專利名稱：高貝利特含量的硫鋁酸鹽熟料、其制造方法及其用于制備水硬性粘合劑的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富含貝利特的硫鋁酸鹽熟料、這種熟料的制造方法及其用于制備水硬性粘合劑的用途。
多數(shù)現(xiàn)代混凝土是用通常獲自卜特蘭水泥熟料的水硬性水泥制成的。
卜特蘭水泥是通過將石灰石、粘土、硅石和鐵礦石的細(xì)密混合物在旋轉(zhuǎn)爐中加熱至超過1400℃而制造的。煅燒過的混合物，熟料，呈現(xiàn)硬球粒形式，其在冷卻之后，與硫酸鈣和其它添加的礦物一起研磨以形成卜特蘭水泥。
放入爐中的原材料混合物需要非常富含石灰石，以獲得主礦物相是硅酸三鈣石的熟料。
硅酸三鈣石是三硅酸鈣Ca3SiO5的不純形式，其傳統(tǒng)標(biāo)記是C3S。
高百分比的硅酸三鈣石(通常超過50％)在現(xiàn)代水泥的礦物組成中不可缺少，因?yàn)槠淠軌蚴箯?qiáng)度性質(zhì)在凝固之后立即迅速地發(fā)展，并能夠使強(qiáng)度性質(zhì)在28天以上充分形成，以符合本領(lǐng)域中多數(shù)水泥標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格。
對于本發(fā)明的剩余描述，除非另行明確地指明，使用下列縮寫符號指定水泥的礦物組分。
-C代表CaO，-A代表Al2O3，-F代表Fe2O3，-S代表SiO2，-$代表SO3。
在最近十年，大氣中二氧化碳CO2的含量顯著增加，并越來越迅速地持續(xù)增長。這與人類活動有關(guān)，且科學(xué)家一致公認(rèn)這種增長對未來的氣候條件具有重要影響。
如今，許多政府正采取措施逆轉(zhuǎn)這種趨勢并正在研究如何減少CO2排放，特別是工業(yè)排放。水泥工業(yè)極大地造成這些排放，其要對CO2的所有工業(yè)排放的5％負(fù)責(zé)。
如果幾乎完全去除硅酸三鈣石，可以將卜特蘭水泥熟料制造中的CO2排放減少大約10％。如果將加入爐中的石灰石的量減少10％，就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)；與煅燒過程中石灰石的脫碳酸化有關(guān)的CO2的量減少，供應(yīng)能量以使石灰石脫碳酸化所需的燃料量也減少。
如E.Gartner，Cement and Concrete Research，“Industriallyinteresting approaches to low CO2cements”，2004，press CEMCON-02838中的文章所述，這伴隨著降低的爐溫，這具有優(yōu)勢。
具有低硅酸三鈣石含量的卜特蘭水泥熟料總是富含貝利特，二硅酸鈣Ca2SiO4不純形式，其傳統(tǒng)標(biāo)記是C2S。但所得富含貝利特的卜特蘭水泥不能在短期內(nèi)獲得足以符合標(biāo)準(zhǔn)要求的機(jī)械強(qiáng)度性能，也不能獲得目前現(xiàn)代混凝土應(yīng)用所需的性能。
由于這些原因，富含貝利特的卜特蘭水泥熟料的制造不是令人滿意的將工業(yè)CO2排放減少10％或更低的解決方案。
為了開發(fā)商業(yè)上可用的水泥(其制造關(guān)系到CO2的低工業(yè)排放)，必須考察其它類型的水硬性水泥熟料，以鋁酸鈣和/或硫酸鈣為基礎(chǔ)的體系。
富含氧化鋁的水泥，例如LAFARGE的“Fondu Cement”，以它們的短期內(nèi)取得高耐受性的性質(zhì)著名；盡管原材料中具有低石灰石含量，但它們有時表現(xiàn)出公知的“轉(zhuǎn)化”問題，而且機(jī)械強(qiáng)度性能降低，此外它們的制造還需要非常專門化的設(shè)備以及高的燃料消耗，且原材料(例如鋁土礦)較為昂貴。
此外，基于硫酸鹽的水泥，例如石膏和無水石膏，廉價并在其制造過程中幾乎不產(chǎn)生CO2，但由于它們機(jī)械強(qiáng)度性質(zhì)低、耐水性差，不能用在多數(shù)混凝土用途中。
