CN117623650A - 一种低碳球形化海工硅酸盐的制备方法及其水泥 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低碳球形化海工硅酸盐的制备方法及其水泥，所述低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比13‑23％，＜32μm占比50‑70％，45μm方孔筛筛余8‑18％；还提供一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，所述混合材料直接喂入新型干法节能型立式研磨机进行研磨整形。本发明通过对低碳球形化水泥粒径分布进行优化，提高圆形度，降低长径比，且颗粒长径比和圆形度分布区间小，粒径分布更加合理，提高颗粒堆积密度，明显改善颗粒形貌，使得水泥标准稠度用水量降低，胶砂流动度提高，水化热更低，早期强度适当，后期强度更高，提升水泥内在品质，并实现低能耗的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产的技术领域，特别是一种低碳球形化海工硅酸盐的制备方法及其水泥。
背景技术
普通水泥以及混凝土长期使用在淡水干湿交变环境中，而海水中存在严重的海水风化、腐蚀问题。普通水泥混凝土在此环境中强度显著降低，耐久性差.被侵蚀老化速度极快。而现有海工硅酸盐水泥虽具备后期强度高，耐腐蚀性稍好的特点，但存在因内部结构导致其强度增长极为缓慢，不能长期抵抗海水腐蚀风化的缺点。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种低碳球形化海工硅酸盐的制备方法及其水泥，本案由此产生。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种低碳球形化海工硅酸盐的制备方法及其水泥，能够提升水泥内在品质，改善混凝土工作性能、抗渗性、耐久性，延长使用寿命；具体方案如下：
一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，该低碳球形化海工硅酸盐水泥的原料包括硅酸盐水泥熟料、天然石膏、混合材料；
该制备方法中，所述混合材料直接进入立式研磨机，所述硅酸盐水泥熟料与天然石膏通过预粉磨处理后进入立式研磨机与混合材料一并研磨整形。
进一步的，所述混合材料为活性混合材料，其采用矿渣粉、粉煤灰和硅灰中的至少一种，所述混合材料的占比＞65％。
进一步的，所述混合材料的占比：
42.5等级：＞65％；
32.5等级：＞75％；
32.5L等级：＞80％。
进一步的，所述硅酸盐水泥熟料的制备方法如下：将石灰质原料、粘土质原料、铁质校正原料和硅质校正原料制成水泥生料，并煅烧成硅酸盐水泥熟料，且熟料3d抗压强度≥30.0MPa，28d抗压强度≥58.0MPa。
进一步的，所述立式研磨机的筒体衬板、转子衬板和研磨介质为锆刚玉材质。
进一步的，该制备方法的具体步骤如下：
步骤一，所述混合材料通过混合材稳流称重仓直接进入立式研磨机，所述硅酸盐水泥熟料、天然石膏配料完成后分别进入熟料稳流称重仓与石膏稳流称重仓，经第一输送装置输送至辊压机喂料仓，经辊压机预粉磨后，由第二输送装置输送入第一选粉装置，粗料输送进入辊压机重新粉磨，细料进入立式研磨机与混合材料一并进行研磨整形；
步骤二，经立式研磨机研磨整形后通过出料篦板排出，经输送直接入成品库，
或者经立式研磨机研磨整形后通过出料篦板排出，经第二选粉装置选粉，不符合的返回立式研磨机继续研磨；经调节控制后符合条件的成品经袋式收尘器收集入成品库。
进一步的，所述第一输送装置将硅酸盐水泥熟料、天然石膏经计量皮带秤输送至第一提升机，经第一提升机输送至辊压机喂料仓；
所述第二输送装置将辊压机预粉磨后的物料由溜槽至第二斗提机，经输送入第一选粉装置；
所述第一选粉装置中，通过高效选粉机，粗料输送进入辊压机重新粉磨，细料经旋风选粉机进行分选收集后入立式研磨机；
所述第二选粉装置中，经提升机输送入O-sepa选粉机选粉。
进一步的，所述步骤一中，经辊压机预粉磨后，可直接输送至立式研磨机与混合材料一并研磨整形。
本发明还提供一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，采用一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，制备出的低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比13-23％，＜32μm占比50-70％；所述低碳球形化海工硅酸盐水泥45μm方孔筛筛余8-18％。
