專利名稱：：一種利用煤矸石制備的高貝利特硫鋁酸鹽水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于水泥
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及利用工業(yè)廢渣煤矸石和磷石膏制備的高貝利特硫鋁酸鹽水泥。
背景技術(shù)：
：國外在利用粉煤灰制備高貝利特鋁酸鹽水泥的研究中(程邵華譯，利用粉煤灰煅燒硫鋁酸鹽貝利特水泥.四川水泥.1996，4)，以粉煤灰、石灰石和石膏為原料，做了一系列的研究。結(jié)果表明，水泥中f-CaO對于促進(jìn)鈣礬石的形成有重要作用；可作為高早強(qiáng)水泥；早期孔隙率低于相同條件下波特蘭水泥，28天孔隙率兩者持平；熟料的相組成設(shè)計(jì)容易，但是各地原料組分不同，不能確定生料的配比。前蘇聯(lián)研究者(張丕興譯，快硬硫鋁酸鹽貝利特水泥.)，還以白堊石膏、高嶺粘土、含鋁高的火山灰、煉鋁渣、明礬石、堿性高爐渣等為原料，燒成了高貝利特硫鋁酸鹽水泥，原料中僅對氧化鋁提出特殊要求，即A1203>20%。但是對于大部分工業(yè)廢渣來說，摻加到原料中時(shí)，并不能滿足這個(gè)條件以及率值條件。而本發(fā)明確定了具體的率值范圍。印度研制出一種稱之為波色爾的水泥(S.Diamond,CementConcreteResearch,2，617,1972)。以石灰石、粘土、礬土、石膏為原料，螢石為礦化劑，可在較低溫度下燒成。波色爾水泥具有生產(chǎn)能耗低及抗腐蝕性、抗硫酸鹽性能好的優(yōu)點(diǎn)。但是加入螢石容易使水泥產(chǎn)生快凝現(xiàn)象，并且長期使用螢石還容易對窯內(nèi)耐火磚產(chǎn)生腐蝕。國內(nèi)研究者采用工業(yè)原料石灰石、粉煤灰、銅尾礦，及少量的化學(xué)純二水石膏，以八1203作校正原料(馮培植，李發(fā)堂.新型貝利特水泥的研制.水泥.1999,11)。制得的這種介于硅酸鹽水泥和硫酸鹽水泥之間的新型水泥正是上面所述的高貝利特硫鋁酸鹽水泥。但是這種水泥還處于起步階段，具體的標(biāo)準(zhǔn)尚未制定出來。我國工業(yè)廢渣的開發(fā)利用還很不平衡，大量廢渣被擱置，污染環(huán)境，而且造成資源的浪費(fèi)，所以利用廢渣制備高貝利特硫鋁酸鹽水泥的潛力很大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種利用工業(yè)廢渣煤矸石、磷石膏和石灰石制備的高貝利特硫鋁酸鹽水泥。本發(fā)明的一種利用煤矸石制備的高貝利特硫鋁酸鹽水泥，其特征在于，所用生料為工業(yè)廢渣煤矸石、磷石膏和石灰石，按照常規(guī)制備方法，控制煅燒溫度在1400士2(TC，加入緩凝劑，按照具體實(shí)施步驟操作，即可制得高貝利特硫鋁酸鹽水泥，其中生料中主要有效成分包括Si02:20.71%-21.53%，A1203:15.78%-16.53%，F(xiàn)e203:2.27%-2.35%，Ca0:51.98%-55.21%，上述為質(zhì)量百分比。結(jié)合各種原料的實(shí)際化學(xué)成分(見表l)，可以確定生料中石灰石質(zhì)量份數(shù)64.5-69.l，磷石膏質(zhì)量份數(shù)4.9-7.5，煤矸石質(zhì)量份數(shù)26.0-28.1。按照常規(guī)制備方法，控制煅燒溫度在1400士2(TC，加入緩凝劑硬石膏，按照具體實(shí)施步驟操作，即可制得高貝利3特硫鋁酸鹽水泥。本發(fā)明所用緩凝劑優(yōu)選為硬石膏。原料中A1203全部或絕大部分轉(zhuǎn)化成C4A3S，Si02全部或絕大部分轉(zhuǎn)化成13_C2S。設(shè)計(jì)熟料的主要礦物組成包括P-C2S50-65%、C4A3S20-25%、C4AF5_7%，上述為質(zhì)量百分比。堿度系數(shù)Cm在l士0.05的范圍內(nèi)波動(dòng)，鋁硫比P《4。因?yàn)橹频玫氖歉哓愄厮?，硅含量較高，鋁硅比N比較小，故不對其進(jìn)行要求。制得的這種高貝利特硫鋁酸鹽水泥性能介于普通硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥之間。