《一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104058617A43申请公布日20140924CN104058617A21申请号201410265848722申请日20140613C04B7/42200601C04B7/0220060171申请人中国建筑材料科学研究总院地址100024北京市朝阳区管庄东里1号72发明人张文生任雪红叶家元王宏霞汪智勇张洪滔王渊74专利代理机构北京鼎佳达知识产权代理事务所普通合伙11348代理人王伟锋刘铁生54发明名称一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法57摘要本发明公开了一种硅酸盐水泥熟料，其中含有微量镁和微量磷，以及重量百分比5264的R型阿利特。还公开了一种硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括以。
2、下步骤步骤1，根据所需水泥熟料的组成选择生料组分并确定各生料组分的重量配比，生料组分包括至少一种含镁原料，包括至少一种含磷原料；步骤2，将上述生料组分进行充分混合，然后经高温煅烧，速冷至室温制备成水泥熟料；在所述水泥熟料中，磷含量按氧化物P2O5计，质量百分含量为0512；镁含量按氧化物MGO计，质量百分含量为15。本发明方法制备所得水泥熟料中硅酸三钙为R型，熟料抗压强度较未实施本技术的熟料可大幅提高。51INTCL权利要求书1页说明书7页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图5页10申请公布号CN104058617ACN104058617A1/1。
3、页21一种硅酸盐水泥熟料，其特征在于，其中含有微量镁和微量磷，以及重量百分比5264的R型阿利特。2根据权利要求1所述的硅酸盐水泥熟料，其特征在于，包含以下组分，按重量百分数计，R型阿利特5264；贝利特1426；铝酸三钙611；铁铝酸四钙915；游离氧化钙015；余量为其它相，其中所述微量镁以MGO计为15；所述微量磷以P2O5计为0512。3根据权利要求1所述的硅酸盐水泥熟料，其特征在于，R型阿利特的重量百分比为5460。4根据权利要求1所述的硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤步骤1，根据所需水泥熟料的组成选择生料组分并确定各生料组分的重量配比，生料组分包括至少一种。
4、含镁原料，包括至少一种含磷原料；步骤2，将上述生料组分进行充分混合，然后经高温煅烧，速冷至室温制备成水泥熟料；在所述水泥熟料中，磷含量按氧化物P2O5计，质量百分含量为0512；镁含量按氧化物MGO计，质量百分含量为15。5根据权利要求4所述的硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，高温煅烧的温度范围在14001500。6根据权利要求4所述的硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，将所得水泥熟料进行粉磨，控制样品细度粉磨至比表面积320360M2/KG。权利要求书CN104058617A1/7页3一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法技术领域0001本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种硅酸盐水泥熟料。
5、，以及该硅酸盐水泥熟料的制备方法。背景技术0002硅酸盐水泥自发明以来，一直沿用至今，是应用最广泛的无机胶凝材料。我国水泥产量连续二十多年位居世界第一，2013年已达241亿吨，约占世界水泥总产量的60，其中，硅酸盐水泥约占98以上。庞大的数量满足了国民建设需求，但总体质量距离世界先进水平尚有差距强度较低、能耗较大，制约行业可持续发展。0003硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料，混入少量石膏和混合材制备而成的。优质的水泥主要取决于熟料。硅酸盐水泥熟料的矿物组成特征都是以阿利特矿物硅酸三钙3CAOSIO2C3S的固溶体为主，其它还有贝利特矿物硅酸二钙2CAOSIO2C2S的固溶体、铝酸三钙3CAOAL。
