一種水泥促凝劑的制備方法及其應(yīng)用
專利匯可以提供一種水泥促凝劑的制備方法及其應(yīng)用專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且一種 水 泥促凝劑的制備方法，凡具有 火山灰 質(zhì)活性的物質(zhì)都可以作制備 水泥 促凝劑的基本材料，以基本材料100重量份為基準(zhǔn)，加入CaO或Ca(OH)210～50份用水拌和經(jīng)放置處理便能生成水化 硅 酸 鈣 、水化 鋁 酸鈣等水化產(chǎn)物晶種，還可以用 水泥熟料 或水泥粉與水拌和后經(jīng)放置處理便能生成水化產(chǎn)物晶種，作水泥促凝劑或者直接取代水泥混合材。本 發(fā)明 從根本上解決水泥緩凝的技術(shù)難題而且能最大限度地發(fā)揮摻氟硫礦化劑的作用，從而提高立窯水泥 質(zhì)量 、降低生產(chǎn)成本。，下面是一種水泥促凝劑的制備方法及其應(yīng)用專利的具體信息內(nèi)容。
1、一種水泥促凝劑的制備方法，其特征在于火山灰質(zhì)材料粉磨后與氫氧化鈣 或氧化鈣和水拌和經(jīng)放置處理能夠生成作水泥促凝劑用的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣 等水化產(chǎn)物晶種；凡具有火山灰質(zhì)活性的物質(zhì)都可以作為制備水泥促凝劑的基本材 料，以基本材料100重量份為基準(zhǔn)，接如下配方和工藝條件制備：
(1)配方：CaO或Ca(OH)2?10～50份
?????????NaCl或CaCl2???0～5份
?????????Na2SiO3??????0～10份
(2)工藝條件：放置溫度?室溫～100℃
????????????放置時間????7天～1天
2、一種水泥促凝劑的制備方法，其特征在于還可以用水泥熟料或水泥粉與水 拌和后經(jīng)放置處理能生成作水泥促凝劑用的水化產(chǎn)物晶種。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水泥促凝劑的制備方法，其特征在于火山灰質(zhì) 材料包括燒粘土或燒頁巖或粉煤灰或油頁巖渣或燒煤矸石或凝灰?guī)r或氟騰爐渣或礦 渣或火山灰。
4、一種水泥促凝劑的應(yīng)用，其特征在于，按水泥100重量份為基準(zhǔn)，用根 據(jù)權(quán)利要求1、2、3所制備的水泥促凝劑取代水泥的2～15重量份，可用于加 速水泥的凝結(jié)速度。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水泥促凝劑的應(yīng)用，其特征在于該水泥促凝劑 還可以直接取代水泥混合材。
本發(fā)明涉及水泥生產(chǎn)工業(yè)技術(shù)，是一種水泥促凝劑的制備方法及其應(yīng)用。
國外自五十年代開始應(yīng)用氟化鈣作礦化劑燒制水泥的技術(shù)。該技術(shù)能改善水泥 生料的易燒性、加速A礦(阿利特)生成并提高其水化活性，故已成為立窯水泥廠 提高產(chǎn)質(zhì)量、降低消耗的最有效途徑之一。我國立窯水泥廠自八十年代初開始較廣 泛地應(yīng)用氟硫復(fù)合礦化劑技術(shù)，已取得了較大的經(jīng)濟效益。但是，摻氟硫復(fù)合礦化 劑燒制水泥，由于氟的作用，Al2O3大量固溶入A礦及鐵相中去，使熟料中C3A大量 減少，阿利特水化時誘導(dǎo)期延長，所以常常使水泥的凝結(jié)時間延長，在實際應(yīng)用中 因水泥緩凝而影響了施工速度及工程質(zhì)量。
為了解決水泥緩凝的問題，絕大部分廠家迫于無奈只能用降低氟化鈣的摻入量 來緩解緩凝的矛盾。但是氟化鈣摻量不足，不但會大大減弱礦化劑的作用效果，而 且還降低了A礦的活性，以致水泥強度大幅度下降?！端唷冯s志1994年第4 期，第7～12頁，題為“鑲江水泥廠熟料慢凝原因分析及其對策”一文中公布了 從配料和煅燒方面改善含氟硫水泥熟料慢凝的對策：控制F/SO3在0.42～0.55范 圍，創(chuàng)造條件摻加鋁質(zhì)校正原料，并在粉磨熟料時摻加5％市購早強型熟料，再采 用快燒急冷制度，使熟料初凝時間可控制在3.5小時之內(nèi)。它的不足之處在于不但 改變了原有的生產(chǎn)工藝條件，要求配料和煅燒穩(wěn)定，而且早強型熟料作外加劑成本 太高。