其強(qiáng)度性能優(yōu)于52.5R普通硅酸鹽水泥，后期強(qiáng)度增進(jìn)率優(yōu)于硫鋁酸鹽水泥，可以改善硫鋁酸鹽水泥的后期強(qiáng)度。并且可以利用工業(yè)廢渣進(jìn)行制備高貝利特硫鋁酸鹽水泥，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，變廢為寶。表l原料的實(shí)際化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實(shí)施例方式結(jié)合表1中各種原料的實(shí)際化學(xué)成分，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1將石灰石、煤矸石、磷石膏分別在溫度為IO(TC烘干機(jī)內(nèi)烘干，用試驗(yàn)用小磨機(jī)粉磨，石灰石和石膏通過過0.08mm方孔篩篩余5%以下，煤矸石磨細(xì)至全部通過0.08mm方孔篩。然后取石灰石64.5g，磷石膏7.5g，煤矸石28.lg，將上述生料放入攪拌式混料機(jī)中，混合均勻后取出(其中生料中有效成分為Si02=21.53%，A1203=16.53%，F(xiàn)e203=2.35%，CaO=51.98%)。在混合好的生料中加水，水灰比為0.41，并攪拌均勻。用試模在30KN的壓力下壓制成小25mmX5mm的小試餅數(shù)個(gè)，然后將剩余攪拌好的生料在模具內(nèi)，以50KN的壓力下擠壓成小100mmX20mm波形圓餅。然后把大小餅放入IO(TC烘干機(jī)中恒溫烘干2小時(shí)，備用。在耐火磚里鋪滿氧化鋁，用壓膜壓平。然后散上薄薄一層生料粉，將做好的生料餅放在的生料粉上。小試餅最多可以放六個(gè)，大試餅只能放一個(gè)。將放有試餅的耐火磚放進(jìn)硅鉬棒電爐中，迅速升溫到1400°C。到達(dá)目標(biāo)溫度后，保溫1小時(shí)。取出后，采用吹風(fēng)冷卻的方式急速冷卻。冷卻到室溫后取出。敲掉熟料試餅底部粘附的散熟料粉，裝入密封袋里，貼上標(biāo)簽。燒成的熟料呈黑褐色，結(jié)構(gòu)致密，明顯的燒結(jié)現(xiàn)象。用顎式破碎機(jī)將燒成的熟料破碎至物料粒徑小于7mm，再入試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)小磨機(jī)粉磨，細(xì)度控制在過0.08mm方孔篩篩余5%以下。在粉磨好熟料中，加入緩凝劑硬石膏。硬石膏的細(xì)度要在通過O.08mm方孔篩篩余5%以下，摻量控制在熟料質(zhì)量的15%左右，以保證正常的凝結(jié)時(shí)間。然后將熟料和硬石膏放入攪拌式混料機(jī)中，攪拌均勻后取出，裝入密封袋中，貼上標(biāo)簽。按照GB1346-8《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn)，水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度的測定采用調(diào)整水量法。該配料的標(biāo)準(zhǔn)稠度為26.50，標(biāo)準(zhǔn)用水量149ml，水泥的初凝時(shí)間33min，終凝時(shí)間68min。按照GB2419-94《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》和GB177-85《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測定，水灰比為0.43，水泥28天的抗壓強(qiáng)度70.lMPa，抗折強(qiáng)度5.lMPa。實(shí)施例2將石灰石、煤矸石、磷石膏分別在溫度為IO(TC烘干機(jī)內(nèi)烘干，用試驗(yàn)用小磨機(jī)粉磨，石灰石和石膏通過過0.08mm方孔篩篩余5%以下，煤矸石磨細(xì)至全部通過0.08mm方孔篩。然后取石灰石69.lg，磷石膏4.9g，煤矸石26.Og，將上述生料按配比稱取，并在生料放入攪拌式混料機(jī)中，混合均勻后取出(其中原料中有效成分為Si02=20.71%，A1203=15.78%，F(xiàn)e203=2.27%，CaO=55.21%)。在混合好的生料中加水，水灰比為0.41，并攪拌均勻。