[发明专利]一种硫铝酸盐水泥专用调凝剂及其应用

说明书

本发明涉及一种硫铝酸盐水泥调凝剂及其应用，具体的说是将锂渣和硼泥复合作为调凝剂的应用。

技术背景

碳酸锂渣(简称锂渣)是硫酸法生产碳酸锂时所产生的废渣,每生产1t碳酸锂要排出8～10t锂渣，锂盐厂每年都要排放大量锂渣，占用大量用地，污染环境。

硼泥为生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣，为灰白色、黄白色粉状固体，呈碱性，含氧化硼和氧化镁等组分。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化，造成环境污染。

硫铝酸盐水泥的水化历程与硅酸盐水泥的水化历程类似，在加水后先出现一个初始的润湿峰，然后进入诱导期，诱导期结束后进入水化加速期，并逐渐过渡到水化减速期。其早期主要的水化产物是AFt和I型CSH凝胶。由于硫铝酸盐水泥中C₄A₃S 的含量和水化速率都大于C₂S，所以早期的水化产物主要是AFt，因此，凡是能促进AFt生成的物质均可加速硫铝酸盐水泥的凝结。

₄₃₂→AFt+2AH₃（gel）

C₂S+2H→CSH（I)+CH

AH₃（gel）+3CH=3CSH₂+20H→AFt

在C₄A₃S晶体中，Al³⁺是以Al-O四面体存在的，而AFt晶体中Al³⁺是以Al-O八面体存在的，因此，由C₄A₃S通过液相反应水化形成AFt的过程，就是四配位的Al³⁺向六配位的Al³⁺的转化过程。同时，AFt形成是Al-O八面体[Al(OH)₆]^3-与钙多面体交替排列形成多面柱，然后SO₄^2–进入柱间沟槽平衡正电荷的过程，其中形成速率最慢的[Al(OH)₆]^3–八面体形成过程是AFt形成的控制过程。因此，能加速Al-O八面体[Al(OH)₆]^3–形成和聚合的物质均能加速硫铝酸盐水泥的凝结。

掺入 Li₂CO₃ 时，在水化过程中，它会和硫铝酸盐水泥水化过程中生成的Ca(OH)₂ 反应，生成LiOH，反应式如下：

 Li₂CO₃+Ca(OH)₂→2LiOH+CaCO₃

锂化合物的加入可提高硫铝酸盐水泥水化环境的碱度，OH^–可取代Al³⁺周围的水分子，促进铝的溶解，降低[Al(OH)₆]^3–八面体成核的自由能和晶核的临界尺寸，使得晶核的生成速率增大，该效应有利于[Al(OH)₆]^3–八面体的形成。同时，LiOH是强碱，在水中解离后产生的Li⁺可与OH^–形成四配位结构，该四配位结构可促进[Al(OH)₆]^3–八面体的聚合。

硼酸对硫铝酸盐水泥的缓凝效果比较明显，加入到硫铝酸盐水中后，由于形成硼酸钙包裹在水泥颗粒水化层表面，使水泥悬浮体趋于稳定，并阻止水泥粒子凝聚，因此可以延缓水泥的凝结。

而锂渣和硼泥分别含有少量碳酸锂和硼酸，能否将锂渣和硼泥复混应用于硫铝酸盐水泥，还没有报道。

发明内容  

本发明的目的在于提供一种硫铝酸盐水泥专用调凝剂，采用锂渣和硼泥复合而成，它不仅能使硫铝酸盐水泥企业节约成本、提高产品质量，而且能够消解工业固体废料、发展循环经济。

本发明采取的技术方案如下：一种硫铝酸盐水泥专用调凝剂，其组分重量份比例为：锂渣0～4，硼泥0～2；