但是，以硫鋁酸鈣(被寫作CSA)為基礎(chǔ)的某些類型的水泥非常重要，因?yàn)樵诘偷墓I(yè)CO2排放方面，它同時具有鋁酸鈣和硫酸鈣的積極作用，而不必使用昂貴的原材料，在一定程度上可以將高質(zhì)量鋁土礦的使用減至最小或用其它材料代替。
在過去30年，中國水泥工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了技術(shù)并確立了一系列關(guān)于硫鋁酸鹽水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)，被稱作“TCS系列”，如Zang L.，Su M.Z.，和WONGY.M.，在期刊“Advances in Cement Research”，第11卷，第1期，1999中所述。
但是，這些水泥不是為了減少CO2的工業(yè)排放而開發(fā)的；它們主要開發(fā)用于必須短期獲得高強(qiáng)度的應(yīng)用領(lǐng)域，例如預(yù)制。
這些“TCS系列”硫鋁酸鹽水泥非常富含硫鋁酸鈣C4A3$相，被稱作“Klein鹽”或“yee’limite”，其能夠短期獲得高的耐受性，但是為了在制造過程中生成，它們必須在爐中加入大量高質(zhì)量鋁土礦作為原材料。這些水泥的成本阻礙了它們在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用。不過，它們可以用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)爐制造。
CSA鋁酸鹽水泥的典型配方列在下表1中。
表1
CSA硫鋁酸鹽水泥同時，美國的P.K.Mehta開發(fā)出其它熟料，其組成基于硫鋁酸鈣相C4A3$“yee’limite”，并在1980年5月的期刊“World CementTechnology”，第166-177而和1978年7月/8月的期刊“World CementTechnology”，第144-160頁中進(jìn)行了描述。
Mehta所述的熟料與“TCS系列”的主要差別在于它們非常高的無水石膏形式的游離硫酸鈣含量。
盡管Mehta所述的熟料從未出售，但引用的熟料#5參考物似乎符合CO2低工業(yè)排放的要求，且性能大致為現(xiàn)代卜特蘭水泥的那些性能。
這種熟料含有20％的C4A3$“yee’limite”、20％無水石膏C$、45％貝利特C2S和15％鐵鋁酸四鈣C4AF。
但是，盡管在實(shí)驗(yàn)室中獲得了良好的性能，這種熟料和Mehta在其出版物中引用的其它熟料具有與它們的高硫酸鈣含量相關(guān)的缺點(diǎn)；實(shí)際上，公知的是，硫酸鈣在高溫下不穩(wěn)定，其在高溫下離解，產(chǎn)生氣體二氧化硫SO2，特別是在還原氣氛中或在氧氣壓低時，旋轉(zhuǎn)爐中的情況就是如此。因此，Mehta提出的熟料難以在不產(chǎn)生與二氧化硫SO2的排放有關(guān)的嚴(yán)重環(huán)境問題的情況下在傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)爐中制造。
Mehta在1980年5月的期刊“World Cement Technology”，第166-177頁引用的熟料#5具有下列礦物組成，其相對于熟料總重量按重量計為C2S45％ C4A3$20％ C4AF15％ C$20％C$硫酸鈣(無水石膏)仍然需要提供在制造過程中產(chǎn)生降低的工業(yè)CO2排放以及要求較少的能量消耗的熟料，這可以增加通常不用作原材料的進(jìn)入其配方的工業(yè)副產(chǎn)物的價值，同時可以獲得具有至少等于傳統(tǒng)卜特蘭水泥的流變和機(jī)械性能的水硬性粘合劑，特別是在初期的機(jī)械性能以及中長期的耐受性發(fā)展方面。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有下列礦物組成的貝利特-硫鋁酸鹽熟料達(dá)到了上述目的，相對于熟料的總重量，其礦物組成為-5至25％、優(yōu)選10至20％的具有符合通式C2AXF(1-X)的組成的鐵鋁酸鈣相，其中X為0.1至0.8，-15至35％、優(yōu)選20至30％的硫鋁酸鈣相“yee’limite”(C4A3$)，-40至75％、優(yōu)選45至65％的貝利特(C2S)，-0.01至10％的一種或數(shù)種選自硫酸鈣、堿性硫酸鹽、鈣鈦礦、鋁酸鈣、鈣鋁黃長石、游離石灰石和方鎂石和/或玻璃相(例如高爐爐渣或水硬玻璃)的次相。