如何能最大限度地發(fā)揮氟硫礦化劑的作用，又能控制好水泥的凝結(jié)時間，仍然 是目前水泥廠家的一大技術(shù)難題。
本發(fā)明的目的在于克服背景技術(shù)的不足之處，研究出一種既能最大限度地發(fā)揮 摻氟硫礦化劑的作用，又能控制好水泥凝結(jié)時間的水泥促凝劑。在磨制水泥時或使 用水泥時，加入適量的水泥促凝劑，既能從根本上解決水泥緩凝的技術(shù)難題，使氟 硫礦化劑技術(shù)進一步完善，又能提高立窯水泥質(zhì)量降低生產(chǎn)成本。而對水泥性能沒 有產(chǎn)生任何不良影響。
本發(fā)明的目的可通過以下措施來達到：
本發(fā)明從研究摻氟硫礦化劑燒制的水泥緩凝機理出發(fā)，通過大量的實驗及分析， 找出具有火山灰質(zhì)活性的物質(zhì)作促凝劑的基本材料，它包括燒粘土或燒頁巖或粉煤 灰或油頁巖渣或燒煤矸石或凝灰?guī)r或沸騰爐渣或礦渣或火山灰，總之凡是與氫氧化 鈣或氧化鈣和水拌和后經(jīng)放置處理能夠生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物的 均可作為制備水泥促凝劑的基本材料，以基本材料100重量份為基準(zhǔn)，按如下配 方和工藝條件制備： (1)配方：CaO或Ca(OH)2???????10～50份
?????NaCl或CaCl2?????????0～5份
?????Na2SiO3???????????0～10份
(2)工藝條件：放置溫度??室溫～100℃
????????????放置時間?????7天～1天
配方中NaCl、CaCl2、Na2SiO3均為激發(fā)劑，激發(fā)劑是為加快反應(yīng)速度而拌入的激 發(fā)火山灰質(zhì)材料活性的物質(zhì)，并非水泥促凝劑的必備成份。而CaO或Ca(OH)2是必備 成份，其摻量多少與放置時間和溫度相關(guān)，當(dāng)其它條件一定時，CaO或Ca(OH)2摻量 愈多、放置時間越長，便可生成更多的水化產(chǎn)物，其促凝效果就越大。另則，放置 溫度越高、放置時間相對短。CaO或Ca(OH)2實際摻入量可根據(jù)實際生產(chǎn)情況而定。 是否加入激發(fā)劑也應(yīng)視實際生產(chǎn)情況而定，加激發(fā)劑且放置溫度高，可加速水化產(chǎn) 物的生成，放置時間就相對短；不加激發(fā)劑且放置溫度較低時，水化產(chǎn)物生成速度 緩慢些，放置時間就相對長些。
本法制備的水泥促凝劑直接應(yīng)用于水泥生產(chǎn)或藏工時的水泥中，按水泥100重 量份為基準(zhǔn)計，用水泥促凝劑為2～15重量份，取代水泥或水泥混合材；摻量越 多、水泥凝結(jié)越快、凝結(jié)時間越短。
采用氟硫礦化劑燒制水泥緩凝的原因是：當(dāng)摻氟硫礦化劑后，由于氟的作用， Al2O3大量固溶入A礦及鐵相中去，使熟料中C，A大量減少，這時水泥的早期凝結(jié)就只 能依賴于A礦的早期水化性能。與純C，S或不含氟的A礦相比，含氟硫A礦水化活性 中心數(shù)量增多，早期水化迅速，導(dǎo)致了初始水化時液相中形成[Ca++]、[OH-]、[SiO4-]、 [AlO45-]過飽和狀態(tài)和高堿度的溶液，過飽和度較大，液相為水化硅酸鈣、水化鋁酸 鈣和氫氧化鈣的溶膠體，并因A礦的內(nèi)吸作用，A礦表面形成了部分凝膠膜，阻礙了 A礦早期的進一步水化。此外，在這種高堿度的過飽和液相中，水化硅酸鈣、水化 鋁酸鈣和氫氧化鈣要經(jīng)過一個較長的成核時間，且在這種條件下易形成微晶化的產(chǎn) 物，從而導(dǎo)致了誘導(dǎo)期延長，凝結(jié)時間變慢。在一定范圍內(nèi)，氟摻量增加，A礦中 Al2O3固溶量增加，A礦水化活性越高，誘導(dǎo)期越長，凝結(jié)越慢。
