[发明专利]一种利用煤矸石制备的高贝利特硫铝酸盐水泥

说明书

技术领域

本发明属于水泥技术领域，具体涉及利用工业废渣煤矸石和磷石膏制备的高贝利特硫铝酸盐水泥。

背景技术

国外在利用粉煤灰制备高贝利特铝酸盐水泥的研究中(程邵华译，利用粉煤灰煅烧硫铝酸盐贝利特水泥.四川水泥.1996，4)，以粉煤灰、石灰石和石膏为原料，做了一系列的研究。结果表明，水泥中f-CaO对于促进钙矾石的形成有重要作用；可作为高早强水泥；早期孔隙率低于相同条件下波特兰水泥，28天孔隙率两者持平；熟料的相组成设计容易，但是各地原料组分不同，不能确定生料的配比。

前苏联研究者(张丕兴译，快硬硫铝酸盐贝利特水泥.)，还以白垩石膏、高岭粘土、含铝高的火山灰、炼铝渣、明矾石、碱性高炉渣等为原料，烧成了高贝利特硫铝酸盐水泥，原料中仅对氧化铝提出特殊要求，即Al₂O₃≥20％。但是对于大部分工业废渣来说，掺加到原料中时，并不能满足这个条件以及率值条件。而本发明确定了具体的率值范围。

印度研制出一种称之为波色尔的水泥(S.Diamond，CementConcrete Research，2，617，1972)。以石灰石、粘土、矾土、石膏为原料，萤石为矿化剂，可在较低温度下烧成。波色尔水泥具有生产能耗低及抗腐蚀性、抗硫酸盐性能好的优点。但是加入萤石容易使水泥产生快凝现象，并且长期使用萤石还容易对窑内耐火砖产生腐蚀。

国内研究者采用工业原料石灰石、粉煤灰、铜尾矿，及少量的化学纯二水石膏，以Al₂O₃作校正原料(冯培植，李发堂.新型贝利特水泥的研制.水泥.1999，11)。制得的这种介于硅酸盐水泥和硫酸盐水泥之间的新型水泥正是上面所述的高贝利特硫铝酸盐水泥。但是这种水泥还处于起步阶段，具体的标准尚未制定出来。我国工业废渣的开发利用还很不平衡，大量废渣被搁置，污染环境，而且造成资源的浪费，所以利用废渣制备高贝利特硫铝酸盐水泥的潜力很大。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中的问题，提供一种利用工业废渣煤矸石、磷石膏和石灰石制备的高贝利特硫铝酸盐水泥。

本发明的一种利用煤矸石制备的高贝利特硫铝酸盐水泥，其特征在于，所用生料为工业废渣煤矸石、磷石膏和石灰石，按照常规制备方法，控制煅烧温度在1400±20℃，加入缓凝剂，按照具体实施步骤操作，即可制得高贝利特硫铝酸盐水泥，其中生料中主要有效成分包括：SiO₂：20.71％-21.53％，Al₂O₃：15.78％-16.53％，Fe₂O₃：2.27％-2.35％，CaO：51.98％-55.21％，上述为质量百分比。

结合各种原料的实际化学成分(见表1)，可以确定生料中石灰石质量份数：64.5-69.1，磷石膏质量份数：4.9-7.5，煤矸石质量份数：26.0-28.1。按照常规制备方法，控制煅烧温度在1400±20℃，加入缓凝剂硬石膏，按照具体实施步骤操作，即可制得高贝利特硫铝酸盐水泥。

本发明所用缓凝剂优选为硬石膏。

原料中Al₂O₃全部或绝大部分转化成C₄A₃S，SiO₂全部或绝大部分转化成β-C₂S。设计熟料的主要矿物组成包括β-C₂S 50-65％、C₄A₃S 20-25％、C4AF 5-7％，上述为质量百分比。

碱度系数Cm在1±0.05的范围内波动，铝硫比P≤4。因为制得的是高贝特水泥，硅含量较高，铝硅比N比较小，故不对其进行要求。

制得的这种高贝利特硫铝酸盐水泥性能介于普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥之间。其强度性能优于52.5R普通硅酸盐水泥，后期强度增进率优于硫铝酸盐水泥，可以改善硫铝酸盐水泥的后期强度。并且可以利用工业废渣进行制备高贝利特硫铝酸盐水泥，保护环境，节约能源，变废为宝。

表1原料的实际化学成分