根據(jù)本發(fā)明，熟料含有一種或數(shù)種選自硫、鎂、鈉、鉀、硼、磷、鋅、錳、鈦、氟、氯的第二元素，其以下列量存在-3至10％的硫，以硫酸酐表示，-最多5％的鎂，以氧化鎂表示，-最多5％的鈉，以氧化鈉表示，-最多5％的鉀，以氧化鉀表示，-最多3％的硼，以氧化硼表示，-最多7％的磷，以磷酸酐表示，-最多5％的鋅、錳、鈦或它們的混合物，以這些元素的氧化物表示，-最多3％的氟化物、氯化物或它們的混合物，以氟化鈣和氯化鈣表示，所述添加劑的總含量小于或等于15％。
優(yōu)選地，本發(fā)明的熟料在化學(xué)配方中含有下列物質(zhì)作為第二元素-4至8％的硫，以硫酸酐表示，-1至4％的鎂，以氧化鎂表示，-0.1至2％的鈉，以氧化鈉表示，-0.1至2％的鉀，以氧化鉀表示，-最多2％的硼，以氧化硼表示，-最多4％的磷，以磷酸酐表示，-最多3％的鋅、鎂、鈦、或它們的混合物，用這些元素的氧化物表示，-最多1％的氟化物、氯化物、或它們的混合物，用氟化鈣和氯化鈣表示。
更優(yōu)選地，本發(fā)明的熟料在化學(xué)配方中含有下列物質(zhì)作為第二元素-0.2至1％的鈉，以氧化鈉表示，-0.2至1％的鉀，以氧化鉀表示，-0.2至2％的硼，以氧化硼表示，
-小于或等于1％的氟加氯的含量，用氟化鈣和氯化鈣表示。
優(yōu)選地，在上述優(yōu)選熟料中，鈉和鉀均存在。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選元素是硼，其以硼砂形式加入原料混合物中，促進(jìn)了燒結(jié)過程中貝利特α’相的形成。
因此，有利地，熟料的貝利特相部分或完全以α’形式結(jié)晶。
優(yōu)選地，熟料的貝利特相的至少50重量％是α’形式。
熟料至少包含下列主氧化物，它們存在的比例表示為占熟料總重量的％CaO50至61％Al2O39至22％SiO215至25％Fe2O33至11％通過與卜特蘭水泥的主要組分硅酸三鈣石相(C3S)比較，該熟料中更大量的貝利特相(C2S)完全是有益的。其減少了CO2工業(yè)排放和能量消耗。此外，貝利特有助于貝利特-硫鋁酸鹽水泥的長期強(qiáng)度的發(fā)展。
將熟料與通過試驗(yàn)或理論計算確定的足量石膏或其它形式的硫酸鈣共同研磨，可以獲得水泥。如果為了在熟料中獲得無水石膏在原料混合物中加入過量硫酸鈣，則可以不在熟料中添加額外的石膏而通過研磨熟料直接制備水泥。
這些貝利特-硫鋁酸鹽水泥可以與選自聚萘磺酸酯/鹽、聚三聚氰胺磺酸酯/鹽、羥基羧酸、(聚)丙烯酸、它們的衍生物和相應(yīng)鹽、膦酸衍生物和它們的混合物的一種或數(shù)種分散劑一起使用。
這些混合物是市售產(chǎn)品。作為例子，可以提到CHRYSO出售的產(chǎn)品OPTIMA100和OPTIMA175。
本發(fā)明的硫鋁酸鹽熟料可以有利地包含凝固和/或硬化的促進(jìn)劑或阻滯劑。
本發(fā)明的另一目的是提供硫鋁酸鹽熟料的制造方法，包括
a)制備原料混合物，該原料混合物包含能夠通過燒結(jié)以所需比例提供相C2AXF(1-X)(其中X為0.2至0.8)、C4A3$和C2S的原材料或原材料混合物。
b)在所述原料混合物中添加并混入至少一種添加劑，該添加劑提供選自硫、鎂、鈉、鉀、硼、磷、鋅、錳、鈦、氟、氯或它們的混合物的第二元素，其量為經(jīng)計算使得在燒結(jié)之后如上所示的第二元素的量小于或等于熟料總重量的15重量％；和c)在1150℃至1350℃、優(yōu)選在1220℃至1320℃的溫度將所述混合物在具有充分的氧化性以避免硫酸鈣被還原成二氧化硫的氣氛中煅燒至少15分鐘。
由此，與由典型的卜特蘭水泥的燒結(jié)產(chǎn)生的結(jié)果相比，CO2的排放減少了25％以上。
