[发明专利]一种铝酸盐水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥材料技术领域。尤其涉及一种铝酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

铝酸钙水泥最早于1865年后期在法国出现，由氧化铝和石灰经熔融后破碎制成的铝酸钙水泥。19世纪末期英国首先发布了“石灰石-矾土(limestone bauxitecement)”水泥的专利。首次进行这种水泥商业性生产则是在1913年法国的拉法基公司(Lafarge)，生产方法为熔融法。

后来又出现了以铝矾土、石灰石为主要原料，在立窑、回转窑中烧制成的以铝酸盐矿物或铝酸盐复合矿物为基本组成的铝酸盐水泥，这种方法称为烧结法。无论是熔融法还是烧结方法，其主要矿物组成为铝酸一钙(CA)和二铝酸一钙(CA₂)，有时候含有少量C₁₂A₇和C₂AS(钙铝黄长石)。铝酸盐水泥具有快硬早强、耐高温、耐硫酸盐侵蚀等特点，被广泛用作耐火浇注料结合剂和化学建材。

目前这两种方法在国内外都有运用，以烧结法为主；对于一些要求苛刻的环境，采用工业氧化铝和石灰石为主生产高纯度的纯铝酸钙水泥。表1和2是GB201-2000对铝酸盐水泥所做的规定。

表1GB201-2000铝酸盐水泥化学成分

表2GB201-2000铝酸盐水泥理化指标

GB201-2000中规定主要化学成分为CaO、Al₂O₃以及少量SiO₂。没有明确规定MgO的含量，认为过高的MgO导致生成不具有水硬活性的尖晶石。但是尖晶石是一种高熔点(2135℃)的耐火物相，在耐火材料如定型制品和不定形材料中被广泛使用。在一些热工设备炉衬中需要采用铝酸盐水泥作为结合剂，同时人为引入尖晶石改善材料性能。

近年来国外已经有含尖晶石新型铝酸盐水泥的研究，如A.H.De Aza，P.Pena，M.A.Rodriguez，et al报道了新型含尖晶石水泥的合成(New spinel-containingrefractory cements.Journal of the European Ceramic Society，2003(23)737-744)，Nagy M.A.Khalil，S.A.S.El-Hemaly，Lamey G.Girgis也以埃及白云石为主要原料进行了制取含尖晶石水泥的研究(Aluminous cements containing magnesiumaluminate spinel from Egyptian dolomite.Ceramics International，2001(27)：865-873)；国内也有人对含镁铝尖晶石的新型水泥的制备进行了研究(荆桂花等.含镁铝尖晶石的新型铝酸盐水泥的制备、结构和性能的研究.西安建筑科技大学硕士论文.2005)。

但是以上制取含尖晶石水泥的方法均以白云石和镁砂为主要原料，且采用烧结法生产成本较高。

另外，含钛高炉渣的综合利用问题一直是困扰我国科技界的难题之一。“利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法”(ZL200510019664.3)专利技术，通过熔融热还原法将炉渣中含钛化合物还原为金属钛或钛合金，虽能提高含钛炉渣中钛的收得率，降低残渣中的残钛含量，但提取钛金属后的残渣至今尚未找到一种无公害化和资源可有效利用的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种以含钛渣熔融还原提取钛金属后的残渣为主要原料的无公害化和资源可有效利用的制备铝酸盐水泥及其生产方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：根据“利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法”(ZL200510019664.3)专利技术，即将TiO₂含量为10～90wt％的含钛高炉炉渣或其他冶炼方法产生的含钛炉渣，外加0～50％的碳、0～40wt％的金属铝、0～40％的铁和0～20％的镁为还原剂，还原剂的加入量不同时为零，混合均匀后进行熔融热还原，得到钛及钛合金；本发明是将该专利方法所提取钛及钛合金后的残渣在熔融态下，加入该残渣5～40wt％的铝矾土或工业氧化铝，熔融后进行淬冷或缓冷，然后经破碎后粉磨至比表面积大于3000cm²/g，即制得铝酸盐水泥。

其中：淬冷为压缩空气喷吹急冷，缓冷为静置缓慢冷却。