本發(fā)明針對綜上所述的實質(zhì)即水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣和氫氧化鈣成核過程的 延長及晶體細(xì)化，以火山灰質(zhì)材料加入一定量的Ca(OH)2，拌水后在一定溫度下放置 一段時間，使其水化，生成一定量的水化產(chǎn)物：水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、氫氧化 鈣，這就生成了水泥促凝劑所要求的主要晶種礦物，將適量的促凝劑加入到緩凝的 水泥中，這些晶種作為結(jié)晶中心，能夠顯著加速緩凝水泥水化、促使水化硅酸鈣、 水化鋁酸鈣和氫氧化鈣的析晶，使含氟硫的A礦誘導(dǎo)期明顯縮短，從而使水泥的凝 結(jié)時間大大加快。
根據(jù)上述原理，水泥熟料或水泥粉與水拌和后經(jīng)放置處理也能生成作水泥促凝 劑用的水化產(chǎn)物晶種。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：
l、采用本法制備的水泥促凝劑可使水泥凝結(jié)時間縮短40分鐘以上，取代水 泥總重量的2～15％強度基本不降低。以廣州石井水泥廠和高明滄江水泥廠采用 氟硫礦化劑燒制的425R普通硅酸鹽水泥與按本法摻入適量促凝劑后的水泥作對 比，有關(guān)凝結(jié)時間和強度的對比數(shù)據(jù)見表1、表2。
2、采用本法制備水泥促凝劑的工藝條件簡單，設(shè)備投資少，原料來源豐富且 價廉，作為水泥混合材一次性直接摻入，可大大降低水泥生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)質(zhì)量。
3、本法從探討機理出發(fā)，從根本上徹底解決水泥緩凝的技術(shù)難題，而且能最 大限度地發(fā)揮摻氟硫礦化劑的作用，從而使氟硫礦化劑技術(shù)的應(yīng)用得到進一步完善。
4、本法制備的水泥促凝劑的適用范圍廣，可在不改變原水泥廠現(xiàn)有的配料和 煅燒制度，把火山灰質(zhì)水泥促凝劑應(yīng)用到立窯、回轉(zhuǎn)窯及窯外分解窯生產(chǎn)的水泥中。 包括因解決不了水泥緩凝問題而不敢采用氟硫礦化劑煅燒技術(shù)來降低能耗的回轉(zhuǎn)窯 廠，應(yīng)用本發(fā)明后，亦可以放心使用氟硫礦化劑煅燒技術(shù)。具體凝結(jié)時間和強度的 對比數(shù)據(jù)見表3。
實施例一：
首先以100重量份燒粘土或凝灰?guī)r或燒頁巖加入20重量份Ca(OH)2和1.78 重量份CaCl2，加水拌合后在55℃下放置3天，濕磨后120℃烘干，制得促凝 劑A。然后摻加促凝劑A5％到高明滄江廠425R普通硅酸鹽水泥中，初凝時間 由4小時5分縮短至2小時36分，提前1小時29分，終凝時間由5小時15分 縮短至3小時38分，提前1小時38分；3天、28天抗折、抗壓強度不降低。 具體數(shù)據(jù)見表2。
實施例二：
首先以100重量份粉煤灰或燒煤矸石或油頁巖渣加入20重量份CaO和3.91 重量份Na2SiO3，加水拌合后在室溫下放置7天，濕磨后150℃烘干，制得促凝劑B。 然后摻加促凝劑B10％到廣東仁化廠霞山牌425R普通硅酸鹽水泥中，初凝時 間由3小時58分縮短至2小時27分，提前1小時31分，終凝時間由5小時5 分縮短至4小時1分，提前1小時4分；3天、28天抗折、抗壓強度降低很少。 具體數(shù)據(jù)見表3。
實施例三：
首先以100重量份沸騰爐渣或礦渣加入16.7重量份Ca(OH)2，不加激發(fā)劑，加 水拌合后在90℃下放置36小時，濕磨后120℃烘干，制得促凝劑C。然后摻 加促凝劑C15％到廣州石井廠425R礦渣水泥中，初凝時間由3小時21分縮 短至2小時9分，提前1小時12分，終凝時間由4小時24分縮短至3小時6分， 提前1小時18分；3天、28天抗折、抗壓強度降低很少。具體數(shù)據(jù)見表3。