本發(fā)明的熟料制造中所用的原材料選自磷酸鹽石灰石、鎂石灰石、粘土、粉煤灰、爐灰、流化床灰、紅土、鋁土礦、紅泥、爐渣、熔渣、石膏、脫硫石膏、磷石膏、脫硫泥、工業(yè)爐渣、和它們的混合物。
提供第二元素的添加劑可以是原材料本身，只要它們含有適當(dāng)比例的所需第二元素或這些第二元素的特定化合物，例如氧化物，例如鈉、鉀、鎂、硼(特別是硼砂)、鋅、鎂、鈦的氧化物，鹵化物，例如氟化鈣和氯化鈣，和硫酸鹽，特別是硫酸鈣。
本發(fā)明所用的術(shù)語“提供第二元素的添加劑”是指提高原材料的混合物的燒結(jié)能力、并使相的所需晶體形式穩(wěn)定以提高其反應(yīng)性的化合物。
粘合劑(特別是本發(fā)明的熟料)的制造包括將熟料與石膏一起研磨直至其足夠細(xì)以激活其水硬性性質(zhì)。從水硬性角度看，熟料的比表面越大，其反應(yīng)性越好。
優(yōu)選地，將熟料研磨至獲得超過3000平方厘米/克、有利地超過3500平方厘米/克的勃氏比表面積。
粘合劑可以包含硫酸鈣和/或氧化鈣的源材料。
有利地，本發(fā)明的粘合劑包含多達(dá)粘合劑總重量的15重量％的選自石膏、無水石膏和半水合石膏的材料。
根據(jù)另一有利的實(shí)施方案，本發(fā)明的粘合劑還可以包含多達(dá)粘合劑總重量的30重量％的至少一種選自石灰石、火山灰、粉煤灰和高爐爐渣的材料。
本發(fā)明的粘合劑還可以包含至少一種緩凝劑。
這種緩凝劑可以選自葡糖酸鹽、糖類、磷酸和羧酸型緩凝劑、或它們的混合物。
優(yōu)選地，本發(fā)明的粘合劑包含至少一種選自聚萘磺酸酯/鹽、聚三聚氰胺磺酸酯/鹽、羥基羧酸、(聚)丙烯酸和它們的相應(yīng)鹽、膦酸衍生物和它們的混合物的分散劑。
本發(fā)明還包括使用本發(fā)明的粘合劑制造漿料、混凝土或灰漿。
通過下列實(shí)施例闡述本發(fā)明。
在這些實(shí)施例中，除非另行指明，所有量和百分比均按重量計。


圖1顯示了與參比灰漿相比的根據(jù)本發(fā)明制成的不同灰漿的機(jī)械強(qiáng)度性能隨時間的演化。
實(shí)施例1硫鋁酸鹽熟料的原料混合物的制備為了制造本發(fā)明的硫鋁酸鹽熟料，所用原材料選自MEAC出售的Orgon石灰石、BSR牌富含氧化鋁的粘土和/或AGS-BMP出售的較不富含氧化鋁的BS5牌粘土和來自Villiers的壓碎的天然石膏。還使用表3中所示的少量氧化鐵或鐵礦石以調(diào)節(jié)熟料的鐵酸鹽相含量。
所用原材料的化學(xué)配方列在表2中。
表2
將原材料在100℃干燥4小時(石膏除外)，然后研磨以使它們能夠通過80微米篩目的篩。
將壓碎和研磨過的石膏和BS4粘土預(yù)先用100微米篩子篩分，然后將它們加入原材料混合物中。
但是，所有粒度超過80微米的粒子少于原材料混合物的5％。
由此，通過將石灰石、粘土、石膏和氧化鐵例如與BS4粘土按照表3中所示的比例混合在一起，獲得基礎(chǔ)原料混合物。
表3
通過添加選自硼砂、氧化鋅、氧化鎂和石膏(SO3)的添加劑或添加劑混合物，由這些基礎(chǔ)原材料制造不同的原料混合物。添加劑的比例顯示在表4中。
表4
將所得原料混合物混合并通過連續(xù)稀釋來均化。
然后使用旋轉(zhuǎn)制粒機(jī)將所得原料混合物以球粒形式調(diào)節(jié)，直至獲得直徑為5至10毫米的球粒。
將由此獲得的球粒在100℃的爐中放置12小時。
實(shí)施例2硫鋁酸鹽熟料的制備將250克來自表4的原料混合物置于直徑7厘米、高10厘米的坩鍋中。
首先使坩鍋達(dá)到950至975℃的預(yù)煅燒溫度，升溫速率為大約15℃/分鐘。將原料混合物預(yù)煅燒30分鐘。
然后，將坩鍋迅速轉(zhuǎn)移到預(yù)先被加熱至950至975℃的高溫爐中。
使由此轉(zhuǎn)移的坩鍋在950至950℃達(dá)到熱平衡，然后以5℃/分鐘升高溫度，直至其在30至60分鐘的時間內(nèi)達(dá)到1150至1350℃的溫度。
在焙燒時間后，將由此獲得的熟料敞開冷卻直至其達(dá)到環(huán)境溫度。
如表5中所示，與普通卜特蘭水泥相比，在熟料制造過程中CO2排放的減少大于25％。
表5
