[发明专利]一种制备快硬早强水泥熟料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域的水泥材料，特别涉及一种制备快硬早强贝利特硫铝酸盐水泥熟料的方法。

背景技术

我国铝土矿资源较为丰富，但绝大部分属于一水硬铝石型，80％以上的铝土矿铝硅比在5～8之间，不能采用国外常用的拜尔法工艺生产氧化铝。根据我国氧化铝矿质资源的实际情况，合理地利用中低品位矿石资源，我国科技工作者提出了“选矿一拜尔法生产氧化铝”新工艺路线，并在中国各铝业公司逐步推广，成为目前我国氧化铝行业最主要的生产工艺。采用这种新的生产工艺，需要对我国普遍处于中低品位的铝土矿进行选矿，一个年产50万吨精矿的选矿厂要产出近l3万吨的选矿尾矿，因此产生了大量的选矿尾矿废渣。一方面，这些选矿尾矿堆存会带来污染环境、占压土地等一系列问题；另一方面，铝土矿选矿尾矿中还含有大量有用资源，氧化铝含量较高，是一种具有很大开发利用价值的二次资源。对这些选矿尾矿进行有效的资源化开发利用，不仅能够大大减轻它们对环境的污染，更重要的是通过进一步发掘这些可用资源的使用价值，从而能够最大限度地使用资源，节约资源，符合循环经济发展的客观需要。

贝利特硫铝酸盐水泥，由于同时具有低能耗、低碳排放、高性能的优点，成为目前国际水泥界研究的热点，近年来取得了显著的研究成果。美国的梅塔（Mehta）教授曾经研究开发了组成为：45％的C2S、20％的15％的C4AF（铁铝酸四钙）、20％的（无水石膏）的水泥，也获得了专利，这种水泥在试验中获得了良好的性能。国际知名的水泥生产商拉法基公司（lafarge），近年来也对贝利特硫铝酸盐水泥也进行了大量研究，申请了以5-25％C2AF、40-75％C2S为主要组成的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的专利，为了确保水泥的性能，他们在熟料煅烧时加入一些微量元素作为添加剂，使得部分C2S以à形态存在。中国中材国际工程股份有限公司天津分公司，通过大量的试验室、半工业化和工业化研究，最近研究成功了以高铝粉煤灰为主要铝质材料的活性贝利特硫铝酸盐水泥，申请了矿物组成为25-30％的β型C2S、25-30％的à型C2S、28-40％的4-12％的C4AF的活性贝利特硫铝酸盐水泥熟料专利。通过特殊的矿物组成设计和匹配，获得了性能接近并优于普通硅酸盐水泥的优质熟料，可以在很大范围内替代硅酸盐水泥的使用领域。贝利特硫铝酸盐水泥的成功开发，对于水泥工业的节能降耗、低碳生产，不仅带来了新的发展契机，而且必将产生深远的影响。除了低能耗、低碳排放等方面的优势，贝利特硫铝酸盐水泥的另一重要优势就是能够大量地消纳各种工业废渣，铝土矿选矿尾矿富含的氧化铝，使其能够用作贝利特硫铝酸盐水泥熟料的铝制原料，对于发展贝利特硫铝酸盐水泥，拓展其原料适用范围都具有重要作用。

无论是从铝土矿尾矿的资源化利用开发方面，还是从贝利特硫铝酸盐水泥产品品种的进一步丰富和完善方面，利用铝土矿选矿尾矿煅烧快硬早强贝利特硫铝酸盐水泥熟料，都具有积极的发展意义。随着我国工业的快速发展，产生的大量工业废渣被搁置或者堆存，不仅严重污染环境，也造成资源的浪费，利用这些工业废渣制备新型水泥材料的潜力很大，意义深远。

发明内容

本发明的目的在于，通过优化水泥熟料的矿物组成和匹配，控制和降低铝土矿选矿尾矿中钾、钠等有害元素的影响，提供一种具有快硬和早强特性，且后期强度能够达到52.5等级普通硅酸盐水泥水平的贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备方法。

本发明采用技术方案是：一种制备快硬早强水泥熟料的方法，使用22-26％的铝土矿选矿尾矿，10-12％的普通粉煤灰，50-54％的石灰石，12-14％的石膏，按照常规方法制成生料，在1350±20℃的温度下烧制成一种贝利特硫铝酸盐水泥熟料。这种熟料由于高含量的铁相共熔物（C4AF）以及适宜含量的钾、钠微量元素，产生快硬早强的特性，凝结时间小于5分钟，6小时强度可大于30MPa。熟料矿物组成主要为：50-52％的C2S；28-30％的16％-18％的C4AF，以及少量的非晶相物质。

本发明提出的制备方法，包括以下具体步骤：

1）按照以下重量百分比称取原料：22-26％的铝土矿选矿尾矿，10-12％的普通粉煤灰，50-54％的石灰石，12-14％的石膏石灰石。

2）生料制备：将按照预定配比的原料混合均匀、烘干，在粉磨设备中磨细至80μm筛的筛余为8-12％（重量百分比），得到生料粉。

3）煅烧：将得到的生料粉，在1330-1370℃的温度范围内，在保证煅烧环境始终处于氧化气氛下，恒温煅烧40-60分钟，直至所有矿物都能够完全形成，制得熟料。