6、2O3C3A、铁铝酸四钙4CAOAL2O3FE2O3C4AF等矿物。阿利特在几种矿物中综合物化性能最好，含量最高，决定了水泥的凝结和强度等一系列基本性能。因此提高硅酸盐水泥质量的关键在于提高阿利特含量或提高阿利特活性。但提高阿利特含量不可避免地造成了熟料烧成困难等问题。阿利特存在有3个晶系的7种晶型，即三斜T包含T1、T2、T3、单斜M包含M1、M2、M3、三方R，它们可在不同温度范围相互转化。这7种晶型结构对称性由T1至R逐次升高，活性也依次增大。因此，稳定获得高活性高介稳的R型C3S是提高熟料质量的最根本的问题。改变熟料烧成工艺通过热处理等也可以调整C3S晶型，但其制备过程要求自然冷却或冷。
7、却过程中保温，这不但符合现有的熟料生产工艺，而且会产生极大的能源浪费。可见，在不改变现有烧成工艺，不增加熟料烧成能耗情况下，通过掺杂离子稳定高活性阿利特晶型，发挥掺杂离子优化提高阿利特强度的作用，是提高熟料强度的根本途径。通过离子掺杂能够制备不同晶型C3S，已有文献报道纯C3S中引入高掺量ZN、CU或TI可稳定R型，但这些技术方案不但受原料来源限制，引入的重金属ZN和CU还会在制备或应用过程中会产生一定的破坏作用或安全隐患。尤其熟料是一个组成结构复杂的CASIALFE多元体系，导致难以突破晶型的可调控性，尚未获得适用于熟料中的高效可靠稳定R型C3S提高熟料强度的方法。发明内容0004本发明的目。
8、的是提出一种硅酸盐水泥熟料的制备方法，使制备的硅酸盐水泥熟料中阿利特为高活性的R型，提高熟料强度，以解决现有技术中需要改变熟料烧成工艺或者需要掺入重金属ZN、CU或F等造成环境污染的问题。0005为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案0006一种硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括以下步骤0007步骤1，根据所需水泥熟料的组成选择生料组分并确定各生料组分的重量配比，生料组分包括至少一种含镁原料，以及包括至少一种含磷原料；说明书CN104058617A2/7页40008步骤2，将上述生料组分进行充分混合，然后经高温煅烧，速冷至室温制备成水泥熟料；0009在所述水泥熟料中，磷含量按氧化物P2O5。
9、计，质量百分含量为0512；镁含量按氧化物MGO计，质量百分含量为15。0010如上所述的硅酸盐水泥熟料的制备方法，进一步，高温煅烧的温度范围在14001500。0011如上所述的硅酸盐水泥熟料的制备方法，进一步，将所得水泥熟料进行粉磨，控制样品细度粉磨至比表面积320360M2/KG。0012有上述方法制备的硅酸盐水泥熟料，其中含有微量镁和微量磷，以及重量百分比5264的R型阿利特。0013如上所述的硅酸盐水泥熟料，包含以下组分，按重量百分数计，0014R型阿利特C3S5264；0015贝利特C2S1426；0016铝酸三钙C3A611；0017铁铝酸四钙C4AF915；0018游离氧化钙F。
10、CAO015；0019余量为其它相，其中所述微量镁以MGO计为15；所述微量磷以P2O5计为0512。0020如上所述的硅酸盐水泥熟料，进一步，R型阿利特的重量百分比为5460。0021与现有技术相比，本发明的有益效果在于00221、本发明的制备方法通过保证熟料中镁和磷的含量，实现稳定R型C3S提高熟料强度的目的，不额外添加氟、硫等污染环境的组分，环保安全可靠，且所用原料来源广泛，应用性强。00232、本发明的制备方法不改变现有生产工艺，不增加熟料烧成能耗，大幅提高了熟料强度。00243、本发明制备的熟料强度高，在制备同等强度等级的水泥时，可减少熟料用量，加大混合材用量，提高熟料的应用效能，节。
