一種多用途高鈣膨脹熟料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種多用途高鈣膨脹熟料，其包括以下重量百分比礦物含量：fCaO75%-84%，C3S8—12％和C4AF8—13％。本發明所提供的多用途高鈣膨脹熟料既可用于制造高效無聲破碎劑，又可用于制造混凝土收縮可以得到完全補償的混凝土膨脹劑高端產品。本發明另一方面還提供了上述多用途高鈣膨脹熟料的制備過程。
【專利說明】一種多用途高鈣膨脹熟料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種膨脹熟料，具體涉及一種多用途高鈣膨脹熟料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]高鈣膨脹熟料是一種無機材料，按其礦物組成與用途，目前多采用兩個途徑進行生產。其中一個途徑是生產專門用于制造無聲破碎劑的熟料，要求具有高膨脹應力，所含礦物包括fCaO、C3S, C4AF, C3A,所用生料一般為石灰石、鐵礦石、粘土。另一個途徑是生產專門用于制造混凝土膨脹劑的熟料，膨脹應力顯著降低，所含礦物包括fCaO、C2S, C2F, C4A3
^、fCaS04，所用生料為石灰石、鋁礬土、石膏。目前高鈣膨脹熟料存在以下方面的不足，產
品化學成分波動大，資源浪費，用途單一，無法同時滿足用于制備無聲破碎劑和制造混凝土膨脹劑，并且質量穩定性差，貯存期間易風化變質，難以定型與商品化。
[0003]由于高效無聲破碎劑屬高能材料，在一定程度上可取代炸藥，用于貴重石材開采、城市拆遷與混凝土構筑物拆除，安全環保。大體積、大面積、大長度的混凝土工程防裂、抗滲要求很高，需要制造高性能的混凝土膨脹劑，以提高混凝土收縮的補償效率。國內外市場對制造上述兩類產品所需熟料的需求呈快速上升之勢，國內外年用量約150— 200萬噸，但是，目前的材料狀態與實際需求不相適應。迫切需要發明一種高鈣膨脹熟料，可以同時滿足上述兩方面的制造需 求，避免或消除原本的缺陷。

【發明內容】

[0004]本發明的目的之一在于提供一種多用途的、性能穩定的高鈣膨脹熟料，本發明的目的之二在于提供上述高鈣膨脹熟料的制備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為:
一種多用途高鈣膨脹熟料，其包括以下重量百分比礦物含量:fCaO 75-84%，C3S 8—12% 和 C4AF 8—13%。
[0006]進一步的，其中C3A的含量為O。
[0007]進一步的，所述熟料的結粒狀態直徑為5 — 20mm，立升重1400±50g/L。
[0008]一種上述多用途膨脹熟料的制備方法，其包括制備高鈣膨脹生料，將生料進行煅燒，其中生料的組分為石灰石和鐵粉。
[0009]進一步的，所述生料由以下質量百分比的組分組成:石灰石95—98%，鐵粉2—5%，其中石灰石中CaO≥54%，鐵粉中Fe2O3≥70%。
[0010]進一步的，所述生料中Al2O3與Fe2O3的質量比值蘭0.64。
[0011]進一步的，所述煅燒溫度為1400_1440°C。
[0012]進一步的，所述煅燒在回轉窯、立窯或隧道窯中進行。
[0013]進一步的，所述煅燒中所采用的煤為煙煤，其中灰分的質量百分數≤ 10%、揮發分的質量百分數為30— 35%。[0014]本發明取得的有益效果為:
1、本發明提供的高鈣膨脹熟料可以用于制造高等級無聲破碎劑。除能生產國家標準規定的1、I1、111三個型號的產品外，還能生產標準以外的高熱、高寒地區用超I型、超III型產品；擴大了產品的應用領域。
