本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用硅酸鹽熟料誘導(dǎo)硫鋁酸鹽熟料燒成的方法。

背景技術(shù)：

普通硅酸鹽水泥熟料中兩種最主要的礦物是硅酸三鈣(C₃S)和硅酸二鈣(C₂S)，C₃S約占50-55％，C₂S約為20-25％，生產(chǎn)C₃S比C₂S需要更多的氧化鈣(CaO)，CaO來源于石灰石的分解，顯然增加熟料中C₂S的含量，減小C₃S的含量就能夠使水泥原料中的石灰石比例大幅度降低，降低二氧化碳的排放。但是僅僅將C₃S和C₂S的比例進(jìn)行改變，得到的高C₂S水泥(也稱高貝利特水泥)，雖然具有水化熱低、需水量小、與外加劑適應(yīng)性好、后期強(qiáng)度高等性能優(yōu)點(diǎn)，但其早期強(qiáng)度明顯偏低的缺點(diǎn)，對(duì)水泥的實(shí)際使用造成了很大的影響，很難能得到推廣和應(yīng)用。

硫鋁酸鹽水泥熟料是我國自主發(fā)明的一種特種水泥熟料，其主要礦物是無水硫鋁酸鈣（C₄A₃ ）和硅酸二鈣(C₂S)，前者約占60-70％，后者約占20-30％，因?yàn)樵缙谒磻?yīng)很快，這種水泥具有很高的早期強(qiáng)度。硫鋁酸鹽水泥熟料的這兩種主要礦物，和硅酸三鈣相比，形成時(shí)需要的氧化鈣都明顯降低，因此和普通硅酸鹽水泥熟料相比，硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)中排放的二氧化碳能夠降低35％。目前，由于鋁礬土資源逐步枯竭，鋁礬土原料品位降低導(dǎo)致生產(chǎn)出來的硫鋁酸鹽熟料早期強(qiáng)度較低，利用該早期強(qiáng)度較低的熟料生產(chǎn)出來的水泥及水泥制品的早期凝結(jié)硬化速度變慢，脫模強(qiáng)度降低，硫鋁酸鹽水泥快硬早強(qiáng)的特性得不到充分體現(xiàn)；并且硫鋁酸鹽水泥后期強(qiáng)度增加緩慢甚至倒縮，目前只能夠作為特殊用途的水泥，而不能作為大宗材料使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用硅酸鹽熟料誘導(dǎo)硫鋁酸鹽熟料燒成的方法。該熟料燒成方法是以硅酸鹽熟料為晶種，采用油頁巖渣和脫硫石膏工業(yè)固體廢棄物做原料，熟料燒成溫度低，成本低，獲得的熟料早期強(qiáng)度高、凝結(jié)時(shí)間快，后期強(qiáng)度增加。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

將硅酸鹽熟料、油頁巖渣、石灰石、脫硫石膏和鋁礬土混合均勻，經(jīng)破碎粉磨制成一定細(xì)度生料，再經(jīng)一定溫度煅燒、冷卻制得硫鋁酸鹽熟料，其中各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)依次為硅酸鹽熟料8-18%、油頁巖渣20-40%、石灰石30-50%、脫硫石膏5-14%、其余為鋁礬土。

作為優(yōu)化，所述硅酸鹽熟料中C₃S的質(zhì)量百分含量為50-60%；油頁巖渣為油頁巖燃燒后的工業(yè)廢物，其中SiO₂、Al₂O₃和CaO質(zhì)量百分含量分別為50-65%、12-20%和6-10%；石灰石中CaO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為52-58%；脫硫石膏為熱電廠脫硫后的工業(yè)廢渣，其中SO₃的質(zhì)量百分含量為38-40%；鋁礬土中Al₂O₃質(zhì)量百分含量大于70%。

作為優(yōu)化，所述生料粉磨至80μm方孔篩篩余為8-12%。

作為優(yōu)化，所述煅燒溫度為1180-1220℃。

作為優(yōu)化，所述硫鋁酸鹽熟料有如下重量百分比的礦物組成：30-50%C₄A₃，20-40%C₂S，5-10%C₃S，2-10%C₄AF，2-5%CaSO₄，余量為混雜礦物成分。

作為優(yōu)化，所述硫鋁酸鹽熟料具有如下性能：初凝時(shí)間6-20min，終凝時(shí)間25-60min；2小時(shí)抗折強(qiáng)度1.5-3.0MPa，2小時(shí)抗壓強(qiáng)度5-16MPa；1d抗折強(qiáng)度4.5-7MPa，1d抗壓強(qiáng)度35-50MPa；3d抗折強(qiáng)度6-10MPa，3d抗壓強(qiáng)度56-70MPa；28天抗折強(qiáng)度9-15MPa，28天抗壓強(qiáng)度70-90MPa；且體積穩(wěn)定性和耐久性能良好。