11、能利废减排。00254、本发明方法制备所得水泥熟料中硅酸三钙为R型，熟料抗压强度较未实施本技术的熟料可大幅提高。附图说明0026图1A为本发明实施例1中样品A的阿利特局部特征指纹区示意图；0027图1B为本发明实施例1中样品B的阿利特局部特征指纹区示意图；0028图1C为本发明实施例1中样品C的阿利特局部特征指纹区示意图；0029图1D为本发明实施例1中样品D的阿利特局部特征指纹区示意图；0030图2为本发明实施例2中样品C0及C1的阿利特局部特征指纹区示意图；0031图3为本发明实施例4中样品E的阿利特局部特征指纹区示意图；0032图4为本发明实施例4中样品F的阿利特局部特征指纹区示意图；0。
12、033图5为本发明实施例4中样品G的阿利特局部特征指纹区示意图；说明书CN104058617A3/7页50034图6为本发明实施例4中样品H的阿利特局部特征指纹区示意图。具体实施方式0035下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。0036本发明针对阿利特这种水泥熟料强度的主要提供者，通过在复杂的多元体系熟料中引入调控组分，使阿利特保留高活性的R晶型，制备R型阿利特硅酸盐水泥熟料，实现提高水泥熟料强度的目的。在一般典型组成的熟料体系中，阿利特不可避免地同时固溶有NA、K、MG2、AL3、FE3等多种离子，熟料中往往不含有磷或含有非常微量的磷通常003WT以磷的氧化物计。
13、，阿利特主要为单斜M3晶型。本发明通过调整熟料中MG含量，另在熟料中引入一定含量的磷，可制备含高活性R型阿利特的水泥熟料。0037实施例10038设计熟料矿物组成依次为C3S61，C2S20，C3A7及C4AF12，生料率值分别为KH0898，N25，P131，熟料中MGO含量2，以含CAHPO42H2O矿物形式为主的含磷原料为磷源以下实施例均同，熟料中磷引入量为1P2O5。作为对比的A在熟料中不含镁与磷；作为对比的B在熟料中含镁但不含磷；作为对比的C在熟料中不含镁但含磷。所得水泥熟料化学组成见表1。按计算的生料配比配合各原料并混和均匀，混合好的生料经高温炉1450煅烧后急冷。将冷却后的熟料破。
14、碎粉磨，采用勃氏比表面积测定仪控制熟料细度比表面积为34020M2/KG。0039表1熟料的化学组成00400041图1给出了所制备熟料样品中阿利特的局部特征指纹区3233，5152范围的衍射峰图已扣除CUK2衍射。样品A中不含MG和P，由于其它杂质的固溶使得和224的晶面间距接近，导致两晶面衍射峰合并，5152间的620衍射峰左右存在的两个肩峰，分别对应单斜M1晶型和单斜M3晶型的040衍射峰，表明A样品中阿利特为M1和M3的混合晶型。样品B中含有2MGO不含P，在3233之间有3个分叉的小峰，在5152处均为2个分叉小峰，表现为典型的M3晶型。MGO的存在可以促进烧成并影响固溶反应，样品C。
15、中含有1P2O5但不含MG，导致熟料中存在较大量的C2S，阿利特的和224的晶面衍射尽管存在合并现象，但5152之间仍存在620和040两个晶面衍说明书CN104058617A4/7页6射峰，表明其为M3晶型。实施例1样品D中同时含有2MGO和1P2O5，3233仅有两个衍射峰，且在5152之间也仅有一个R型220晶面衍射峰，表明D熟料中阿利特为R型。0042将上述制备所得熟料混入5石膏，按照GB/T176711999对熟料样品进行了抗压强度实验。水灰比05，加水拌合制成40MM40MM40MM胶砂试块，按标准养护，分别测定了其3天，7天，28天及90天抗压强度，见表2。0043表2熟料样品游。
16、离钙含量、比表面积及强度性能00440045实施例20046根据当前我国基准水泥专用熟料以下称基准熟料的化学组成及矿物组成，设计熟料矿物组成依次为C3S60，C2S23，C3A7及C4AF10，生料率值分别为KH0887，N295，P144，熟料中MGO含量257，熟料中磷引入量为06P2O5，熟料化学组成见表3。按计算的生料配比配合各原料并混和均匀，混合好的生料经高温炉1450煅烧后急冷。将冷却后的熟料破碎粉磨，采用勃氏比表面积测定仪控制熟料细度比表面积为34020M2/KG。0047表3熟料的化学组成00480049图2给出了所制备熟料样品阿利特的局部特征指纹区3233，5152范围的衍射。