此外，低的燒結(jié)溫度和大比例石膏在這些硫鋁酸鹽熟料中的使用也有助于減少CO2排放，并有助于將燒結(jié)所需的能量減少20％以上。
實(shí)施例3硫鋁酸鹽水泥通過使用容量為1千克的實(shí)驗(yàn)室研磨機(jī)、與作為凝固調(diào)節(jié)劑的8％石膏共同研磨，獲得不同熟料所對應(yīng)的水泥，但表4中的原料混合物+SO4所對應(yīng)的熟料除外，其已經(jīng)含有所需量的石膏。
實(shí)施例4對灰漿的稠度、凝固時間和機(jī)械強(qiáng)度性能的評測使用由實(shí)施例2中的熟料獲得的不同水泥，制造具有下列組成的灰漿500克水泥500克粒度為0/0.315毫米的砂-石灰250克水在將這三種組分依次添加到Kenwood混合機(jī)中之后，將混合物低速混合30秒，然后高速混合30秒。
這兩種速度相當(dāng)于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN 196-1對灰漿進(jìn)行試驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)化混合機(jī)的速度。
在20℃評測所得灰漿的稠度和它們的凝固時間。
用Vicat設(shè)備根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN 196-3進(jìn)行凝固試驗(yàn)。
根據(jù)出版物 P.C，Jolicoeur C，和MacGregor J.G.，“SuperplasticizersHow they work and why they occasionally don’t”，Concrete International，笫16卷，笫15號，1994，第32-45頁中所述的微坍落法評測稠度。
在使用金屬模具在20℃制備的、并根據(jù)情況在6小時或2小時后從模子中取出的棱形灰漿的2×2×10立方厘米試樣上測量它的機(jī)械強(qiáng)度。然后將試樣保持在20℃的水中直至測量結(jié)束。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN 196-1測試所得試樣的耐受性。
實(shí)施例5對本發(fā)明的灰漿樣品進(jìn)行的對比試驗(yàn)根據(jù)實(shí)施例4中的方法制造包含卜特蘭水泥“Saint Pierre la Cour”(SPLC)，CPA CEM I，52,5根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN 197-1的灰漿，以用作不同試驗(yàn)的對比樣品。
這些試驗(yàn)的結(jié)果列在下表6中表6
CPA SPLCSaint Pierre La Cour卜特蘭水泥CSA硫鋁酸鹽水泥基礎(chǔ)CSA不含添加劑的硫鋁酸鹽水泥所得結(jié)果表明，本發(fā)明的優(yōu)選配方CSA硼砂具有與SPLC卜特蘭水泥相當(dāng)?shù)男阅堋?br> 它們還顯示了添加劑對凝固時間和機(jī)械強(qiáng)度性能的獲取的影響，特別是對CSA硼砂化合物而言。
實(shí)施例6對比試驗(yàn)按照與實(shí)施例1中相同的方式，使用相同的原材料，制備基礎(chǔ)硫鋁酸鹽熟料的新型原料混合物。以這種基礎(chǔ)原料混合物為原料，按照與實(shí)施例1中相同的方式，通過添加細(xì)碎添加劑或添加劑混合物，制造五種改性的原料混合物。這些添加劑是化學(xué)純的化合物。
由基礎(chǔ)原料混合物和由五種改性的原料混合物，遵循實(shí)施例2中描述的操作參數(shù)，并使用1300℃的最高燒結(jié)溫度30分鐘，制備六種硫鋁酸鹽熟料。
通過將直接的最后分析與計算方法結(jié)合，測定六種CSA熟料的化學(xué)配方。結(jié)果列在表7中
表7以氧化物重量％表示的熟料的估計配方
項(xiàng)目2至6基礎(chǔ)CSA+添加劑然后根據(jù)實(shí)施例3中所述的方法研磨所得熟料，以獲得勃氏比表面積為3800±100平方厘米/克的水泥，不同的是石膏重量在每種情況下為熟料的12％。