[0015]2、本發明提供的高鈣膨脹熟料可以用于制造全補償型混凝土膨脹劑，有效補償混凝土收縮，而生產成功完全補償收縮的混凝土膨脹劑。
[0016]3、實現了高鈣膨脹熟料的定型化、規模化、商品化生產，避免和減輕了原來利用兩個途徑生產時用途單一、浪費資源、工藝落后、不利于環境保護的缺陷。
[0017]4、避免和減輕了原來利用兩個途徑生產時容易造成產品質量不穩、風化變質的狀況。
【具體實施方式】
[0018]本申請的發明人經過反復試驗和創造性的勞動，成功研制出了可以用于多種用途的高鈣膨脹熟及其制備方法。
[0019]高鈣膨脹熟料應用于其他產品的化學反應機理是，將熟料與輔助原料制造成粉狀產品，與水拌合，fCaO水化成Ca(OH)2,并強烈放熱、產生體積膨脹。膨脹的大小與fCaO的絕對含量成正比關系。當f-CaO ^ 75%時，這種膨脹形成的壓應力足夠大，可以破碎巖石、混凝土構筑物，而生產成功多種型號的高效無聲破碎劑。當適當減少熟料用量、調節降低f-CaO絕對含量時，這種膨脹可以控制至適宜范圍，有效補償混凝土收縮，而生產成功完全補償收縮的混凝土膨脹劑。
[0020]為同時達到上述兩種使用用途，本發明的設計原理如下:
本發明所提供的熟料的特點是以結晶良好的fCaO為主要礦物，有效含量> 75% ;此外，含8—12% C3S、含8 —13% C4AF ;而不允許存在C3A礦物。之所以不允許C3A存在，是為了防止制造的無聲破碎劑過快水化、導致噴孔；為了防止制造的混凝土膨脹劑促凝、導致混凝土塌落度的損失。
[0021]本發明的熟料的制備方法的一種實施方式中:首先制備高鈣膨脹生料，然后用窯外分解窯煅燒成熟料。生料中各原料的重量比是石灰石95— 98%、鐵粉2 — 5% ;要求石灰石中CaO≤54%，鐵粉中Fe2O3≤70% ;不允許在生料中配入粘土、鋁礬土、石膏等。另外，本申請中使用的生料中Al2O3與Fe2O3的比值=0.64，以保證Al2O3只與Fe2O3形成C4AF而不形成C3A, Fe2O3只形成C4AF而不形成CF。本發明之所以不用粘土、鋁礬土、石膏配制生料，是以保證制備的熟料中有較高的fCaO有效含量，并有效防止煅燒時發生還原、結皮事故，有效防止S02有害氣體的排放。
[0022]本領域技術人員應該理解，當使用石灰石礦石作為氧化鈣來源時，其最終提供的氧化鈣含量，與其中的碳酸鈣含量及石灰石品級相關。在本申請中，鐵粉是指經過選礦的鐵礦石粉末。鐵礦石為赤鐵礦。因此，本發明所用生料的的這一限定可以等同為如下重量百分比界定，石灰石的含量以CaO含量計為:51.3-52.9%、鐵粉的含量以Fe2O3的含量計為1.4-3.5%，各重量百分比都是基于石灰石和鐵粉的總重量。上述描述的變形均在符合本發明的精神。
[0023]本發明適宜控制煅燒溫度1400_1440°C及立升重1400±50g/L，用以利于fCaO形成良好的結晶狀態，不會像生石灰那樣遇水迅速消化。
[0024]本發明中為了獲得符合上述要求的高鈣膨脹熟料，煅燒溫度是1420±20°C。為了避免摻入過多的煤灰，并避免產生還原氣氛、避免或減輕結圈，須選用灰分< 10%、揮發分30— 35 %的優質煤，灰分中硫、堿含量應盡可能低。
[0025]本發明的熟料制造中使用的裝置沒有特別要求，可以為回轉窯、立窯或隧道窯。
[0026]下面將結合具體實施例對本發明進行進一步詳細的說明。
[0027]實施例1高鈣膨脹熟料的制備
準備以下質量百分比的生料:石灰石96 %，鐵粉4%，其中石灰石中CaO的含量為54%，鐵粉中Fe2O3的含量為73%，A1203與Fe2O3的比例為0.49，將上述原料粉碎、混合粉磨制成生料，用窯外分解窯于1420°C下煅燒成熟料，煅燒所用燃料為煤，煤的灰分含量為9%、揮發分為32%，所得到的高鈣膨脹熟料的礦物組成如下:fCaO的有效含量80% ;此外，含9% C3S,含11% C4AF ;而不含C3A礦物。該熟料的結粒狀態為15mm，立升重1400g/L。
