【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料及其制备方法。
技术介绍
1、硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、耐侵蚀和抗冻等优良特性，并且因其烧成温度和co2排放均低于传统硅酸盐水泥而受到广泛关注。
2、硫铝酸盐水泥熟料是以石灰石、矾土、石膏为原料经低温煅烧而成，并且对铝质原材料的品质要求较高，一般采用铝含量较高、硅含量较低的高品位铝矾土作为铝质材料，其中，主要矿物为硫铝酸钙和硅酸二钙；硫硅酸钙曾被视为是一种惰性矿物，在硫铝酸盐水泥熟料生产时会避免其存在，但最新研究发现硫硅酸钙具有一定的水化潜能，在与硫铝酸钙共存时，硫硅酸钙的水化活性能够得以激发并且高于贝利特。贝利特即硅酸二钙，是硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物，其水化速度较慢，水化放热较低。
3、以硫硅酸钙和硫铝酸钙为主导矿物的水泥熟料体系，不仅co2排放更低，能降低对铝矾土的品质要求，而且硫硅酸钙的水化能改善水泥的后期力学性能。因此，硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料体系具有广阔的应用前景。
4、但是硫铝酸钙的大量形成温度为1200～1300℃，而硫硅酸钙的大量形成温度为1100～1200℃，两种矿物的大量形成温度不一致，难以共存，同时虽然硫铝酸钙的水化产物铝胶能够激发硫硅酸钙的水化活性，但是与其他含铝矿物(铝酸三钙、七铝酸十二钙、铝酸钙)相比，激发效果相对较差，这主要是由于硫铝酸钙和硫硅酸钙两种矿物存在共硫酸根离子效应。当水泥熟料中硫硅酸钙与贝利特同时存在且硫硅酸钙含量高于贝利特时，水化过程中硫硅酸钙的溶解使得孔溶液中硅
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料及其制备方法，以对硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的矿物组成进行优化，使其易于煅烧并提高水泥熟料的后期力学性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料，所述水泥熟料包括如下组分：硫硅酸钙35～60wt.％，硫铝酸钙20～45wt.％，贝利特0～5wt.％，高温硬石膏2～10wt.％，铁相2～10wt.％，所述水泥熟料中硫硅酸钙和硫铝酸钙的质量比为0.78～3。
3、本方案的原理是：通过调控熟料中硫硅酸钙与硫铝酸钙的质量比，使得硫硅酸钙溶解产生的硫酸根含量大于硫铝酸钙溶解产生的硫酸根含量，从而减弱硫铝酸钙带来的共硫酸根离子效应，提高硫硅酸钙的水化活性；高温硬石膏是在高温煅烧熟料过程中生成的硫酸盐矿物，通过调控熟料中存在少量高温硬石膏，使得硫硅酸钙充分形成，发挥硫硅酸钙取代贝利特后，对水泥熟料后期强度的积极作用；铁相是一个统称，指含铁的物质，比如铁铝酸四钙等，水泥熟料中含有少量的铁相，可以提高水泥的抗侵蚀性并且帮助硫铝酸钙的稳定形成。
4、进一步，所述铁相为c2f、c4af中一种或两种。熟料中包含少量的铁相，可以提高水泥的抗侵蚀性并且帮助硫铝酸钙的稳定形成。
5、进一步地，本专利技术还提供上述硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
6、s1:将所述的水泥熟料原料按质量比例混合、粉磨，获得水泥生料；
7、s2:将步骤s1得到的水泥生料置于高温炉内煅烧，完成后快速冷却至室温，即得到所述的水泥熟料。
8、通过将水泥熟料原料粉磨后获得水泥生料，之后生料高温煅烧后即可得到水泥熟料。
9、进一步，所述水泥熟料的原料包括如下组分：石灰石52.49～65.67质量份，石膏35.92～43.62质量份，铝矾土8.85～35.63质量份，粉煤灰0.22～25.69质量份，氟化钙0～1质量份，所述铝矾土中al2o3含量为55～70wt.％。
10、利用氟化钙作为矿化剂，可以改善生料的易烧性，有利于cao的吸收，促进硫硅酸钙和硫铝酸钙低温下稳定形成与共存；同时通过在生料中配入过量石膏，使得水泥熟料中存在少量高温硬石膏，从而保证硫硅酸钙和硫铝酸钙的充分形成；同时少量高温硬石膏可与硫铝酸钙发生水化反应，可以提高水泥熟料的早期强度。
11、为了便于限定铝矾土中al2o3含量，铝矾土中al2o3含量采用重量百分比进行进一步限定，如铝矾土中al2o3含量为55～70wt.％，水泥熟料的原料中铝矾土取10质量份，经过简单推算，水泥熟料的原料中al2o3质量份为5.5～7.7份；铝矾土取量的不同直接导致al2o3质量份随之变化，铝矾土取其他份量，根据重量百分比范围，可以毫无疑义得到al2o3质量份数。
12、本申请后续描述包括类似表述地方，可参考铝矾土中al2o3含量的推算方式。
13、进一步，所述步骤s1中，各水泥熟料的原料混合后粉磨后还会使用150～200目筛对生料进行筛选。通过对粉磨后的原料使用150～200目筛进行筛选，防止有未被粉磨完全的大颗粒生料影响后续的煅烧进程。
