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    行業新聞

    高鋁水泥生產線-高鋁水泥性能及其作用-高鋁水泥介紹

    承接日產500t-5000t新型干法水泥生產線,針對高鋁水泥生產線的研究,早在幾年前環球重工以有概論,高鋁水泥和硅酸鹽水泥都是屬于水硬性水泥,前者的主要礦物組成是鋁酸鈣,后者的主要礦物組成是硅酸鈣,由于礦物組成的不同,水泥的特性也不相同;


    高鋁水泥的制造方法與化學礦物組成

    高鋁水泥的制造方法主要有以下幾種:

    回轉窯燒結法【高鋁水泥水泥生產線-生產技術1】

    由于中國的礬土含鐵量較低,因此具有較寬的燒結溫度范圍,比較適合用回轉窯燒結法生產?;剞D窯燒結法采用煙煤作燃料,具有生產成本低、生產效率高、質量容易穩定的特點,在中國被廣泛采用。

    回轉窯燒結法的要點是:選用優質礬土和優質石灰石為原料,按一定比例配合送入球磨機,粉磨成生料,然后進入回轉窯進行燒結,燒成的熟料經球磨機粉磨成細粉即成為高鋁水泥。

    當選用工業氧化鋁和優質石灰石為原料時,采用天然氣和柴油或重油等無灰燃料可生產出白色的純鋁酸鈣水泥。由于其雜質含量低,廣泛用來配制高檔耐火澆注料,同時由于其顏色為白色,已將它與白色硅酸鹽水泥混合用于化學建材中需要裝飾效果的場合。



    回轉窯燒結法的組分設計一般在Al2O3-CaO-SiO2三元相圖中的CA-CA2-C2AS三角形內,生料在回轉窯的燒結過程中,首先通過固相反應形成CA礦物,由于石灰石在分解后具有較高的反應活性,因此會局部出現少量C12A7礦物,但隨著溫度的提高,礬土中的Al2O3和SiO2的反應速度加大,熟料中的礦物會逐漸按設計組成達到相平衡,最終C12A7消失,熟料礦物主要礦相為CA,其次為CA2和C2AS,以雜質存在的Fe2O3和TiO2,形成C2F和CT。
    因此,用回轉窯燒結法生產的高鋁水泥,在煅燒狀態較好的情況下,不會存在C12A7(這也是化學建材用高鋁水泥中不希望存在的礦物)。用回轉窯燒結法生產化學建材用高鋁水泥,其配料成分的穩定控制、燒成制度的嚴格掌握和穩定水泥的礦相組成,十分重要。

    電弧爐熔融法【高鋁水泥水泥生產線-生產技術2】

    用礬土和石灰質原料,按設計成分計算配合比混合,用電弧爐進行熔化,在控制冷卻的情況下,形成熟料。經球磨機粉磨至要求的細度即為高鋁水泥。

    用電弧爐熔融法適合生產CaO含量較高的高鋁水泥。用回轉窯燒結法生產的熟料,其CaO含量一般在35%以內,因為CaO含量過高,就會使熟料的溫度燒成范圍變的狹窄而不易穩定操作。而用熔融法生產,就可以配制CaO含量較高也即CA礦物含量較高的水泥,從而獲得早期強度更高的高鋁水泥,另外熔融法還適合利用高鐵礬土作原料,生產Fe2O3含量較高的水泥。

    用熔融法生產高鋁水泥的技術要點是選用優質礬土和優質石灰質原料,在熔化過程中盡可能掌握氧化氣氛,因為還原氣氛中會有FeO生成,并形成稱為Pleochroite的多色礦物,根據Midgley教授的研究[1]認為Pleochroite的化學式為:(Ca,Na,K,Fe2+)A(Fe3+,Al)B (Al2O7)5 (AlO4)6-x (Si,TiO2)x ,Pleochroite的生成會對高鋁水泥的性能產生有害影響,導致C12A7的含量增多,使高鋁水泥的凝結硬化過程難于控制。



