的增熔、磷石膏中的杂质(氮、磷)几者协同作用避免了游离氧化钙出现，促进了矾土水泥中有效物质的形成。
测试例2水泥的水化性能、强度测试
将实施例4～6和对比例1制备的矾土水泥，以水灰比0.3加水搅拌制成水泥净浆。水泥的凝结时间按照国家标准GB/T 1346-2011《水泥标准稠度、凝结时间、安定性检定方法》的要求进行测试。水泥净浆不进行任何振捣倒入40mm×40mm×160mm的模具中成型，在温度20℃、相对湿度>90％下养护，参照国家标准17671-1999《水泥胶砂强度试验方法》对水泥试样的抗压强度测试。
表3实施例4～6和对比例1水泥的凝结性能、抗压强度测试结果
Figure BDA0003512273920000111
从表3中的凝结时间结果可以看出，加入了海藻酸钙和醋酸铝后初凝时间明显延后了，这可能是海藻酸钙和醋酸铝加入后与水泥中的硫铝酸钙、硅酸二钙等作用，从而延缓了水泥的凝结。
加入了海藻酸钙和醋酸铝后水泥的早期强度明显提高了，这可能是海藻酸钙中的羧酸根的扩散速度比钙离子更快，羧酸根透过了硫铝酸钙的水化层，覆盖了水化速度较慢的硅酸二钙水化产生的氢氧化钙，促进了硅酸二钙水化，加速了铝的溶解，从而降低了铝-氧八面体的成核尺寸，加速了晶核的产生速率；醋酸铝的掺入，提供铝离子参加反应，降低外部液相浓度，形成包裹层内外的浓度梯度的包裹层，促进了钙矾石的析出从而提高了水泥的早期强度。经过28d的养护后，单独加入海藻酸钙和醋酸铝的实施例相对于没有加入的对比例，水泥的强度有所下降，这是可能是因为海藻酸钙的掺入对硅酸二钙形态有一定的影响，而矾土水泥的后期强度主要有水化性能较慢的硅酸二钙保证；醋酸铝虽然能增强早期的钙矾石的形成，可能会产生大块的钙矾石颗粒，降低硅酸二钙的后期水化作用。然而，加入海藻酸钙和醋酸铝制备的实施例6的强度相对于对比例还有所上升，这可能是因为海藻酸钙具有一定的络合作用能较好地分散早期形成的钙矾石并减少其晶粒尺寸，能促进水泥的早期水化，降低不利影响。基于海藻酸钙和醋酸铝的协同作用，提高了矾土水泥的早期性能，对后期性能不会带来影响，甚至还有一定的提高作用。
测试例3水泥的吸水率测试
以水灰比0.3加水搅拌制成水泥净浆，水泥的凝结时间按照国家标准GB/T 1346-2011《水泥标准稠度、凝结时间、安定性检定方法》的要求进行。水泥的吸水率测试式样采用150mm×150mm×150mm的立方体，每组制备3块试样；试件成型24h后拆模，标准养护72h后取出，钻取直径为75mm的混凝土芯样，切除上下表面后制备高度为75mm的圆柱体芯样。试件应置于温度为105℃的烘箱干燥72h，且每个试件与其他试件或加热面的距离为30mm。试件取出后放置于温度为25℃的干燥器中冷却24h，称重并记录W1，立即以圆柱底面与水面垂直的方式将试件置于温度为25℃的水中浸泡，试件间隔距离不应小于10mm，试件最高点与水面的距离为25mm、30min时，将试件取出并用抹布擦去表面的水，称重并记录W2。试件的吸水率按照下述公式计算：
Figure BDA0003512273920000131
式中，f为吸水率；W1为试件浸泡前质量；W2为试件浸泡后质量。
表4实施例6和实施例7水泥的吸水率测试结果
组样 吸水率(％)
实施例6 21.8
实施例7 11.2
从表4中实施例6和实施例7的测试结果对比可以看出，实施例7的吸水率较低，其原因可能在于，原料中引入锆元素并进行处理，采用此工序制备的水泥内部形成莫来石-锆英石相，相比原有的莫来石-钙长石相，吸水率低、防潮性能更佳。

Claims (7)

1.一种矾土水泥生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将热处理铝灰、磷石膏、粉煤灰进行脱水处理，随后分别粉碎过80～150μm筛网，余料在5～10％以内，随后将粉碎的铝灰10～25重量份、磷石膏60～80重量份、粉煤灰10～20重量份混合得到生料，加入水5～10重量份、占生料质量0.5～1％的含硼物质，以60～100r/min转速搅拌5～10min，压成直径为40～50mm、厚度为6～10mm的圆形试饼，在100～150℃下干燥8～12h；
步骤2：将步骤1干燥的试饼在室温20～30℃下以升温速率5～20℃/min，升温至1100～1300℃，保温30～60min；将煅烧后的熟料以10～30℃/min的冷却速率冷却至室温20～30℃，得到熟集料；向所述熟集料种加入0.3～0.6份二氧化锆，混合后升温至1550～1700℃并处理2～3.5h，将处理后的熟料以10～30℃/min的冷却速率冷却至室温20～30℃，得到熟料粉末；
步骤3：将步骤2所得熟料粉末100～150重量份、脱硫石膏5～10重量份、电石渣5～10重量份、减水剂0.1～0.5重量份、促进剂1～3重量份，球磨混合，磨细后得到矾土水泥。
2.如权利要求1所述的一种矾土水泥生产方法，其特征在于：步骤1中所述的含硼物质由硼酸和焦硼酸钠组成，硼酸和焦硼酸钠的质量比为1：(2～5)。
3.如权利要求1所述的一种矾土水泥生产方法，其特征在于：步骤3中所述的减水剂为脂肪酸系减水剂、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、木质素磺酸盐、聚羧酸高效减水剂中的一种。
4.如权利要求1所述的一种矾土水泥生产方法，其特征在于：步骤3中所述的促进剂为海藻酸钙或醋酸铝。
5.如权利要求1所述的一种矾土水泥生产方法，其特征在于：步骤3中所述的促进剂由海藻酸钙和醋酸铝按质量比1：(3～5)混合而成。
6.如权利要求1所述的一种矾土水泥生产方法，其特征在于：步骤3中所述球磨的速率为300～500r/min。
7.如权利要求1所述的一种矾土水泥生产方法，其特征在于：步骤3中所述球磨混合磨细指将磨细至比表面积为400±20m2/kg。
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