14、进一步，所述步骤s2中，煅烧前会将水泥生料压制成饼或成球，再于高温炉中在1100～1150℃下煅烧30～60min。通过使用比常规煅烧温度低的温度来进行煅烧，可避免硫硅酸钙分解，同时促进硫硅酸钙和硫铝酸钙矿物充分形成，而1200℃以下形成的硫铝酸钙活性更高，有利于提高水泥熟料早期强度。
15、进一步，步骤s2中，所述的快速冷却方式采取鼓风冷却。使用鼓风冷却的方法可使得在保持熟料干燥的情况下，加快熟料的冷却速度。
16、进一步，所述水泥熟料中还加入有天然石膏，天然石膏加入份数占水泥熟料和天然石膏混合之后总量的0～15份。通过将熟料与天然石膏混合即可制成用于建筑等用途的成品水泥。
17、本方案的优点是：
18、1、本专利技术通过，将大部分甚至全部贝利特转化为硫硅酸钙，调控熟料中硫硅酸钙与硫铝酸钙的质量比，同时在熟料中保留少量高温硬石膏，使得硫铝酸钙和硫硅酸钙的水化活性充分发挥，提高了水泥熟料的早期强度和后期强度。
19、2、本专利技术利用氟化钙作为矿化剂，改善水泥生料的易烧性，促进硫硅酸钙与硫铝酸钙低温下稳定形成与共存。
20、3、本专利技术利用低品位铝矾土和粉煤灰作为铝质原料，能够有效降低对铝矾土的品质要求，同时实现对含铝固体废弃物的资源化利用。
21、4、硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的煅烧温度比硫铝酸盐水泥熟料低约150～250℃，能够有效降低生产能耗，而且熟料制备过程中co2排放低，低碳优势显著。
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1.一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料包括如下组分：硫硅酸钙35～60wt.％，硫铝酸钙20～45wt.％，贝利特0～5wt.％，高温硬石膏2～10wt.％，铁相2～10wt.％，所述硫硅酸钙和硫铝酸钙的质量比为0.78～3。
2.根据权利要求1所述的硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料，其特征在于：所述铁相为C2F与C4AF中一种或两种。
3.制备如权利要求1或2所述的硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的制备方法，包括以下步骤，其特征在于：
4.根据权利要求3所述硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述水泥熟料的原料包括如下组分：石灰石52.49～65.67质量份，石膏35.92～43.62质量份，铝矾土8.85～35.63质量份，粉煤灰0.22～25.69质量份，氟化钙0～1质量份，所述铝矾土中Al2O3含量为55～70wt.％。
5.根据权利要求4所述硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，各水泥熟料的原料混合后粉磨后还会使用150～200目筛对生料进行筛选。
6.根据权利
7.根据权利要求6所述的一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述的快速冷却方式采取鼓风冷却。
8.根据权利要求1或2所述一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料，其特征在于：所述水泥熟料中还加入有天然石膏，天然石膏加入份数占水泥熟料和天然石膏混合之后总量的0～15份。
...【技术特征摘要】
1.一种硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料包括如下组分：硫硅酸钙35～60wt.％，硫铝酸钙20～45wt.％，贝利特0～5wt.％，高温硬石膏2～10wt.％，铁相2～10wt.％，所述硫硅酸钙和硫铝酸钙的质量比为0.78～3。
2.根据权利要求1所述的硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料，其特征在于：所述铁相为c2f与c4af中一种或两种。
3.制备如权利要求1或2所述的硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的制备方法，包括以下步骤，其特征在于：
4.根据权利要求3所述硫硅酸钙-硫铝酸钙水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述水泥熟料的原料包括如下组分：石灰石52.49～65.67质量份，石膏35.92～43.62质量份，铝矾土8.85～35.63质量份，粉煤灰0.22～25.69质量份，氟化钙0～...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈燕，李江，林学山，何强，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：
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