實施例四：
首先以100重量份水泥粉加水拌合后在室溫下放置1天，濕磨后110℃烘 干，制得促凝劑D。然后摻加促凝劑D15％到廣州石井廠425R礦渣水泥中， 初凝時間由3小時21分縮短至2小時15分，提前1小時6分，終凝時間由4小 時20分縮短至3小時33分，提前51分；3天、28天抗折、抗壓強度不降低。 具體數(shù)具見表3。
?????????????????????????????????表1 試驗方案 ??標(biāo)準(zhǔn)稠度 ?????(％) ?初????凝 ?(小時：分) ??終????凝 ?(小時：分) ?????????????????????強度(MPa) ????抗折 ????抗壓 ?3d ????28d ????3d ????28d 廣州石井普 硅425R ????26.25 ????3：58 ????5：12 ?4.7 ????7.5 ????26.4 ????53.7 粉煤灰促凝 劑取代5％水泥 ????26.60 ????3：17 ????4：19 ?4.7 ????7.4 ????25.4 ????54.3 粉煤灰促凝劑取代10％水泥 ????27.20 ????2：52 ????3：38 ?4.5 ????7.1 ????24.7 ????53.2 粉煤灰促凝劑取代15％水泥 ????27.85 ????2：28 ????3：16 ?4.1 ????6.8 ????24.0 ????52.4
????????????????????????????表2 試驗方案 ??標(biāo)準(zhǔn)稠度 ????(％) 初????凝 (小時：分) ?終????凝 (小時：分) ????強度(MPa) ????抗折 ????抗壓 ?3d ?28d ??3d ?28d 高明滄江普 硅425R ????26.8 ?4：05 ?5：15 ?4.5 ?7.8 ?27.4 ?51.3 粉煤灰促凝劑 取代5％水泥 ????26.8 ?2：50 ?3：52 ?4.1 ?7.3 ?26.7 ?51.6 燒粘土促凝劑 取代5％水泥 ????26.6 ?2：36 ?3：38 ?4.4 ?7.6 ?27.0 ?52.3 沸騰爐渣促凝 劑取代5％水泥 ????26.7 ?2：42 ?3：42 ?4.3 ?7.4 ?26.8 ?51.9
????????????????????????????表3 試驗方案 ???標(biāo)準(zhǔn)稠度 ????(％) ??初????凝 ??(小時：分) ???終????凝 ??(小時：分) ????????????????????強度(MPa) ?????????抗折 ????????抗壓 ????3d ?28d ?????3d ?28d 廣州石井 425R#礦渣 ????25.75 ????3：21 ????4：24 ????4.4 ?7.6 ?????26.2 ?54.8 已水化水泥 粉促凝劑取 代5％水泥 ????26.2 ????2：15 ????3：33 ????4.3 ?7.8 ?????25.9 ?55.2 沸騰爐渣促凝 劑取代15％ 水泥 ????27.4 ????2：09 ????3：06 ????4.5 ?7.0 ?????25.3 ?52.9 仁化霞山 425R#普硅 ????25.40 ????3：58 ????5：05 ????5.8 ?8.1 ?????28.0 ?51.1 粉煤灰促凝劑 取代10％水泥 ????27.20 ????2：27 ????4：01 ????4.9 ?7.3 ?????27.1 ?50.0 珠江粵秀525# 硅酸鹽* ????23.8 ????1：35 ????2：24 ????6.4 ?9.0 ?????38.4 ?57.2 粉煤灰促凝劑 取代5％水泥* ????25.4 ????1：08 ????2：00 ????5.6 ?8.3 ?????36.8 ?57.1
注：*水灰比w/c＝0.48
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