进一步的，所述低碳球形化海工硅酸盐水泥平均圆形度0.78-0.89，平均长径比1.29-1.56。
进一步的，所述低碳球形化海工硅酸盐水泥的28d水泥氯离子扩散系数≤0.75×10-12m2/s，抗硫酸盐侵蚀性28d抗蚀系数KC≥1.25。
本发明的有益效果在于：低碳球形化水泥粒径分布更加合理，颗粒堆积密度提高，更接近Fuller曲线分布，圆形度提高，长径比降低，颗粒形貌明显改善，水泥标准稠度用水量降低，胶砂流动度提高，水化热更低，早期强度适当，后期强度更高；强度高于现有海工硅酸盐水泥5-10％，可提升水泥内在品质；突破现有标准要求50-70％的限制，提高混合材掺量，降低熟料用量，进而减少碳排放量。低碳球形化海工硅酸盐水泥用于混凝土，可改善混凝土工作性，提高混凝土抗渗性和耐久性，延长混凝土使用寿命。而且采用本发明的制备方法与原有水泥生产系统相比，电耗降低1/3以上，能耗大幅降低。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
其中：
图1是本发明制备方法的流程图一；
图2是本发明制备方法的流程图二。
标号说明：
1、熟料稳流称重仓；2、石膏稳流称重仓；3、混合材稳流称重仓；4、第一输送装置；5、辊压机喂料仓；6、辊压机；7、第二输送装置；8、第一选粉装置；9、立式研磨机；10、第二选粉装置；11、袋式收尘器；12、成品库。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用设备未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明提供一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比13-23％，＜32μm占比50-70％，45μm方孔筛筛余占比8-18％；且所述低碳球形化海工硅酸盐水泥平均圆形度0.78-0.89，平均长径比1.29-1.56。其中，＜3μm、＜32μm粒径占比采用激光粒度分析仪测定，45μm方孔筛筛余采用负压筛析法测定，圆形度和长径比采用扫描电子显微镜(SEM)检测并计算。
所述低碳球形化海工硅酸盐水泥的28d水泥氯离子扩散系数≤0.75×10-12m2/s，抗硫酸盐侵蚀性28d抗蚀系数KC≥1.25。
本发明中硅酸盐水泥熟料的制备方法为：将石灰质原料(如石灰石)、粘土质原料(如粘土)、铁质校正原料(如铁粉)和硅质校正原料(如砂岩)制成水泥生料，并煅烧成硅酸盐水泥熟料，且熟料3d抗压强度≥30.0MPa，28d抗压强度≥58.0MPa
本发明还提供一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，用于制备一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，所述低碳球形化海工硅酸盐水泥的原料包括硅酸盐水泥熟料、天然石膏、混合材料，具体制备方法包括：
步骤一，按照配比，所述混合材料通过混合材稳流称重仓3直接进入立式研磨机9，所述硅酸盐水泥熟料、天然石膏配料完成后分别进入熟料稳流称重仓1与石膏稳流称重仓2，经第一输送装置4输送至辊压机喂料仓5，经辊压机6预粉磨后，由第二输送装置7输送入第一选粉装置8，粗料输送进入辊压机6重新粉磨，细料进入立式研磨机9与混合材料一并进行研磨整形；具体流程图请参阅图1、2；
步骤二，经立式研磨机9研磨整形后通过出料篦板排出，经输送直接入成品库12，
或者经立式研磨机9研磨整形后通过出料篦板排出，经第二选粉装置10选粉，不符合的返回立式研磨机9继续研磨；经调节控制后符合条件的成品经袋式收尘器11收集入成品库12；
上述中，进入成品库12的低碳球形化海工硅酸盐水泥需满足粒径及区间累计分布为：＜3μm占比13-23％，＜32μm占比50-70％，45μm方孔筛筛余占比8-18％；且平均圆形度0.78-0.89，平均长径比1.29-1.56。采用本发明的制备方法进行研磨整形，相比原有水泥生产系统电耗降低1/3以上，能耗大幅降低，实现低碳化生产；且所述立式研磨机9的筒体衬板、转子衬板和研磨介质为锆刚玉材质。
