專利名稱：含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水泥材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及由硫鐵鋁酸鋇鈣和硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥。
背景技術(shù)：
目前，大量使用的快硬硫鋁酸鹽水泥存在某些缺點(diǎn)和不足，主要表現(xiàn)為燒成溫度偏高(為1350℃)、后期強(qiáng)度不穩(wěn)定、原材料成本高。含鋇硫鋁酸鹽水泥利用含鋇工業(yè)廢渣或重晶石尾礦為原料替代了大量石膏，降低了水泥成本；但由于水泥礦物中的鋁元素由價(jià)格昂貴的鋁礬土提供，使含鋇硫鋁酸鹽水泥的成本還大大高于普通硅酸鹽水泥，限制了含鋇硫鋁酸鹽水泥更廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容為了進(jìn)一步降低該水泥成本，降低燒成溫度，本發(fā)明利用價(jià)格低廉的鐵粉或鐵渣中的鐵元素取代硫鋁酸鋇鈣中的鋁元素，提供了一種以由硫鐵鋁酸鋇鈣和硅酸二鈣為主導(dǎo)礦相體系的新型水泥，具有燒成溫度低，早期強(qiáng)度高，硬化速度快，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其水泥熟料含有5-80％(重量)的硫鐵鋁酸鋇鈣，其中硫鐵鋁酸鋇鈣(簡寫為C4-xBxA3-yFyS)的分子式為，(3-X)CaO·XBaO·(3-Y)Al2O3·Fe2O3·CaSO4(X，Y＝0.10～3)。
本發(fā)明的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其較佳配比為水泥熟料中含有40-80％(重量)的硫鐵鋁酸鋇鈣。
本發(fā)明的含鋇硫鐵鋁鹽水泥，所述的水泥熟料各礦物的重量百分比為硫鐵鋁酸鋇鈣5-80％硅酸二鈣10-40％
硅酸三鈣0-50％鋁酸三鈣0-20％鐵鋁酸鹽3-20％本發(fā)明的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其水泥熟料中各礦物較佳的重量百分比為硫鐵鋁酸鋇鈣40-80％硅酸二鈣10-40％硅酸三鈣0-20％鋁酸三鈣0-20％鐵鋁酸鹽3-20％本發(fā)明的水泥熟料中，上述礦物的組成更佳的重量百分比為硫鐵鋁酸鋇鈣50-70％硅酸二鈣20-30％硅酸三鈣4-10％鋁酸三鈣3-10％鐵鋁酸鹽3-10％本發(fā)明的水泥，其水泥的生料組份按重量百分比為CaO 20-35％SiO2 3-8％Al2O310-20％Fe2O33-10％SO33-6％BaO 3-15％硫鐵鋁酸鋇鈣礦物是一種具有突出快硬早強(qiáng)性能的水硬性礦物，其燒成溫度低，并可利用工業(yè)廢渣進(jìn)行生產(chǎn)。制造該礦物所使用的主要原料為石灰石、低品位鋁礬土、鐵粉或鐵渣和含鋇尾礦或廢渣，在1300℃以下就能低溫?zé)伞Ｋ圃斓牧蜩F鋁酸鋇鈣礦物的抗壓強(qiáng)度在1天、3天和7天齡期分別達(dá)到33.2MPa、54.3MPa和65.6MPa，并且其水化硬化速度較快，是一種具有突出快硬早強(qiáng)性能的高膠凝性礦物。
本技術(shù)是將快硬早強(qiáng)型硫鐵鋁酸鋇鈣礦物與硅酸二鈣礦物復(fù)合，形成以硫鐵鋁酸鋇鈣為主導(dǎo)礦物的新型水泥熟料礦物體系。該水泥既具有快硬早強(qiáng)水泥所具有的優(yōu)點(diǎn)，而且生產(chǎn)成本低，可廣泛應(yīng)用于具有高質(zhì)量要求、高速度施工的普通建設(shè)工程。硅酸鹽水泥以硅酸三鈣(C3S，又稱阿利特)，硅酸二鈣(C2S)、鋁酸三鈣(C3A)和鐵鋁酸鹽(C4AF)為主要礦物，C3S的含量一般在50％以上，需要耗費(fèi)大量高品質(zhì)石灰石礦產(chǎn)資源，并且需要在1450℃高溫條件下才能燒成，造成能源消耗過高。同時(shí)，目前制造的硅酸鹽水泥早期性能偏低，主要表現(xiàn)為水泥早期強(qiáng)度低，水化硬化速度慢，凝結(jié)時(shí)間長。而硫鐵鋁酸鋇鈣礦物具有優(yōu)良的快硬早強(qiáng)性能，且燒成溫度低，約1250℃左右，是一種性能優(yōu)良的低溫早強(qiáng)型礦物。
本發(fā)明是將C4-xBxA3S中的Al由Fe進(jìn)行取代，通過高溫固相反應(yīng)形成以C4-xBxA3-yFyS-C2S為主導(dǎo)礦物的新的水泥熟料礦相體系。與硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥不同，硅酸鹽水泥熟料由C3S-C2S-C3A-C4AF四種主要礦物組成，硫鋁酸鹽水泥熟料由C4A3S-C2S-C4AF三種主要礦物組成，而含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥熟料是由CBFAS-C2S-C3S-C3A-C4AF五種礦物組成的新體系。