[发明专利]一种水泥熟料中阿利特晶体结构调控方法

说明书

本发明公开了一种水泥熟料中阿利特晶体结构调控方法，在硅酸盐水泥生料配制过程中，同时引入镁元素和硫元素，在镁元素和硫元素的共同作用下，将熟料中M3型阿利特完全转化为M1型阿利特。本发明晶体结构调控方法使用的原料易得，方法简单，易于操作，普适性强。实际生产中可使用脱硫石膏、磷石膏等作为硫的来源，增加了工业副产物的综合利用价值。镁的来源可以取自低品质石灰石，不用额外添加配料组分，不仅方便操作，也增加了低品质石灰石的使用，降低生产成本。通过本方法调控后，硅酸盐水泥熟料中阿利特晶体结构能够由M3型或者M1/M3混合型完全转变为M1型。

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，涉及一种水泥熟料中阿利特晶体结构调控方法。

背景技术

我国水泥工业发展迅速，2019年我国水泥产量近23.3亿吨，同比增长6.1％，占世界水泥总产量的50％以上，居世界首位。虽然我国是水泥生产大国，但并非是强国，水泥整体质量不高，从而影响了我国混凝土工程的寿命，因此，必须提高产出水泥的性能。硅酸盐水泥作为产量最大、使用量最大、使用范围最广泛的水泥品种，主要是由硅酸盐水泥熟料、石膏和混合材料复合而成的。要提高硅酸盐水泥的性能，主要提高硅酸盐水泥熟料的性能。硅酸盐水泥熟料中主要矿物为阿利特(3CaO·SiO₂，C₃S)、贝利特(2CaO·SiO₂，C₂S)、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，C₃A)和铁铝酸四钙(4CaO·3Al₂O₃·Fe₂O₃，C₄AF)。阿利特是硅酸盐水泥熟料胶凝性及强度的主要提供者，同时也是硅酸盐水泥生产中能源的主要消耗者。硅酸盐水泥熟料中阿利特晶体结构以M1型和M3型为主，水泥企业生产的硅酸盐水泥熟料中阿利特晶体结构绝大多数为M3型。国内外专家学者通过研究发现，M1型阿利特水化活性比M3型高，强度也优于M3型阿利特约10％左右。对硅酸盐水泥熟料主要矿相的离子调控作为一种操作简单、易于工业化应用的技术，21世纪以来被国内外专家和学者们广泛研究。但是，可应用于硅酸盐水泥熟料生产过程中，通过掺入一些微量元素将M3型阿利特晶体结构调控为M1型的稳定调控工艺，在理论研究和实际生产中尚属空白。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，从离子调控的角度出发，提出一种可以稳定将硅酸盐水泥熟料中M3型阿利特调控为M1型阿利特的晶体结构调控工艺，可稳定烧成M1型阿利特含量较高的硅酸盐水泥熟料。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种水泥熟料中阿利特晶体结构调控方法，在硅酸盐水泥生料配制过程中，同时引入镁元素和硫元素，在镁元素和硫元素的共同作用下，将熟料中M3型阿利特完全转化为M1型阿利特。

具体地，该方法包括如下步骤：

(1)根据硅酸盐水泥熟料的组成确定各生料组分配比，生料组分中包括至少一种含镁原料以及至少一种含硫原料，保证熟料中，镁元素含量按MgO计，质量百分含量为0.5％-5％，硫元素含量按SO₃计，质量百分含量为0.36％-2.94％；

(2)将配置好的生料进行煅烧，得到硅酸盐水泥熟料。

优选地，步骤(1)中，镁元素含量按MgO计，硫元素含量按SO₃计，MgO与SO₃的质量比范围介于1.2-1.7之间。

优选地，步骤(1)中，镁元素含量按MgO计，质量百分含量为1.5％-3.0％；硫元素含量按SO₃计，质量百分含量为1.09％-2.18％。

具体地，步骤(2)中，煅烧阶段以5-35℃/min升温，升温至1400-1500℃进行保温，保温时间30-60min，然后以70-90℃/min的冷却速率冷却至室温。