上述制备方法中，所述第一输送装置4将硅酸盐水泥熟料、天然石膏经计量皮带秤输送至第一提升机，经第一提升机输送至辊压机喂料仓5，且第一输送装置4还设置金属探测器与除铁器用于除去物料中的金属；所述第二输送装置7将辊压机6预粉磨后的物料由溜槽至第二斗提机，经输送入第一选粉装置8；所述第一选粉装置8中，通过高效选粉机，粗料输送进入辊压机6重新粉磨，细料经旋风选粉机进行分选收集后入立式研磨机9；所述第二选粉装置10中，经提升机输送入O-sepa选粉机选粉，其中高效选粉机、第一提升机、第二提升机以及O-sepa选粉机等为可选项之一，实际可根据需要选择其他可替代的设备，具体如何选择是本领域技术人员的常规选择，不做详细赘述。
本发明的制备方法的另一实施方式为：取消步骤一中的第一选粉装置8，即所述步骤一中，经辊压机6预粉磨后，可直接输送至立式研磨机9与混合材料一并研磨整形，具体的根据实际情况进行选择。
实施例一
一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，球形化硅酸盐水泥原料的组分按质量百分比为：硅酸盐水泥熟料和石膏为20份，混合材料为80份，其中，硅酸盐水泥熟料由包含CaO、Al2O3和Fe2O3的原料磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质，其中，硅酸盐矿物为72％，氧化钙和氧化硅质量比为2.4。
其中，混合材料为活性混合材料，其包括矿渣粉、粉煤灰和硅灰，且硅灰含量不超过5％；所述高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰分别符合GB/T 18046、GB/T 1596和GB/T 18736标准要求。
研磨整形后的低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比22％，＜32μm占比68％；45μm方孔筛筛余占比10％，且平均圆形度0.87，平均长径比1.36。
具体制备方法见前面描述。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，对低碳球形化水泥的限定参数不同。
一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，原料按质量百分比为：硅酸盐水泥熟料和石膏为25份，混合材料为75份，
研磨整形后的低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比19％，＜32μm占比63％；45μm方孔筛筛余占比14％，且平均圆形度0.81，平均长径比1.49。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，对低碳球形化水泥的限定参数不同。
一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，原料按质量百分比为：硅酸盐水泥熟料和石膏为34份，混合材料为66份，
研磨整形后的低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比15％，＜32μm占比55％；45μm方孔筛筛余占比16％，且平均圆形度0.77，平均长径比1.53。
对比例
对比例中与实施例一的区别在于采用普通硅酸盐水泥，制备方法为辊压机(辊式立磨)联合球磨机的联合粉磨工艺，粒径及区间累计分布为：＜3μm占比10％，＜32μm
占比59％；45μm方孔筛筛余占比8％，其平均圆形度0.66，平均长径比1.81。
上述实施例一至三与对比例的产品性能如表1所示。
表1
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 对比例 | |
| 平均圆形度 | 0.87 | 0.81 | 0.77 | 0.66 |
| 平均长径比 | 1.36 | 1.49 | 1.53 | 1.81 |
| ＜3μm占比(％) | 22 | 19 | 15 | 10 |
| ＜32μm占比(％) | 68 | 63 | 55 | 59 |
| 45μm方孔筛筛余(％) | 10 | 14 | 16 | 8 |
| 3d抗压强度(MPa) | 32.3 | 34.6 | 35.5 | 31.9 |
| 28d抗压强度(MPa) | 44.1 | 45.8 | 48.9 | 43.3 |
| 28d水泥氯离子扩散系数(10-12m2/s) | 0.37 | 0.49 | 0.68 | 1.12 |
| 28d抗蚀系数Kc | 1.35 | 1.30 | 1.28 | 1.01 |
通过上表可知，实施例一至三的各个数据明显优于对比例的数据，因此本发明的低碳球形化海工硅酸盐水泥具有明显优势。
