一种低碱水泥熟料、低碱高强度水泥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低碱水泥熟料、低碱高强度水泥及其制备方法，属于水泥制造技术领域。本发明专利技术的低碱水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石810‑840份、低碱砂岩50‑70份、硫酸渣25‑35份、湿粉煤灰80‑100份、含氟铁矿石12‑16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50%。本发明专利技术的低碱高强度水泥，包括重量比为55‑75:25‑45的上述低碱水泥熟料、混合材。本发明专利技术的低碱水泥熟料碱度低、后期强度高，适合于桥梁类工程施工使用，减少了由该水泥熟料制得的水泥在使用过程中出现裂缝的几率，提高了工程的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种低碱水泥熟料、低碱高强度水泥及其制备方法
本专利技术涉及水泥制造
，更具体地说，涉及一种低碱水泥熟料、低碱高强度水泥及其制备方法。
技术介绍
随着国内基础建设的加快，公路和铁路的建设数量大幅度增加。很多公路和铁路建设时，都要架设桥梁，桥梁施工时采用的硅酸盐水泥中，碱(Na2O、K2O等)含量较高，在施工后，水泥中的碱会与混凝土中的集料中的某些成分发生反应，生成硅酸盐凝胶，容易造成混凝土体积增大，产生膨胀应力，严重时还会导致混凝土出现裂缝，使工程出现安全隐患。为了避免此类安全隐患的出现，在桥梁建设时，会大量采用低碱水泥，以减少混凝土体上的裂缝。申请公布号为CN109399972A的中国专利技术专利公开了一种低碱水泥熟料，包括如下质量份数的组分：高硫石灰石尾矿0-20份、高品位石灰石66-89份、页岩3-7份、硅土6-10份和硫酸渣0.5-2.4份；其中所述高硫石灰石尾矿和高品位石灰石中的硫含量大于0.48％。该低碱水泥熟料的抗压强度较高，但是其碱含量仍然较高，在使用时仍然会导致工程存在一定的隐患。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种低碱水泥熟料，该水泥熟料碱度低、强度高。本专利技术的第二个目的在于提供一种低碱高强度水泥，该低碱高强度水泥初凝时间短、强度较高。本专利技术的第三个目的在于提供一种低碱高强度水泥的制备方法，该方法工艺简单，容易操作。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种低碱水泥熟料，主要由如下重量份数的原料制成：石灰石810-840份、低碱砂岩50-70份、硫酸渣25-35份、湿粉煤灰80-100份、含氟铁矿石12-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50％。通过采用上述技术方案，本专利技术的低碱水泥熟料的原料中，加入了湿粉煤灰，使生料的易磨性增加，生料细度能够得到控制，在后期烧结过程中，有利于C3S相快速生成，改善熟料的矿物结构。加入湿粉煤灰后，制得的水泥熟料与采用煤矸石的水泥熟料相比，晶体形貌发生了变化，晶体尺寸明显增大，熟料的后期强度发育较快，具有非常高的后期强度。另外，湿粉煤灰加入后，制得的水泥熟料中碱含量会明显降低。本专利技术进一步设置为：所述低碱水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石820-840份、低碱砂岩60-70份、硫酸渣25-30份、湿粉煤灰85-100份、含氟铁矿石13-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50％。通过采用上述技术方案，优化了水泥熟料各原料之间的比例，提高了石灰石和低碱砂岩的比例，降低了硫酸渣的比例，使各原料充分发挥作用，进一步提高了水泥熟料的强度。本专利技术进一步设置为：石灰石中CaO的质量分数为50-56％。通过采用上述技术方案，石灰石中钙的含量一般采用氧化钙来计量，上述石灰石中氧化钙的含量远远高于常用的石灰石中的氧化钙含量，在水泥熟料烧结过程中，石灰石能够分解生成更多的、分布密集的活性氧化钙，提高反应效率，缩短烧结时间，也节约了能源消耗，能够部分抵消湿粉煤灰的加入导致的燃煤消耗增加量。本专利技术进一步设置为：所述湿粉煤灰中水分质量分数不大于20％。通过采用上述技术方案，由于原料中加入了湿粉煤灰，在生料粉磨时，可以减少喷水操作，还可以降低对粉磨机的功率需求，但是，湿粉煤灰中水分含量不易过大，否则会导致生料磨下料不畅，影响生产的连续性，降低生产效率。本专利技术进一步设置为：所述含氟铁矿石中氟化钙的质量分数不小于13％。通过采用上述技术方案，含氟铁矿石中含有氟化钙，铁矿石中的氟化钙含量较高，提高了原料中氟元素的引入量，有利于烧结时生成更多的C3A相，并能促进钙相的晶型转化。由于烧结时生成的C3A相能够固溶部分F元素，在一定程度上提高了C3A相的凝结速度，进而从整体上提高了水泥熟料的初凝时间和终凝时间。本专利技术进一步设置为：所述原料还包括8-12重量份的铜矿渣。