本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，特別涉及一種利用硅酸鹽熟料誘導硫鋁酸鹽熟料燒成的方法。
背景技術：
普通硅酸鹽水泥熟料中兩種最主要的礦物是硅酸三鈣(C3S)和硅酸二鈣(C2S)，C3S約占50-55％，C2S約為20-25％，生產C3S比C2S需要更多的氧化鈣(CaO)，CaO來源于石灰石的分解，顯然增加熟料中C2S的含量，減小C3S的含量就能夠使水泥原料中的石灰石比例大幅度降低，降低二氧化碳的排放。但是僅僅將C3S和C2S的比例進行改變，得到的高C2S水泥(也稱高貝利特水泥)，雖然具有水化熱低、需水量小、與外加劑適應性好、后期強度高等性能優(yōu)點，但其早期強度明顯偏低的缺點，對水泥的實際使用造成了很大的影響，很難能得到推廣和應用。
硫鋁酸鹽水泥熟料是我國自主發(fā)明的一種特種水泥熟料，其主要礦物是無水硫鋁酸鈣（C4A3 ）和硅酸二鈣(C2S)，前者約占60-70％，后者約占20-30％，因為早期水化反應很快，這種水泥具有很高的早期強度。硫鋁酸鹽水泥熟料的這兩種主要礦物，和硅酸三鈣相比，形成時需要的氧化鈣都明顯降低，因此和普通硅酸鹽水泥熟料相比，硫鋁酸鹽水泥生產中排放的二氧化碳能夠降低35％。目前，由于鋁礬土資源逐步枯竭，鋁礬土原料品位降低導致生產出來的硫鋁酸鹽熟料早期強度較低，利用該早期強度較低的熟料生產出來的水泥及水泥制品的早期凝結硬化速度變慢，脫模強度降低，硫鋁酸鹽水泥快硬早強的特性得不到充分體現(xiàn)；并且硫鋁酸鹽水泥后期強度增加緩慢甚至倒縮，目前只能夠作為特殊用途的水泥，而不能作為大宗材料使用。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用硅酸鹽熟料誘導硫鋁酸鹽熟料燒成的方法。該熟料燒成方法是以硅酸鹽熟料為晶種，采用油頁巖渣和脫硫石膏工業(yè)固體廢棄物做原料，熟料燒成溫度低，成本低，獲得的熟料早期強度高、凝結時間快，后期強度增加。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
將硅酸鹽熟料、油頁巖渣、石灰石、脫硫石膏和鋁礬土混合均勻，經破碎粉磨制成一定細度生料，再經一定溫度煅燒、冷卻制得硫鋁酸鹽熟料，其中各原料所占質量百分數(shù)依次為硅酸鹽熟料8-18%、油頁巖渣20-40%、石灰石30-50%、脫硫石膏5-14%、其余為鋁礬土。
作為優(yōu)化，所述硅酸鹽熟料中C3S的質量百分含量為50-60%；油頁巖渣為油頁巖燃燒后的工業(yè)廢物，其中SiO2、Al2O3和CaO質量百分含量分別為50-65%、12-20%和6-10%；石灰石中CaO質量百分數(shù)含量為52-58%；脫硫石膏為熱電廠脫硫后的工業(yè)廢渣，其中SO3的質量百分含量為38-40%；鋁礬土中Al2O3質量百分含量大于70%。
作為優(yōu)化，所述生料粉磨至80μm方孔篩篩余為8-12%。
作為優(yōu)化，所述煅燒溫度為1180-1220℃。
作為優(yōu)化，所述硫鋁酸鹽熟料有如下重量百分比的礦物組成：30-50%C4A3，20-40%C2S，5-10%C3S，2-10%C4AF，2-5%CaSO4，余量為混雜礦物成分。
作為優(yōu)化，所述硫鋁酸鹽熟料具有如下性能：初凝時間6-20min，終凝時間25-60min；2小時抗折強度1.5-3.0MPa，2小時抗壓強度5-16MPa；1d抗折強度4.5-7MPa，1d抗壓強度35-50MPa；3d抗折強度6-10MPa，3d抗壓強度56-70MPa；28天抗折強度9-15MPa，28天抗壓強度70-90MPa；且體積穩(wěn)定性和耐久性能良好。
本發(fā)明的突出優(yōu)點
相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下突出優(yōu)點：
1.本發(fā)明以硅酸鹽熟料為晶種，克服了硫元素抑制硅酸三鈣生成的難題，克服了硅酸三鈣與硫鋁酸鈣燒成共存溫度不同的問題。
2.本發(fā)明結合硅酸鹽水泥熟料和普通硫鋁酸鹽水泥熟料的優(yōu)點，即解決了硅酸鹽水泥熟料后期體積收縮和耐腐蝕性差的問題，又解決了普通硫鋁酸鹽水泥熟料凝結時間慢、早期強度低、后期強度倒縮等問題。
3.本發(fā)明使用的油頁巖渣為油頁巖燃燒后的工業(yè)廢物，其中SiO2、Al2O3和CaO質量百分含量分別為50-65%、12-20%和6-10%，為其在建筑材料中應用提供了理論依據(jù)。本發(fā)明使用的脫硫石膏為熱電廠脫硫后的工業(yè)廢渣，其中SO3的質量百分含量為38-40%。利用油頁巖渣代替部分鋁礬土、脫硫石膏完全代替天然石膏來制備高附加值的硫鋁酸鹽熟料不僅有助于節(jié)約天然資源，降低成本，還有利用保護環(huán)境，獲得較好的經濟效益和社會效益，對發(fā)展我國循環(huán)經濟，緩解我國礦產資源短缺等具有戰(zhàn)略意義。
