一种适用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂

摘要

本发明公开了一种适用于贝利特‑硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂。该矿化剂主要化学成分及所占重量百分比为：BaO 10‑23%、SrO 5‑22%、MgO 24‑60%、SO3 10‑22%、Na2O 3‑10%、K2O 6‑10%；其在贝利特‑硫铝酸钡钙水泥生料中掺入的质量百分比为3‑10%。该复合矿化剂能够稳定贝利特‑硫铝酸钡钙水泥高温晶型，提高其早期强度，且降低熟料煅烧温度。

权利要求

1.一种适用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂，其特征在于，其主要化学成分及所占重量百分比为：BaO：             10-23%

SrO：             5-22%

MgO：             24-60%

SO3：              10-22%

Na2O：             3-10%

K2O：              6-10%；

其在贝利特-硫铝酸钡钙水泥生料中掺入的质量百分比为3-10%。

2.根据权利要求1所述的复合矿化剂，其特征在于，所述BaO来自于钡渣，钡渣中BaO的质量百分含量为20-60%；所述SrO来自于锶渣，锶渣中SrO的质量百分含量为20-60%；所述MgO来自于高镁石灰石，高镁石灰石灼烧基中MgO含量为1.0-10.0%；所述Na2O来自于高镁石灰石，其含量为0.05%-1.5%；所述 K2O来自于高镁石灰石，其含量为0.05%-1.5%；SO3来自于磷石膏、钡渣和锶渣，磷石膏中硫含量为35％-40％，钡渣中硫含量中为12%-17%，锶渣中硫含量为15%-20%。

说明书

一种适用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料生产中的矿化剂，具体地说是一种用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂。

背景技术

[0002] 传统硅酸盐水泥具有能耗高、消耗优质石灰石资源、CO2排放量大等缺点，而且其体积稳定性和耐久性还需进一步提高。随着国家对基础设施建设质量要求的提高，以及社会对节能减排和环境保护急切关注程度的不断增加，高贝利特水泥的研究引起了广大水泥科技工作者的重视，该水泥水化Ca(OH)2形成量低，抗侵蚀、抗冻、抗渗等耐久性好；体积稳定性好；长期强度高并稳定增长；水泥水化热较低，不易引起热致裂纹，特别适合于大体积混凝土；水泥工作性能好；同时该水泥烧成温度低，能耗较低，可使用热值低的燃料；水泥熟料中石灰饱和系数要求低，CO2排放量低；并可使用低品质石灰石且消耗量少。但是，高贝利特水泥的突出缺点就是早期强度低，难于满足实际工程施工的要求，成为制约该水泥生产和应用的关键。

[0003] 一批研究学者将具有高水化活性的硫铝酸盐矿物引入到高贝利特水泥中，得到了贝利特-硫铝酸盐水泥，解决了高贝利特水泥早起强度偏低的问题。贝利特-硫铝酸钡钙水泥就其中的代表，它环境友好、长期力学性优异，是一种具有良好应用前景的低钙硅酸盐水泥，其生产可使用低品位石灰石，使CO2减少排放量35%左右。同时，其烧成温度比传统硅酸盐水泥低100-150℃左右，并可使用低热值的劣质煤。该水泥的抗侵蚀性、抗冻性、抗渗性及耐久性良好，长期强度高并稳定增长，而且其水化热较低，不易引起热致裂纹，特别适合于大体积混凝土工程。但该水泥早期力学性距离高标号水泥尚有差距，限制了其大面积推广应用。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂。本发明通过引入复合矿化剂可在低温煅烧条件下促进水泥熟料形成并矿相稳定高温晶型，显著提高贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期力学性能，且煅烧温度降低100-150℃。

[0005] 本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种适用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥煅烧的复合矿化剂，其特征在于，其主要化学成分及所占重量百分比为：