通过采用上述技术方案，铜矿渣内部晶体存在较多的缺陷，活化能较低，能够降低烧成物料的最低共溶温度，在烧结时能够较早发生反应，增加液相量，提高反应效率，有利于节约能源。本专利技术进一步设置为：所述原料还包括60-85重量份的石灰石矿废料，所述石灰石矿废料主要由如下重量百分比的组分组成：40-45％的劣质石灰石、55-60％的黏土，劣质石灰石中CaO的质量分数为38-41％，黏土中SiO2的质量分数为56-66％。通过采用上述技术方案，在原料中加入石灰石矿废料，石灰石矿废料中含有石灰石和黏土，可以充分利用水泥厂进行石灰石矿开采时留下的矿渣，提高资源利用率，还可以向原料中提供黏土成分，利用黏土的多孔结构，能够增加各原料之间的粘聚力，提高原料间的反应效率。黏土还可以提供较多的游离态的二氧化硅，增加了反应早期二氧化硅与氧化钙接触的几率，促进了C2S相和C3S相的生成。为实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种低碱高强度水泥，包括重量比为55-75:25-45的低碱水泥熟料、混合材，所述低碱水泥熟料为上述的低碱水泥熟料。通过采用上述技术方案，本专利技术的低碱高强度水泥采用上述低碱水泥熟料与混合材混合得到，可以充分利用熟料的低碱、高强度特点来提高水泥的强度。为实现上述第三个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种上述的低碱高强度水泥的制备方法，包括如下步骤：1)将石灰石、低碱砂岩、硫酸渣、湿粉煤灰混合均匀，粉磨，制得生料；2)将步骤1)制得的生料进行预热、分解，然后在1100-1300℃下烧结30-40min，冷却，制得低碱水泥熟料；3)将步骤2)制得的低碱水泥熟料与混合材混合，粉磨，即得。通过采用上述技术方案，将上述各原料混合粉磨后，进行预热、分解，进而在1100-1300℃下即可完成烧结，烧结温度大大降低，节约了能源。本专利技术进一步设置为：步骤2)中预热为五级预热，五级预热的温度依次为290-320℃、430-460℃、600-680℃、750-810℃、870-900℃。通过采用上述技术方案，对生料采用五级预热，使生料由常温逐步升温至非常高的温度，对生料的预热更加均匀，也能够实现连续化预热，提高了生产的连续性。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：第一、本专利技术的低碱水泥熟料的原料中，加入了湿粉煤灰，增加了原料的易磨性，粉磨后的细料的粒度分布更加均匀，在后期烧结过程中，各物料成分之间反应更加充分，水泥熟料中的晶体尺寸增大，水泥熟料的后期强度大大提高。而且本专利技术的低碱水泥熟料的原料中加入了低碱砂岩，结合湿粉煤灰的作用，能够控制水泥熟料中的碱度较低，减少了由该水泥熟料制得的水泥在使用过程中出现裂缝的几率。第二、本专利技术的低碱水泥熟料的原料中还加入了石灰石矿废料，石灰石矿废料中的劣质石灰石可以提供更多的氧化钙，其中的黏土可以提供更多的游离二氧化硅，进一步提高了反应的效率，还能够对石灰石矿开采时的废料进行充分利用。具体实施方式以下结合实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低碱水泥熟料，其特征在于：主要由如下重量份数的原料制成：石灰石810-840份、低碱砂岩50-70份、硫酸渣25-35份、湿粉煤灰80-100份、含氟铁矿石12-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50%。/n

【技术特征摘要】
1.一种低碱水泥熟料，其特征在于：主要由如下重量份数的原料制成：石灰石810-840份、低碱砂岩50-70份、硫酸渣25-35份、湿粉煤灰80-100份、含氟铁矿石12-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50%。


2.根据权利要求1所述的低碱水泥熟料，其特征在于：所述低碱水泥熟料主要由如下重量份数的原料制成：石灰石820-840份、低碱砂岩60-70份、硫酸渣25-30份、湿粉煤灰85-100份、含氟铁矿石13-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50%。


3.根据权利要求1或2所述的低碱水泥熟料，其特征在于：石灰石中CaO的质量分数为50-56%。


4.根据权利要求1或2所述的低碱水泥熟料，其特征在于：湿粉煤灰中水分质量分数不大于20%。


5.根据权利要求1或2所述的低碱水泥熟料，其特征在于：含氟铁矿石中氟化钙的质量分数不小于13%。


6.根据权利要求1或2所述的低碱水泥熟料，其特征在于：所述原料还包括8-12重量份的铜矿渣。


7.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋秀玲，李春杰，王景震，
申请(专利权)人：南阳中联卧龙水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41