17、峰图已扣除CUK2衍射。基准熟料样品C0中阿利特均在3233之间有3个分叉的小峰，在5152处均为2个分叉小峰，为M3晶型。当06P2O5引入到熟料中后，M3晶型位置对应的和224晶面衍射峰消失，仅出现R晶型的晶面衍射，说明书CN104058617A5/7页7M3晶型原本在5152之间存在的620和040两个晶面衍射峰也消失，仅出现R型220晶面衍射，表明实施例2的C1熟料中阿利特为高活性R型。0050按照GB/T176711999对熟料样品进行了抗压强度实验。水灰比05，加水拌合制成40MM40MM40MM胶砂试块，按标准养护，分别测定了其3天，7天，28天及90天抗压强度，见表4。0051。
18、表4熟料样品游离钙含量、比表面积及强度性能00520053实施例30054根据当前我国基准水泥专用熟料的化学组成及矿物组成，设计熟料矿物组成依次为C3S60，C2S23，C3A7及C4AF10，生料率值分别为KH0887，N295，P144，熟料中MGO含量256，熟料中磷引入量为1P2O5配料，熟料化学组成见表5。按计算的生料配比配合各原料并混和均匀，生料经高温炉1450煅烧后急冷。将冷却后的熟料破碎粉磨，采用勃氏比表面积测定仪控制熟料细度比表面积为34020M2/KG。0055表5熟料的化学组成00560057按照GB/T176711999对熟料样品进行了抗压强度实验。水灰比05，加水拌合。
19、制成40MM40MM40MM胶砂试块，按标准养护，分别测定了其3天，7天，28天及90天抗压强度，见表6。0058表6熟料样品游离钙含量、比表面积及强度性能0059说明书CN104058617A6/7页80060实施例40061根据当前我国基准水泥专用熟料的化学组成及矿物组成，设计熟料矿物组成依次为C3S60，C2S23，C3A7及C4AF10，生料率值分别为KH0887，N295，P144，熟料中MGO含量分别设为259，258，255，050和1，熟料中磷引入量分别为0P2O5，03P2O5，15P2O5，10P2O5和06P2O5，熟料化学组成见表7。按计算的生料配比配合各原料并混和均匀。
20、，混合好的生料经高温炉1450煅烧后急冷。将冷却后的熟料破碎粉磨，采用勃氏比表面积测定仪控制熟料细度比表面积为34020M2/KG。0062表7熟料样品的化学组成00630064图3、图4、图5及图6分别给出了所制备熟料样品中阿利特的局部特征指纹区3233，5152范围的衍射峰图已扣除CUK2衍射。样品E中含258MGO和少量03P2O5，尽管和224的两晶面衍射峰合并，但5152间的620衍射峰右侧存在的矮小肩峰，对应单斜晶型的040衍射峰，表明E样品中阿利特为单斜和R晶型的混合晶型。样品F中含有255MGO和高掺量P2O515，3233仅有两个衍射峰，且在5152之间也仅有一个R型220晶。
21、面衍射峰，表明该熟料中阿利特为R型，但由于P掺量过高，使得熟料烧成困难，熟料中存在一定量的C2S，且导致熟料中存在有未固溶的磷酸盐，使得熟料早期性能下降见表8。样品G中含有少量MGO05和1P2O5，由于MG、P等杂质的固溶使得和224的晶面间距接近，导致两晶面衍射峰合并，但5152间的620衍射峰右侧存在的矮小肩峰，对应单斜晶型的040衍射峰，表明G样品中阿利特为单说明书CN104058617A7/7页9斜和R晶型的混合晶型。实施例4样品H中含1MGO和06P2O5，3233仅有两个衍射峰，且在5152之间也仅有一个R型220晶面衍射峰，表明该熟料中阿利特为R型。0065按照GB/T1767。
22、11999对熟料样品进行了抗压强度实验。水灰比05，加水拌合制成40MM40MM40MM胶砂试块，按标准养护，分别测定了其3天，7天，28天及90天抗压强度，见表8。0066表8熟料样品游离钙含量、比表面积及强度性能00670068以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。说明书CN104058617A1/5页10图1A图1B说明书附图CN104058617A102/5页11图1C说明书附图CN104058617A113/5页12图1D图2说明书附图CN104058617A124/5页13图3图4说明书附图CN104058617A135/5页14图5图6说明书附图CN104058617A14。