硫鐵鋁酸鋇鈣礦物在1250℃以下就可以大量形成，而且熟料中C3S、C2S含量低，使得含鋇硫鐵鋁酸水泥熟料在1200℃-1300℃左右就可以燒成，比硅酸鹽水泥的燒成溫度降低150-250℃，比硫鋁酸鹽水泥的燒成溫度降低50-150℃，節(jié)約了能源。特別是含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥利用價(jià)格低廉的含鋇工業(yè)廢渣和鐵粉為主要原料，使得含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥成本較快硬硫鋁酸鹽水泥大幅下降。該水泥早期強(qiáng)度約比硅酸鹽水泥提高達(dá)30％以上，后期強(qiáng)度也有一定程度的增加，水泥凝結(jié)硬化速度快。含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥的使用對全面提高建筑質(zhì)量、加快施工速度具有顯著效果，特別適合于高層建筑、高等級公路、機(jī)場、橋梁與隧道等高質(zhì)量要求的大型建設(shè)工程。另外，由于硫鐵鋁酸鋇鈣礦物還具有補(bǔ)償收縮的作用，因而可降低水泥的收縮率，減少收縮裂紋，提高混凝土工程的耐久性。本技術(shù)工藝簡單，完全采用現(xiàn)有硅酸鹽水泥的制造設(shè)備。
本發(fā)明的要點(diǎn)是發(fā)明了新水泥礦物-硫鐵鋁酸鋇鈣，在低于1300℃條件下燒成，通過固相反應(yīng)形成以C4-xBxA3-yFyS-C2S本為主導(dǎo)礦物的新的水泥熟料礦相體系，達(dá)到降低燒成溫度、降低水泥生產(chǎn)成本、提高水泥早期強(qiáng)度的目的。
本發(fā)明的有益效果是，比快硬硫鋁酸鹽水泥具有燒成溫度低，成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的水泥熟料的XRD分析圖。
圖2為本發(fā)明的水泥熟料的SEM圖。
具體實(shí)施方式
表1 生料配比(wt％)
表2 熟料礦物組成
在實(shí)驗(yàn)室用1800℃硅鉬棒爐對以上熟料燒成，燒成溫度為1200℃-1280℃。水泥的物理性能見表3。
表3 水泥物理性能
對其中的1#熟料進(jìn)行了XRD和SEM分析，見圖1和圖2?？煽吹皆诤^硫鐵鋁酸鹽水泥熟料礦物體系中，形成了一定數(shù)量的含鋇硫鐵鋁酸鈣礦物和硅酸二鈣礦物的復(fù)合共存。
權(quán)利要求
1.一種含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其特征在于其水泥熟料中含有5-80％(重量)的硫鐵鋁酸鋇鈣，其中硫鐵鋁酸鋇鈣(簡寫為C4-xBxA3-yFyS)的分子式為，(3-X)CaO·XBaO·(3-Y)Al2O3·Fe2O3·CaSO4(X，Y＝0.10～3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其特征在于其水泥熟料中含有40-80％(重量)的硫鐵鋁酸鋇鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇硫鐵鋁鹽水泥，其特征在于其水泥熟料中主要是由C4-xBxA3-yFyS-C3S-C2S-C3A-C4AF組成的礦相體系，各礦物的重量百分比為硫鐵鋁酸鋇鈣5-80％硅酸二鈣10-40％硅酸三鈣0-50％鋁酸三鈣0-20％鐵鋁酸鹽3-20％
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其特征在于其水泥熟料中主要是由C4-xBxA3-yFyS-C3S-C2S-C3A-C4AF組成的礦相體系，各礦物的重量百分比為硫鐵鋁酸鋇鈣40-80％硅酸二鈣10-40％硅酸三鈣0-20％鋁酸三鈣0-20％鐵鋁酸鹽3-20％
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其特征在于所述礦物的重量百分比為硫鐵鋁酸鋇鈣50-70％硅酸二鈣20-30％硅酸三鈣4-10％鋁酸三鈣3-10％鐵鋁酸鹽3-10％
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其特征在于其水泥的生料組份按重量百分比為CaO20-35％SiO23-8％Al2O310-20％Fe2O33-10％SO33-6％BaO3-15％
全文摘要
本發(fā)明屬于水泥材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及由硫鐵鋁酸鋇鈣和硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥。本發(fā)明公開了一種含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，其水泥熟料含有5－80％(重量)的硫鐵鋁酸鋇鈣，其中硫鐵鋁酸鋇鈣(簡寫為C
文檔編號C04B7/32GK1546409SQ20031010555
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月1日
發(fā)明者程新, 常鈞, 蘆令超, 黃世峰, 葉正茂, 劉福田, 程 新 申請人:濟(jì)南大學(xué)