[0028]實施例2
準備以下質量百分比的生料:石灰石95%，鐵粉5%，其中石灰石中CaO的含量為60%，鐵粉中Fe2O3的含量為75%，Al2O3與Fe2O3的比例為0.51，將上述原料粉碎、混合粉磨制成生料，用窯外分解窯于1400°C下煅燒成熟料，煅燒所用燃料為煤，煤的灰分含量為10%、揮發分為35%，所得到的高鈣膨脹熟料的礦物組成如下:fCaO的有效含量84% ;此外，含10%C3S、含8% C4AF ;而不含C3A礦物。該熟料的結粒狀態為20mm，立升重1450g/L。
[0029]實施例3
準備以下質量百分比的生料:石灰石98%，鐵粉2%，其中石灰石中CaO的含量為62%，鐵粉中Fe2O3的含量為75%，Al2O3與Fe2O3的比例為0.53，將上述原料粉碎、混合粉磨制成生料，用窯外分解窯于1440°C下煅燒成熟料，煅燒所用燃料為煤，煤的灰分含量為8%、揮發分為35%，所得到的高鈣膨脹熟料的礦物組成如下:fCaO的有效含量82% ;此外，含12%C3S、含10% C4AF ;而不含C3A礦物。該熟料的結粒狀態為15mm，立升重1400g/L。
[0030]實施例4高鈣膨脹熟料的應用之一
用實施例1獲得的高鈣膨脹熟料制造高等級無聲破碎劑。除能生產國家標準規定的
1、IIJII三個型號的產品外，還能生產標準以外的高熱、高寒地區用超I型、超III型產品；擴大了產品的應用領域，具體產品性能見表1表1
【權利要求】
1.一種多用途高鈣膨脹熟料，其特征在于:其包括以下重量百分比礦物含量:fCaO75-84%, C3S 8—12%和(CAF 8—13%。
2.根據權利要求1所述的一種多用途高鈣膨脹熟料，其特征在于:其中C3A的含量為O。
3.根據權利要求1所述的一種多用途高鈣膨脹熟料，其特征在于:所述熟料的結粒狀態為 5 — 20mm，立升重 1400±50g/L。
4.根據權利要求1-3任一項所述的多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:其包括制備高鈣膨脹生料，將生料混合進行煅燒，其中生料的組分為石灰石和鐵粉。
5.根據權利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:其所述生料由以下質量百分比的組分組成:石灰石95— 98%，鐵粉2— 5%，其中石灰石中CaO≥54%，鐵粉中Fe2O3≥70%.
6.根據權利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:所述生料中Al2O3與Fe2O3的質量比值≤0.64。
7.根據權利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:所述煅燒溫度為 1400-1440°C。
8.根據權利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:其所述煅燒在回轉窯、隧道窯、窯外分解窯或立窯中進行。
9.根據權利要求4所述的一種多用途膨脹熟料的制備方法，其特征在于:煅燒中采用的煤為灰分≤10%、揮發分為30— 35%。
【文檔編號】C04B22/06GK103951302SQ201410147273
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】李乃珍, 謝敬坦, 王保全, 蔣玉昆, 張志征 申請人:石家莊市功能建材有限公司