由這六種水泥制備六種灰漿，并按照與實(shí)施例4中相同的方式測試它們的性質(zhì)(稠度、凝固時間、機(jī)械強(qiáng)度性能)。
作為比較，對于項(xiàng)目7的灰漿，使用與實(shí)施例5中所用相同的新一批的卜特蘭水泥(St.Pierre La Cour CEM I 52.5)。
這些灰漿試驗(yàn)的結(jié)果列在表8和圖1中。
表8制成的灰漿的機(jī)械性能
項(xiàng)目2至6基礎(chǔ)CSA+添加劑表8和圖1清楚地表明，與對照的卜特蘭水泥(第7號)相比，所有CSA基水泥均在短時間內(nèi)產(chǎn)生更好的機(jī)械強(qiáng)度性能。但是，在28天時，與最好的改性CSA水泥(64Mpa)相比，對照的卜特蘭水泥產(chǎn)生略好的機(jī)械強(qiáng)度(67Mpa)。但用添加劑改性的所有CSA水泥均產(chǎn)生在根據(jù)歐洲水泥標(biāo)準(zhǔn)對于卜特蘭水泥可接受的范圍內(nèi)的機(jī)械強(qiáng)度(＞35MPa)。
除了由堿金屬混合物制成的混合物外，所有制成的混合物均具有可接受的初始流動性和凝固時間。
權(quán)利要求
1.硫鋁酸鹽熟料，其特征在于相對于熟料的總重量，其包含下列物質(zhì)作為相組分-5至25％、優(yōu)選10至20％的鐵鋁酸鈣相，其組成符合通式C2AXF(1-X)，其中X為0.2至0.8，-15至35％、優(yōu)選20至30％的硫鋁酸鈣相“yee’limite”(C4A3$)，-40至75％、優(yōu)選45至65％的貝利特(C2S)，-0.01至10％的一種或數(shù)種選自硫酸鈣、堿性硫酸鹽、鈣鈦礦、鋁酸鈣、鈣鋁黃長石、游離石灰石和方鎂石和/或玻璃相的次相，-并且其特征在于其含有一種或數(shù)種選自硫、鎂、鈉、鉀、硼、磷、鋅、錳、鈦、氟、氯的第二元素，它們以下列量存在-3至10％的硫，以硫酸酐表示，-最多5％的鎂，以氧化鎂表示，-最多5％的鈉，以氧化鈉表示，-最多5％的鉀，以氧化鉀表示，-最多3％的硼，以氧化硼表示，-最多7％的磷，以磷酸酐表示，-最多5％的鋅、錳、鈦或它們的混合物，以這些元素的氧化物表示，-最多3％的氟化物、氯化物或它們的混合物，以氟化鈣和氯化鈣表示，所述添加劑的總含量小于或等于15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的硫鋁酸鹽熟料，其特征在于其包含一種或數(shù)種下列量的第二元素，這些量是相對于熟料總重量的重量比-4至8％的硫，以硫酸酐表示，-1至4％的鎂，以氧化鎂表示，-0.1至2％的鈉，以氧化鈉表示，-0.1至2％的鉀，以氧化鉀表示，-最多2％的硼，以氧化硼表示，-最多4％的磷，以磷酸酐表示，-最多3％的鋅、鎂、鈦，或它們的混合物，用這些元素的氧化物表示，-最多1％的氟化物、氯化物、或它們的混合物，用氟化鈣和氯化鈣表示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的硫鋁酸鹽熟料，其特征在于其包含一種或數(shù)種下列量的第二元素，這些量是相對于熟料總重量的重量比-0.2至1％的鈉，以氧化鈉表示，-0.2至1％的鉀，以氧化鉀表示，-0.2至2％的硼，以氧化硼表示，-小于或等于1％的氟加氯的含量，用氟化鈣和氯化鈣表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的硫鋁酸鹽熟料，其特征在于其至少包含下列主氧化物，它們存在的比例表示為占熟料總重量的％CaO50至61％Al2O39至22％SiO215至25％Fe2O33至11％