本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明以硅酸鹽熟料為晶種，克服了硫元素抑制硅酸三鈣生成的難題，克服了硅酸三鈣與硫鋁酸鈣燒成共存溫度不同的問題。

2.本發(fā)明結(jié)合硅酸鹽水泥熟料和普通硫鋁酸鹽水泥熟料的優(yōu)點(diǎn)，即解決了硅酸鹽水泥熟料后期體積收縮和耐腐蝕性差的問題，又解決了普通硫鋁酸鹽水泥熟料凝結(jié)時(shí)間慢、早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度倒縮等問題。

3.本發(fā)明使用的油頁巖渣為油頁巖燃燒后的工業(yè)廢物，其中SiO₂、Al₂O₃和CaO質(zhì)量百分含量分別為50-65%、12-20%和6-10%，為其在建筑材料中應(yīng)用提供了理論依據(jù)。本發(fā)明使用的脫硫石膏為熱電廠脫硫后的工業(yè)廢渣，其中SO₃的質(zhì)量百分含量為38-40%。利用油頁巖渣代替部分鋁礬土、脫硫石膏完全代替天然石膏來制備高附加值的硫鋁酸鹽熟料不僅有助于節(jié)約天然資源，降低成本，還有利用保護(hù)環(huán)境，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)發(fā)展我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)，緩解我國礦產(chǎn)資源短缺等具有戰(zhàn)略意義。

4.以硅酸鹽熟料為晶種誘導(dǎo)，使得本發(fā)明熟料燒成溫度（1180-1220℃）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通硫鋁酸鹽熟料的燒成溫度（1350±50℃）；在充分利用廢棄物的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，并有效減輕了能源的消耗以及緩解了不可再生資源的緊張局勢，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該發(fā)明不但燒成溫度低，早起性能優(yōu)良，后期強(qiáng)度高，體積穩(wěn)定性和耐久性改善。因此，該熟料具有早期性能優(yōu)良、節(jié)約能源、環(huán)境友好、成本低廉等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

總的來說此發(fā)明是一種制備價(jià)格低廉性能優(yōu)異的硫鋁酸鹽水泥的理想方法。

實(shí)施案例

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

（1）將硅酸鹽熟料8%、油頁巖渣20%、石灰石35%、脫硫石膏7%、鋁礬土30%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細(xì)度80μm篩余為8%；

（2）將上述制備的生料在1220℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。

實(shí)施例2

（1）將硅酸鹽熟料11%、油頁巖渣25%、石灰石32%、脫硫石膏7%、鋁礬土25%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細(xì)度80μm篩余為8%；

（2）將上述制備的生料在1200℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。

實(shí)施例3

（1）將硅酸鹽熟料12%、油頁巖渣28%、石灰石33%、脫硫石膏7%、鋁礬土20%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細(xì)度80μm篩余為8%；

（2）將上述制備的生料在1180℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。

實(shí)施例4

（1）將硅酸鹽熟料13%、油頁巖渣20%、石灰石35%、脫硫石膏7%、鋁礬土25%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細(xì)度80μm篩余為8%；

（2）將上述制備的生料在1220℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。

實(shí)施例5

（1）將硅酸鹽熟料15%、油頁巖渣19%、石灰石34%、脫硫石膏7%、鋁礬土25%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細(xì)度80μm篩余為8%；

（2）將上述制備的生料在1200℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。

實(shí)施例6

（1）將硅酸鹽熟料18%、油頁巖渣19%、石灰石33%、脫硫石膏7%、鋁礬土23%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細(xì)度80μm篩余為8%；

（2）將上述制備的生料經(jīng)在1180℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。

按照標(biāo)準(zhǔn)GB20472-2006，對(duì)實(shí)施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間和力學(xué)性能測定，其測定結(jié)果見表1。

表1 實(shí)施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間和力學(xué)性能

由表1數(shù)據(jù)知，實(shí)施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料的中凝結(jié)時(shí)間和力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)GB20472-2006要求。該方法實(shí)施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料燒成溫度為1180-1220℃，與普通硫鋁酸鹽熟料相比(其熟料燒成溫度為1350±50℃)，該方法的熟料燒成溫度大幅下降，因此熟料單位能耗小；實(shí)施例1-6所制備的硫鋁酸鹽熟料初凝時(shí)間小于20min，終凝時(shí)間小于50min，2h抗壓強(qiáng)度達(dá)到9.1MPa，具有快凝快硬、早期強(qiáng)度高的特性，且與3d抗壓強(qiáng)度相比，28d抗壓強(qiáng)度都有顯著增加，表明后期強(qiáng)度增長明顯，后期抗壓強(qiáng)度高、有保障，進(jìn)而體積穩(wěn)定性和耐久性能良好。