[发明专利]白色可碳酸化硅钙基水泥及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种新型的可碳酸化硅酸钙基白色熟料和从这些熟料中生产的研磨水泥，以及其生产和使用方法。公开的白色熟料和水泥呈现出高亮度，并且适用于需要高度美学考虑的产品。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月4日提交的美国临时申请序列号62/304,107的优先权的权益，其全部内容通过引用整体并入本文所述。

技术领域

本发明总体涉及硅酸钙基水泥。更具体的，本发明涉及一种新型的可碳酸化的硅酸钙基白色水泥及其生产和使用方法。本文所述白色水泥可用于基础设施、建筑、路面及景观美化行业中的多种水泥和混凝土应用。

背景技术

白色波特兰水泥是为了浅色或白色混泥土以达到高度审美价值的应用所生产的白色或近白色的水泥。为获得白色产品，需要谨慎控制产生颜色的铁和其他物质的水平。需要通过原材料选择和加工限制来控制这些物质，这给生产白色波特兰水平增添了相当大的成本。另外，降低铁和降低其他着色物质水平可产生难以在窑中燃烧的原混合物，导致产量降低和燃料消耗增加。

需要一种新的在原材料选择和加工上提供更多灵活性的方法来制造更经济的白色水泥。

发明内容

本发明提供一种新型可碳酸化硅酸钙熟料及其具有高亮度的研磨水泥产品，用于具有高度审美考虑的产品。可碳酸化硅酸钙基水泥是一类新型非水硬性水泥，其主要通过与CO_2(g)的反应来获得强度，并且可以替代传统的诸如波特兰水泥的水硬性水泥。可碳酸化硅酸钙基水泥的生产和利用导致了相关能耗的显著降低，并通过在混凝土产品中隔绝CO₂而获得了更优选的碳足迹。

一方面，本发明总体涉及一种白色的可碳酸化硅酸钙水泥组合物。所述水泥组合物包括：选自CS(硅灰石或假硅灰石)、C3S2(硅钙石)、C2S(斜硅灰石、斜硅钙石、白硅钙石)和无定型硅酸钙相中的一种以上离散硅酸钙相，其中所述一种以上离散硅酸钙相构成总相质量的约30％以上，并且其中元素Ca和元素Si以约0.8至约1.2的摩尔比存在于组合物中；Al、Fe和Mg的金属氧化物以约30％以下的质量存在，其中选自Fe、Ti、Mn和Cr中的一种以上金属的总着色氧化物是以约为2.5％以下的以质量计存在于总水泥组合物中，其中水泥组合物的特征是反射值(L*)大于约85％。所述水泥组合物适于在约30℃至约90℃的温度下用CO₂碳酸化以形成包括质量增益约10％以上的粘合剂基质的复合材料。

另一方面，本发明总体涉及一种由本文公开的白色可碳酸化硅酸钙水泥的碳酸化而形成的复合材料。

另一方面，本发明总体涉及一种生产白色可碳酸化硅酸钙水泥的方法。所述方法包括：提供主要由CaO和SiO₂组成的原料组；研磨原料组以获得前驱体混合物，其中CaO和SiO₂的摩尔比为约0.8至约1.2；将前驱体混合物燃烧至约800℃至约1400℃的温度范围以获得白色可碳化硅酸钙熟料；并将白色可碳酸化硅酸钙熟料研磨成约200至约800m²/kg的细度，以生产反射值(L*)大于约85％的白色可碳酸化硅酸钙水泥。

优选的，前驱体混合物包括以质量计小于约21.2％(例如，小于约20％、小于约17.5％、小于约15％、小于约12.5％)的Al、Fe和Mg的氧化物，以及(ii)以质量计小于约1.5％(例如，小于约1.3％、小于约1.0％、小于约0.8％、小于约0.5％)的选自Fe、Ti、Mn和Cr中的一种以上金属的金属氧化物。

附图说明

参照下面描述的附图和权利要求，可以更好地理解本发明的目的和特征。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，在各个视图中使用相同的附图标记表示相同的部分。

图1示出压强-温度相图，显示可逆反应(硅酸钙)+CO₂中存在的各相。