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的硫鋁酸鹽熟料，其特征在于熟料的貝利特相部分或完全以α’形式結(jié)晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的硫鋁酸鹽熟料，其特征在于熟料的α’形式的貝利特相為熟料的至少50重量％。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的硫鋁酸鹽熟料，其特征在于其包含凝固和/或硬化的促進(jìn)劑或阻滯劑。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的熟料的制造方法，其特征在于包括a)制備原料混合物，該原料混合物包含能夠通過燒結(jié)以所需比例提供相C2AXF(1-X)、C4A3$和C2S的至少一種原材料或原材料的混合物，其中X為0.2至0.8；b)在所述原料混合物中添加并混入至少一種添加劑，該添加劑提供選自硫、鎂、鈉、鉀、硼、磷、鋅、錳、鈦、氟、氯或其混合物的第二元素，其量為經(jīng)計算可提供根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的熟料；和c)在1150℃至1350℃、優(yōu)選在1220℃至1320℃的溫度將所述混合物在具有充分的氧化性以避免硫酸鈣被還原成二氧化硫的氣氛中煅燒至少15分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的硫鋁酸鹽熟料的制造方法，其特征在于制造中所用的原材料選自磷酸鹽石灰石、鎂石灰石、粘土、粉煤灰、爐灰、流化床灰、紅土、鋁土礦、紅泥、爐渣、熔渣、石膏、脫硫石膏、磷石膏、脫硫泥、工業(yè)爐渣、和它們的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的熟料的制造方法，其特征在于在有或沒有石膏、或半水合石膏、或無水石膏形式的硫酸鈣的情況下，將所獲熟料研磨直至獲得超過3000平方厘米/克、有利地超過3500平方厘米/克的勃氏比表面積。
11.水硬性粘合劑，含有根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的熟料和硫酸鈣和/或氧化鈣的源材料的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的粘合劑，其特征在于其含有多達(dá)粘合劑總重量的30重量％的至少一種選自石灰石、火山灰、粉煤灰和高爐爐渣的材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的粘合劑，其特征在于其含有多達(dá)粘合劑總重量的15重量％的選自石膏、無水石膏和半水合石膏的材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13任一項(xiàng)的粘合劑，其特征在于其含有至少一種選自葡糖酸鹽、糖類、磷酸和羧酸型緩凝劑、或其混合物的緩凝劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14任一項(xiàng)的粘合劑，其特征在于其含有至少一種選自聚萘磺酸酯/鹽、聚三聚氰胺磺酸酯/鹽、羥基羧酸、(聚)丙烯酸、它們的衍生物和它們的相應(yīng)鹽、膦酸衍生物和它們的混合物的分散劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)的粘合劑，其特征在于其用于制造漿料、灰漿或水泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及貝利特－硫鋁酸鹽熟料、這種熟料的制造方法及其用于制備水硬性粘合劑的用途，所述熟料包含下列礦物組成5至25％、優(yōu)選10至20％的鐵鋁酸鈣相，其組成符合通式C2AXF(1－X)，其中X為0.2至0.8，15至35％、優(yōu)選20至30％的硫鋁酸鈣相“yee’limite”(C4A3$)，40至75％、優(yōu)選45至65％的貝利特(C2S)，0.1至10％的一種或數(shù)種選自硫酸鈣、堿性硫酸鹽、鈣鈦礦、鋁酸鈣、鈣鋁黃長石、游離石灰、方鎂石和/或玻璃相的次相，和至少一種選自硫、鎂、鈉、鉀、硼、磷、鋅、錳、鈦、氟、氯的第二元素，其中所述第二元素的總含量小于或等于15％。
文檔編號C04B28/06GK101023043SQ200580031466
公開日2007年8月22日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者E·佳特納, 李觀書 申請人:拉法爾熱公司