4.以硅酸鹽熟料為晶種誘導，使得本發(fā)明熟料燒成溫度（1180-1220℃）遠遠低于普通硫鋁酸鹽熟料的燒成溫度（1350±50℃）；在充分利用廢棄物的同時，降低生產成本，并有效減輕了能源的消耗以及緩解了不可再生資源的緊張局勢，具有良好的經濟效益和社會效益。該發(fā)明不但燒成溫度低，早起性能優(yōu)良，后期強度高，體積穩(wěn)定性和耐久性改善。因此，該熟料具有早期性能優(yōu)良、節(jié)約能源、環(huán)境友好、成本低廉等特點，具有良好的應用前景。
總的來說此發(fā)明是一種制備價格低廉性能優(yōu)異的硫鋁酸鹽水泥的理想方法。
實施案例
為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1
（1）將硅酸鹽熟料8%、油頁巖渣20%、石灰石35%、脫硫石膏7%、鋁礬土30%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細度80μm篩余為8%；
（2）將上述制備的生料在1220℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。
實施例2
（1）將硅酸鹽熟料11%、油頁巖渣25%、石灰石32%、脫硫石膏7%、鋁礬土25%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細度80μm篩余為8%；
（2）將上述制備的生料在1200℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。
實施例3
（1）將硅酸鹽熟料12%、油頁巖渣28%、石灰石33%、脫硫石膏7%、鋁礬土20%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細度80μm篩余為8%；
（2）將上述制備的生料在1180℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。
實施例4
（1）將硅酸鹽熟料13%、油頁巖渣20%、石灰石35%、脫硫石膏7%、鋁礬土25%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細度80μm篩余為8%；
（2）將上述制備的生料在1220℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。
實施例5
（1）將硅酸鹽熟料15%、油頁巖渣19%、石灰石34%、脫硫石膏7%、鋁礬土25%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細度80μm篩余為8%；
（2）將上述制備的生料在1200℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。
實施例6
（1）將硅酸鹽熟料18%、油頁巖渣19%、石灰石33%、脫硫石膏7%、鋁礬土23%稱量混合均勻，破碎粉磨制備生料，生料細度80μm篩余為8%；
（2）將上述制備的生料經在1180℃條件下煅燒，保溫40分鐘，冷卻得到硫鋁酸鹽熟料。
按照標準GB20472-2006，對實施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料進行凝結時間和力學性能測定，其測定結果見表1。
表1 實施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料進行凝結時間和力學性能
由表1數(shù)據(jù)知，實施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料的中凝結時間和力學性能遠遠大于標準GB20472-2006要求。該方法實施例1-6制備的硫鋁酸鹽熟料燒成溫度為1180-1220℃，與普通硫鋁酸鹽熟料相比(其熟料燒成溫度為1350±50℃)，該方法的熟料燒成溫度大幅下降，因此熟料單位能耗??；實施例1-6所制備的硫鋁酸鹽熟料初凝時間小于20min，終凝時間小于50min，2h抗壓強度達到9.1MPa，具有快凝快硬、早期強度高的特性，且與3d抗壓強度相比，28d抗壓強度都有顯著增加，表明后期強度增長明顯，后期抗壓強度高、有保障，進而體積穩(wěn)定性和耐久性能良好。