[0007] BaO：             10-23%

[0008] SrO：             5-22%

[0009] MgO：             24-60%

[0010] SO3：             10-22%

[0011] Na2O ：           3-10%

[0012] K2O ：             6-10%；

[0013] 其在贝利特-硫铝酸钡钙水泥生料中掺入的质量百分比为3-10%。

[0014] 所述BaO来自于钡渣，钡渣中BaO的质量百分含量为20-60%；所述SrO来自于锶渣，锶渣中SrO的质量百分含量为20-60%；所述MgO来自于高镁石灰石，高镁石灰石灼烧基中MgO含量为1.0-10.0%；所述Na2O来自于高镁石灰石，其含量为0.05%-1.5%；所述 K2O来自于高镁石灰石，其含量为0.05%-1.5%；SO3来自于磷石膏、钡渣和锶渣，磷石膏中硫含量胃35％-40％，钡渣中硫含量中为12%-17%，锶渣中硫含量为15%-20%。

[0015] 本发明的复合矿化剂中的主要元素为BaO、SrO、MgO、Na2O、K2O和SO3的组合，不同元素所发挥的矿化作用如下：BaO和SrO在高温固相反应中能够固溶到硅酸盐相中，促使硅酸盐矿相发生晶格畸变，以高水化活性的阿利特和贝利特矿物存在，提高该水泥的早期强度；Na2O和K2O能够进一步降低水泥熟料煅烧温度；MgO与SO3复合能稳定M1型的高活性阿利特矿相；单独SO3有利于高水化活性贝利特矿物的形成，并能显著降低水泥熟料液相出现温度。
因此复合矿化剂能够稳定贝利特-硫铝酸钡钙水泥高温晶型，提高其早期强度，且降低熟料煅烧温度。

[0016] 该复合矿化剂的主要原料来自于钡渣、锶渣、高镁石灰石、磷石膏等低品位原料和工业废弃物，所述的钡、锶渣为生产碳酸钡、锶产生的废渣。在使用低品位原料和工业废弃物作为复合矿化剂时，应考虑带入的CaO和SiO2量，在贝利特-硫铝酸钡钙水泥原料配料计算时要扣除。

[0017] 本发明的有益效果是：本发明原料来源于低品位原燃料和工业固体废弃物，充分利用资源，降低生产成本，具有重要的环保意义。本发明复合矿化剂引入MgO、Na2O和K2O，与其他元素共同作用有利于水泥熟料中矿相的活化，改善水泥性能，显著提高水泥早期强度并且降低熟料煅烧温度，节约能耗，具有广泛的应用推广价值。

附图说明

[0018] 图1是本发明例1#水泥试样岩相分析结果图。

具体实施方式

[0019] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。实施例

[0020] 将本发明的复合矿化剂用于贝利特-硫铝酸钡钙水泥的制备过程，具体实施情况如下所述。

[0021] 复合矿化剂主要成分来自于低品位原料和工业固体废弃物，它们的主要化学组成如表1所示。矿化剂主要来源不限于表1中所示原料。

[0022] 表1 配置复合矿化剂的基本原料组成%

[0023]

[0024] 根据本发明要求，按表2所示比例组成要求进行复合矿化剂配料，原料采用表1中所示原料；如果无法按要求配料，不足组分采用化学试剂进行校正。贝利特-硫铝酸钡钙水泥生料中硫铝酸钡钙矿相设计含量为9%，硅酸盐相为91%，其三率值IM、SM、KH分别为1.1、3.1和0.81，该设计组成中不含矿化剂，且要扣除有低品位原料和工业废弃物配置多元素复合矿化剂时带入的Ca、Si、Al、Fe等元素量。

[0025] 表2 不同组成配比的复合矿化剂

[0026]

[0027] 按以上五种组成配置本发明的复合矿化剂，加入空白贝利特-硫铝酸钡钙水泥生料中，混合均匀，置于硅钼棒高温炉中，以5℃/min升温速率升至设定温度并保温相应时间，取出后用风扇急冷，获得贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料，其物理性能如表3所示。

[0028] 表3 掺加复合矿化剂后水泥的物理性能

[0029]

[0030] 注: “—”含义为几乎没有f-CaO可以检测出。

[0031] 通过表3中数据可以看出，与不掺假矿化剂的对照组水泥相比，本发明复合矿化剂加入后，贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期抗压强度得到大幅提高，水泥煅烧温度也明显降低，其节能增产效果显著。

[0032] 对例1#水泥试样进行岩相分析，如图1所示，可以在水泥熟料煅烧过程中添加本发明的复合矿化剂，贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料矿相发育良好，阿利特矿相形成较多，保证了水泥的早期力学性能。