用試模在30KN的壓力下壓制成小25mmX5mm的小試餅數(shù)個(gè)，然后將剩余攪拌好的生料在模具內(nèi)，以50KN的壓力下擠壓成小100mmX20mm波形圓餅。然后把大小餅放入IO(TC烘干機(jī)中恒溫烘干2小時(shí)，備用。在耐火磚里鋪滿氧化鋁，用壓膜壓平。然后散上薄薄一層生料粉，將做好的生料餅放在的生料粉上。小試餅最多可以放六個(gè)，大試餅只能放一個(gè)。將放有試餅的耐火磚放進(jìn)硅鉬棒電爐中，迅速升溫到1400°C。到達(dá)目標(biāo)溫度后，保溫1小時(shí)。取出后，采用吹風(fēng)冷卻的方式急速冷卻。冷卻到室溫后取出。敲掉熟料試餅底部粘附的散熟料粉，裝入密封袋里，貼上標(biāo)簽。燒成的熟料呈黑褐色，結(jié)構(gòu)致密。明顯的燒結(jié)現(xiàn)象。用顎式破碎機(jī)將燒成的熟料破碎至物料粒徑小于7mm，再入試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)小磨機(jī)粉磨，細(xì)度控制在過0.08mm方孔篩篩余5%以下。在粉磨好熟料中，加入凝結(jié)劑硬石膏。硬石膏的細(xì)度要在通過0.08mm方孔篩篩余5%以下，摻量控制在熟料質(zhì)量的15%左右，以保證正常的凝結(jié)時(shí)間。然后將熟料和硬石膏放入攪拌式混料機(jī)中，攪拌均勻后取出，裝入密封袋中，貼上標(biāo)簽。按照GB1346-8《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn)，水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度的測定采用調(diào)整水量法。該配料的標(biāo)準(zhǔn)稠度為28.OO，標(biāo)準(zhǔn)用水量145ml，水泥的初凝時(shí)間27min，終凝時(shí)間48min。按照GB2419-94《水泥膠砂流動(dòng)度測定方法》和GB177-85《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測定，水灰比為0.44，水泥28天的抗壓強(qiáng)度59.8MPa，抗折強(qiáng)度6.9MPa。權(quán)利要求一種利用煤矸石制備的高貝利特硫鋁酸鹽水泥，其特征在于，所用生料為石灰石、工業(yè)廢渣煤矸石和磷石膏，按照常規(guī)制備方法，控制煅燒溫度在1400±20℃，加入緩凝劑，按照現(xiàn)有技術(shù)具體實(shí)施步驟操作，即可制得高貝利特硫鋁酸鹽水泥。2.按照權(quán)利要求1所述的高貝利特硫鋁酸鹽水泥，其特征在于，生料中主要有效成分質(zhì)量百分比為Si02:20.71%-21.53%，A1203:15.78%-16.53%，F(xiàn)e203:2.27%-2.35%，CaO:51.98%-55.21%。3.按照權(quán)利要求1所述的高貝利特硫鋁酸鹽水泥，其特征在于，所述石灰石質(zhì)量份數(shù)64.5-69.l，磷石膏質(zhì)量份數(shù)4.9-7.5，煤矸石質(zhì)量份數(shù)26.0-28.1。4.按照權(quán)利要求1所述的高貝利特硫鋁酸鹽水泥，其特征在于，所述緩凝劑為硬石膏。全文摘要本發(fā)明提供了一種利用工業(yè)廢渣制備的高貝利特硫鋁酸鹽水泥，所用生料為石灰石、工業(yè)廢渣煤矸石和磷石膏，按照常規(guī)制備方法，控制煅燒溫度在1400±20℃，加入緩凝劑，按照具體實(shí)施步驟操作，即可制得高貝利特硫鋁酸鹽水泥。其中生料中主要有效成分包括SiO220.71％-21.53％，Al2O315.78％-16.53％，F(xiàn)e2O32.27％-2.35％，CaO51.98％-55.21％。制得的高貝利特硫鋁酸鹽水泥性能優(yōu)于52.5R普通硅酸鹽水泥的性能。文檔編號(hào)C04B7/32GK101786812SQ20101003445公開日2010年7月28日申請日期2010年1月21日優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日發(fā)明者蘭明章,崔素萍,張振秋,張海文,王亞麗,王子明,陳智豐申請人:北京工業(yè)大學(xué)