综上所述，本发明优化低碳球形化水泥颗粒分布，改善颗粒形貌，圆形度提高，长径比降低，粒径分布更加合理，更接近Fuller曲线分布；颗粒堆积密度提高，水泥标准稠度用水量降低，胶砂流动度提高，水化热更低，早期强度适当，后期强度更高，强度高于现有海工硅酸盐水泥5-10％，可提升水泥内在品质；突破现有标准要求50-70％的限制，提高混合材掺量，降低熟料用量，进而减少碳排放量。低碳球形化海工硅酸盐水泥用于混凝土，可改善混凝土工作性，提高抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性，提高混凝土抗渗性和耐久性，延长混凝土使用寿命。而且采用本发明的制备方法相比原有水泥生产系统电耗降低1/3以上，能耗大幅降低。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，该低碳球形化海工硅酸盐水泥的原料包括硅酸盐水泥熟料、天然石膏、混合材料；
该制备方法中，所述混合材料直接进入立式研磨机，所述硅酸盐水泥熟料与天然石膏通过预粉磨处理后进入立式研磨机与混合材料一并研磨整形。
2.根据权利要求1所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述混合材料为活性混合材料，其采用矿渣粉、粉煤灰和硅灰中的至少一种，所述混合材料的占比＞65％。
3.根据权利要求2所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述混合材料的占比：
42.5等级：＞65％；
32.5等级：＞75％；
32.5L等级：＞80％。
4.根据权利要求1所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述立式研磨机的筒体衬板、转子衬板和研磨介质为锆刚玉材质。
5.根据权利要求1所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，该制备方法的具体步骤如下：
步骤一，所述混合材料通过混合材稳流称重仓直接进入立式研磨机，所述硅酸盐水泥熟料、天然石膏配料完成后分别进入熟料稳流称重仓与石膏稳流称重仓，经第一输送装置输送至辊压机喂料仓，经辊压机预粉磨后，由第二输送装置输送入第一选粉装置，粗料输送进入辊压机重新粉磨，细料进入立式研磨机与混合材料一并进行研磨整形；
步骤二，经立式研磨机研磨整形后通过出料篦板排出，经输送直接入成品库，
或者经立式研磨机研磨整形后通过出料篦板排出，经第二选粉装置选粉，不符合的返回立式研磨机继续研磨；经调节控制后符合条件的成品经袋式收尘器收集入成品库。
6.根据权利要求5所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，
所述第一输送装置将硅酸盐水泥熟料、天然石膏经计量皮带秤输送至第一提升机，经第一提升机输送至辊压机喂料仓；
所述第二输送装置将辊压机预粉磨后的物料由溜槽至第二斗提机，经输送入第一选粉装置；
所述第一选粉装置中，通过高效选粉机，粗料输送进入辊压机重新粉磨，细料经旋风选粉机进行分选收集后入立式研磨机；
所述第二选粉装置中，经提升机输送入O-sepa选粉机选粉。
7.根据权利要求5所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，
所述步骤一中，经辊压机预粉磨后，可直接输送至立式研磨机与混合材料一并研磨整形。
8.一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，其特征在于，采用权利要求1-7中任意一所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥的制备方法，制备出的低碳球形化海工硅酸盐水泥的粒径及区间累计分布为：＜3μm占比13-23％，＜32μm占比50-70％；所述低碳球形化海工硅酸盐水泥45μm方孔筛筛余8-18％。
9.根据权利要求8所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述低碳球形化海工硅酸盐水泥平均圆形度0.78-0.89，平均长径比1.29-1.56。
10.根据权利要求8所述的一种低碳球形化海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述低碳球形化海工硅酸盐水泥的28d水泥氯离子扩散系数≤0.75×10-12m2/s，抗硫酸盐侵蚀性28d抗蚀系数KC≥1.25。
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