    另外,用熔融法生產高鋁水泥,冷卻條件對性能會產生巨大的影響。因此,控制冷卻是一個重要工序。反射爐熔融法反射爐熔融法是法國的Lafarge公司的專有技術,Fondu水泥,Secar51水泥,德國的海德堡生產的ISTRA40,ISTRA50水泥都采用反射爐熔融法生產。反射爐熔融法與電弧爐熔融法同樣適合生產高鈣含量和高鐵含量水泥,并且需要嚴格控制氣氛和冷卻過程,以保證產品質量的穩定性。

    市場上不同制造方法的幾種高鋁水泥的性能【高鋁水泥水泥生產線-生產技術3】

    高鋁水泥的特性及用途

    高鋁水泥的水化特性

    高鋁水泥的主要礦物為鋁酸一鈣(CA),次要礦物為二鋁酸一鈣(CA2),與水反應可用下式表示:高鋁水泥在常溫下的水化產物CAH10和C2AH8都屬于介穩產物,它們在溫度超過35℃情況下會轉變成穩定的C3AH6,在這種晶形轉變過程中,會引起強度下降,其原因為:

    (1). CAH10和C2AH8是六角片狀晶體,C3AH6為立方晶形晶體,C3AH6的結合力比CAH10和C2AH8差。

    (2). 在晶形轉變過程中釋放出結晶水而使孔隙率增大。

    (3). 水化初期或低溫下形成的Al(OH)3為膠狀體,充填在晶體間起增強的作用。溫度提高后鋁膠轉變為晶體三水鋁石(Al2O3·3H2O)降低了膠體的增強作用。
    因此,對單獨將高鋁水泥用于結構工程,需持慎重態度。但是由于高鋁水泥的水化產物不出現游離Ca(OH)2,也不像硅酸鹽水泥中存在C2S礦物,因此在作為耐火混凝土的結合劑時,不會發生如硅酸鹽水泥在反復加熱和冷卻的過程中因CaO和Ca(OH)2的反復形成,以及β-C2S的多晶轉變而使耐火混凝土產生體積不穩定的弊病。而且高鋁水泥具有早強性,在窯爐中施工,可以盡量縮短養護期,即所謂“一天混凝土”,因此高鋁水泥被廣泛應用于耐火材料行業。


    高鋁水泥和硅酸鹽水泥的混合物的水化

    高鋁水泥的水化產物CAH10 、C2AH8與硅酸鹽水泥水化產物C-S-H凝膠反應形成水化硅鋁酸鈣(stratlingite)也稱為水化鈣黃長石C2ASH8,由于C2ASH8的形成,避免了CAH10和C2AH8因轉化為C3AH6而產生的強度下降。

    高鋁水泥值得注意的特性之一是具有能加快硅酸鹽水泥凝結時間,加速強度發揮和緩解水化熱的性能。圖1為高鋁水泥和普通硅酸鹽水泥簡單混合時高鋁水泥的加入量對硅酸鹽水泥凝結時間的影響曲線,由圖1可見不同的高鋁水泥對硅酸鹽水泥的促凝效果有一定的區別,但總的趨勢比較接近。

    精心選擇高鋁水泥的適宜添加量,可以使與硅酸鹽水泥的混合物獲得滿意的水化性能,既獲得了高的早期強度,又保留了良好的長期強度。圖2表示了不同高鋁水泥與硅酸鹽水泥的混合物對膠砂強度的影響,當高鋁水泥的加入量為10%時,不僅可以獲得一定值的6小時強度,而且在養護過程中強度還會不斷增長。28天的強度值基本上達到純硅酸鹽水泥的28天強度值。而且三種不同的高鋁水泥效果基本相同。

    綜上所述,高鋁水泥和硅酸鹽水泥的混合物可以改變原有兩種水泥的性能,而開發出各種新型膠凝材料。

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