[发明专利]一种制备高活性的纯β-C2S的方法

说明书

本发明公开了一种制备高活性的纯β‑C₂S的方法，先按物质的量之比：CaCO₃:SiO₂:CaSO₄·2H₂O=1:1:（0.002‑0.004）称量并混料，然后在压片机下压制成饼，在箱式炉中1200℃下保温240min，取出，于通风良好温度较低的空闲环境用鼓风机制冷。该方法制备的β‑C₂S，制备温度低，消耗电能少，简化了合成工艺，大幅度减少了煅烧次数，煅烧产物活性好，纯度高，有益于硅酸盐熟料矿物及单矿水化的科学研究。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种制备高活性的纯C₂S的方法。

背景技术

C₂S（硅酸二钙）是硅酸盐水泥熟料的一种，化学式为(2CaO·SiO₂)，在水泥中通常含有少量其他元素，如Al，Fe等固溶体，与C₃S（硅酸三钙）相比，硅酸二钙矿物在组成、形成及性能方面均有有独特的特点，尤其是在解决资源和能源问题、降低排放、提高性能方面优势显著。

20年前水泥生产中广泛使用的CaO含量在52%-56%的优质石灰石在现在的水泥生产中已经不多见，取而代之的是CaO含量在42%-50%的低品位石灰石，部分企业甚至利用电石渣等废弃物作为钙质原料；另一方面，能源成本上升使得能耗成本成为水泥生产中主要成本构成之一，水泥生产是高能耗产业，近年来能源价格上涨导致能源成本占水泥生产成本的60%以上，部分地区甚至达到70%-80%，节能降耗、降低能源成本是水泥企业生存和发展的主要目标。由此可见，无论是从水泥高性能发展趋势还是水泥工业能源、资源与成本考虑，还是国家政策导向，发展以C₂S（硅酸二钙）为主要矿物的低钙水泥都是水泥技术研发和水泥产业发展的重要方向。

C₂S（硅酸二钙）由氧化钙和二氧化硅化合而成，形成温度通常在800℃以上，当温度达到1350℃到1450℃时，二氧化硅和氧化钙会溶于液相之中，并发生反应生成C₂S。C₂S通常因溶有少量氧化物（Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、 R₂O等）而以固溶体形式存在。这种固溶少量氧化物的C₂S称为贝利特，简称B矿。

低温状态下，C₂S有两种晶型：β-C₂S和γ-C₂S，γ-C₂S结构十分稳定，对水化作用十分不明显，活性很低；β-C₂S是一种介稳态，β-C₂S与 γ-C₂S之间的转变是单向的，即只能由β-C₂S变成γ-C₂S,而无法由γ-C₂S转变成β-C₂S，这就使得β-C₂S显得尤为难得。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高活性高纯度的β-C₂S矿物的方法。该方法的主要优势在于：（1） 制备温度低，消耗电能少，本方法可以在1200℃下制得高活性高纯度的β-C₂S；（2）简化了合成工艺，大幅度减少煅烧次数，只需要煅烧一次就可以得到高活性高纯度的β-C₂S。（3）煅烧产物活性好，纯度高，对科研工作帮助甚大。

本发明一种制备高活性的纯β-C₂S的方法，其原料按物质的量计：CaCO₃:SiO₂:CaSO₄·2H₂O=1:1:（0.002-0.004）；其中CaCO₃和SiO₂的粒度大小要求全过200目筛，即尺寸小于75um。